电镀含镍废水处理工艺分析

    电镀过程中会产生含镍废水、含铬废水、含氰废水等，如果不进行妥善处理而直接排放，就会对周围环境造成非常严重的污染。电镀废水含有镍、铬等重金属离子，会对人体健康造成不利影响，这就需要对电镀废水进行处理，确保达标排放。同时，电镀废水含有较高浓度的酸、碱以及有机物等，这就进一步增加了其处理难度，对处理设备提出了较高的要求。电镀废水含有重金属镍，其所形成的化合物极易被人体的皮肤所吸收，具有极高的致癌风险，在其不利影响的长期作用下，会导致人体的神经系统逐渐退化，进而对人体健康造成严重的威胁。同时，金属镍具有较高的回收价值，对其进行科学的回收处理，不仅能够避免含镍废水对周围环境造成污染，还能够为企业带来良好的经济效益，推动企业的快速发展。

一、电镀含镍废水的处理工艺流程

      电镀含镍废水的处理是一项综合而系统的工作，对处理工艺提出了较高的要求,需要配置一系列设备；电镀过程产生的废水沿着生产线进行逆流清洗处理，然后流人平板膜系统进行进一步处理。经过平板膜系统过滤处理，废水中的大部分悬浮物被去除为后续处理奠定良好的基础。膜处理后的废水进入离子交换系统，其中的树脂能够进行离子整和，尤其对二价阳离子具有良好的去除效果。为了确保离子交换的连续性，实际生产通常选用三用一备的工作形式，运行期间对出水中的镍离子含量进行实时监测，确保其不超过 0.1 mg/kg。

      随着离子交换树脂运行时间的不断增加，其无法再继续吸附阳离子。这时，向其中通人一定浓度的硫酸进行充分的脱附处理，洗脱后的硫酸镍溶液浓度达到生产标准后，将其输送至生产线进行回用，脱附完成的树脂还需要经过碱洗处理才能用于吸附生产。离子交换处理后的废水含有一定的化学需氧量(COD)不可直接排放，还需要进行更进一步的氧化处理。氧化处理采用的主要设备为氧化塔，其采用的填料为高性能的氧化剂。树脂处理后的废水与氧化剂进行充分混合，然后进人氧化塔中，在其内部催化剂的作用下发生氧化反应。其间,大量羟基自由基(·OH)被激发参与氧化反应，能够显著降低废水中的COD。这是一种绿色高效的处理方式，运行成本较低，易于实现处理过程也不会产生污泥。经过充分氧化处理的废水再通过反渗透系统进行处理，淡水能够直接用于生产系统，而浓水则由企业统一排放，不会对周围环境造成污染。

二、  电镀含镍废水的主要处理设备参数和工艺原理

1. 平板膜系统 

      平板膜系统采用新型的无机碳化硅膜，该材料具有亲水性好、孔隙率高、通量高、抗污染能力强以及化学稳定性高等优点，具有非常广泛的应用范围，本质上是一种新型的高性能工程陶瓷材料。平板膜组件主要由一定数量按照平行方式进行组合的膜片构成，废水过滤过程需要确保膜组件完全浸没在废水中，利用废水流动时所产生的压力完成过滤。其中的水分经由膜层进入膜片内侧，汇聚在集水通道中，然后流出膜层，较大的悬浮物则无法通过膜层而被截留，完成分离。随着膜系统运行时间的增加，悬浮物会在膜表面大量聚集而造成堵塞，可以采用反洗和空气擦洗相结合的方式进行清洗，清洗成本较低，材料能够进行循环利用。

      一体式平板膜处理设备的膜组件均置于一体式水箱内部，水泵则设置在水箱右侧的空腔内，技术人员通过电控操作屏就能对设备进行所有控制操作。水箱容量需要结合企业的最大出水量进行设置，平板膜系统的过滤精度非常高，直径超过 0.1 μm 的杂质颗粒均被截留，能够满足含镍废水的预处理要求。同时，还设置风机和反洗泵用于膜系统的清洗，冲洗下的污泥则进入污泥池进行压滤处理。此外，含镍废水的 pH普遍介于2~4，构成膜系统的碳化硅能够较好地适应该酸性环境，为长期稳定运行奠定良好的基础。过滤过程不需要额外添加聚合氯化铝(PAC)聚丙烯酰胺(PAM)等药剂，也就不会导致污染物的增加，可以确保处理工作的高效进行。

2. 树脂吸附系统

      树脂吸附被广泛地应用于含镍废水的处理中其处理的关键在于树脂选型，只有选型合理才能获得良好的处理效果。通常选用一种二价选择性鳌和离子树脂，该类树脂对废水中二价金属离子的去除具有较高的选择性。同时，含镍废水的pH介于2~4，也能够为树脂的快速吸附提供适宜的酸性环境。所选树脂为 Na 型树脂，可以采用 3% ~ 6% 的盐酸或者硫酸进行再生处理，所形成的新型树脂为H型，完成吸附后，再通过 2% ~ 4% 的 NaOH 将其重新转变为Na 型树脂。

      在树脂吸附系统的运行过程中，通常设置4个树脂柱，采用三用一备的工作方式。在吸附的过程中,通常将3根树脂柱串联使用，废水按照下进上出的方式通过树脂柱。如果首柱出口处的镍浓度升高到进水浓度的 95%，就表明其已经达到饱和吸附的程度，这就需要采用新的树脂柱替换首柱，同时要对替换下的首柱进行再生和转型处理，以备替换。在进行转型处理的过程中，酸液、碱液以及清水均按照上进下出的方式通过树脂柱，并按照酸洗、水洗、碱洗以及水洗的流程进行处理。树脂通过4%的硫酸进行充分的处理再生，得到高纯度的硫酸镍溶液，随着溶液的不断富集，其积累到一定程度，就能直接回用于电镀槽进而实现重金属镍的循环利用。树脂转型过程采用4%的 NaOH 溶液，碱洗能够实现树脂的循环使用，要对其 pH 进行实时监测，当其低于转型控制的要求时要及时补充碱液，以确保其碱度符合要求。

3.  催化氧化系统

      电镀生产过程会用到一些添加剂，导致电镀废水含有一定的 COD，排放前需要将其降低到满足国家排放标准的要求。传统的 COD 处理工艺主要采用絮凝沉淀和芬顿氧化相结合的方式，能够获得较好的处理效果，但是处理过程会产生大量污泥，导致处理成本上升，不利于企业的长远发展。催化氧化系统将改性铁基活性炭作为催化剂，并在进水中加入一定量的双氧水，整个处理过程能够形成较多的强氧化性羟基自由基，其对含镍废水 COD具有非常好的去除效果:去除率高达 90%。

      催化氧化系统的设备大小需要结合废水处理量进行设计。为了确保 COD的去除率，通常采用两塔串联的处理方式，树脂吸附后的水经过保安过滤器进一步除去杂质，再与双氧水充分混合，按照上进下出的方式进人催化氧化系统。相较传统的处理工艺，催化氧化系统具有占地面积小、处理效率高、运行成本低以及不产生污泥等优点，适用于含镍废水的COD处理。

4. 反渗透系统

      为了充分利用含镍废水，减少废水排放量，避免造成环境污染，要对其进行充分利用。经过树脂吸附和 COD 处理的废水仍旧含有浓度较高的盐分，无法直接用于清洗镀件，这就需要降低其中的盐浓度，以满足清洗要求。因此，在处理工艺后端增设反渗透系统，将其中的盐分高效去除。结合电镀含镍废水特点，可以采用两级反渗透处理工艺，其产水率可以超过 85%，同时，处理后的废水电导率能够降至20 μS/cm，远远高于电镀厂清洗用水的标准，进而促进电镀产品质量的不断提高，为企业带来良好的经济效益。此外，反渗透系统处理后的浓水含有微量的COD 和重金属离子，可以直接输送至电镀厂的综合废水处理系统进行更进一步的处理，这样有助于减轻处理系统的运行压力，并且出水水质能够得到可靠保障，避免周围环境受到不利影响。

三、  结语

      为了对电镀含镍废水进行妥善处理，回收其中的镍元素，必须解决电镀含镍废水高酸碱度、高 COD以及高重金属浓度的问题。本文提出了一种处理工艺,其能够以较低的运行成本，实现重金属和水资源的循环利用，并且出水能够达到相关电镀废水排放标准要求，为电镀含镍废水实现资源化利用和近零排放提供了一种新思路。该工艺具有诸多优势。处理过程采用的树脂能够多次反洗再生，并且对镍离子的吸附能力衰减较小，可以确保系统保持长期稳定运行。经酸洗的充分处理，树脂吸附的镍元素可以进行有效回收，其中所含有的杂质较少，不会对产品质量造成较大的影响，这就为处理系统重金属镍的循环利用提供了可靠保障"。经该工艺处理，电镀含镍废水电导率能够降至小于 20 μS/cm，COD 降至20mg/L，整体水质较优，能够满足电镀清洗用水的水质要求，并且较低的电导率也表明其中的杂质离子含量较低，也就不会对产品质量造成不利影响，有助于实现电镀含镍废水的循环利用，尽可能减少废水排放量。处理过程不会伴随产生含有重金属元素的污泥仅仅会形成由电镀挂件水洗所带人的各种悬浮物，其所构成的污泥量非常小，不需要复杂的处理工艺就能获得较好的处理效果，能够大大降低后续处理成本，为企业节省大量的处理费用。

作者：

王 翔，郑莹莹，许青枝

(浙江泰诚环境科技有限公司，浙江台州318000)