案例分析與學習：某電鍍基地含鎳廢水預處理工藝設計與優化

鎳是一種銀白色的且質地堅硬的金屬，能夠高度磨光和耐腐蝕。由于其金屬特性比較弱，不易發生化學反應，在常溫條件下能夠防水防大氣和酸堿腐蝕，同時鈍化能力較強，因而鍍鎳成為金屬表面修飾的主要方式之一。

鍍鎳分為化學鍍鎳和電鍍鎳，在這個過程中會產生大量的含鎳廢水。鎳是最常見的致敏性金屬，也具有致癌性，排于水體中的鎳離子不能被生物降解和轉化為無毒物，通過食物鏈累積，最終會對人類及其他生物產生嚴重的危害。且鎳是一種昂貴的重金屬，具有重要的同收價值，因此含鎳廢水有必要經過處理和回收后再加以排放。

01 廢水組成及水質

各企業生產的廢水統一排放收集到廢水處理廠，按照不同的處理方法進行分股分類，其中含鎳廢水的水質情況及出水標準如表1所示。

02 工藝流程

1、工藝流程選擇與設計

日前，國內外電鍍含鎳廢水的處理方法主要有化學沉淀法、吸附法、生物法和離子交換法等。其中化學法產生的廢棄物會造成二次污染且無法回收重金屬資源，吸附法存在吸附載體能否再生的問題，經，主物法處理后的廢水中含有大量的微生物，限制了回用范圍。

而離子交換法利用離子交換樹脂吸附Ni2+，廢水可回用作清洗水，具有提高廢水循環利用率、減少環境污染和可回收金屬鎳的優點，因而被廣泛利用。龍溪電鍍基地綜合考慮各企業排放的含鎳廢水水質，采用離子交換法對其進行預處理。圖1為工藝設計流程。

2、工藝說明

電鍍基地內各企業對生產廢水進行分類收集，每一類廢水單獨經專管排入基地配套廢水處理設施分質處理。含鎳廢水在集水井經過緩存后，經污水泵導入含鎳廢水調節池中進行水質和水量的調節，再經過砂濾罐過濾去除原水中較大顆粒的懸浮物、泥沙、雜質以及部分的有機物等以后，出水進入鎳離子交換回收裝置回收鎳金屬離子，在吸附設備出口處設有檢測裝置，當產水Ni濃度超過設定值以后，說明樹脂吸附能力已達到飽和，此時吸附裝置停止運行，隨即進入再生程序，利用強酸(硫酸)洗脫再生吸附樹脂并回收硫酸鎳，得到的硫酸鎳濃液流入鎳濃縮液儲池進行回收利用或者外運處理。

鎳精拋工藝原理與離子交換裝置相同，得到的濃縮液流入儲池，出水流入緩沖池與其他預股處理廢水一并進入廢水回用系統。

03 主要構筑物及參數

1、含鎳廢水調節池

含鎳廢水調節池的主要功能是緩沖含鎳廢水的水量以及水質，保證進入后續系統進水的水量和水質穩定，水池按照半地下鋼砼結構設計。調節池建有1座，尺寸為3.0mxl8.5mx5.6m，有效容積為2801TI，停留時間為5h。

2、袋式過濾器

袋式過濾器為鋼襯膠材質的立式圓筒，用于去除含鎳廢水中大顆粒的懸浮物，保證后續設備的運行。系統采用2級串聯過濾，每級2臺過濾器，單臺最大處理流量為55m，/h，第一級過濾精度為200m，第二級過濾精度為200m。

3、鎳吸附裝置

該套完整的吸附裝置(DOW.Metaloc-Ni一1500)包括吸附罐體、解析裝置、配套儀表、閥門和管道等。用于降低出水的鎳離子濃度，并同時降低廢水中銅離子的濃度，滿足后續膜法工藝對進水銅、鎳的要求。該套裝置為鋼襯膠材質，單套處理能力即可滿足電鍍基地日產含鎳廢水總量(1300m/d)，設計進水P(Ni2十1≤150mg/L，產生水質P(Nn≤0.1mg/L，工作壓力<0.5SPa，運行周期8h。

4、鎳濃縮液儲池

該儲池用于儲存鎳濃縮液，采用地下鋼砼結構，有效容積為100m，尺寸為6.0mx4.0mx5.6m，停留時間為7～10d。

04 優化及運行效果

該含鎳廢水預處理系統經過優化調試后運行效果良好，經過樹脂吸附后得到的鎳濃縮液的濃度為10～15g/L，廢水處理廠現階段選擇將鎳濃縮液外運處理，遠期將建設電化學回收鎳金屬裝置。

原工藝經過長時間調試、取樣和檢測，出水鎳離子質量濃度在0.140-3mg/L左右，超過電鍍污染物排放標準(GB21900-2008)表3中“車間或生產設施廢水排放口”限值。因此，有必要對原有工藝進行優化設計，降低出水濃度。

含鎳廢水預處理工藝經過優化后在鎳離子交換裝置與緩沖池之間增加一道二級離子吸附即鎳精拋裝置，精拋廢水流入濃縮池中。

經過檢測，含鎳廢水預處理設施出[J六價鉻、總鎘、總銀、總鉛、總汞、總砷未檢出，鎳離子的最大日均濃度為0.046mg/L(見圖2)，符合電鍍污染物排放標準(GB21900—2008)表3“車間或生產設施廢水排放口”排放限值要求及廣東省水污染物排放限值(DB44/26—2001)第一類污染物最高允許排放濃度限值要求。預處理設施對總鎳的去除率達到了99%。

05 經濟效益分析

電鍍含鎳廢水預處理工藝總投資費用由士建費、設備費、調試安裝費和日常運行費用等組成。其中土建費用218.37萬元，設備費324.8萬元。調試安裝費l3.65萬元。日常運行費用包括人工費、電費和藥劑費等，其中人工費0.12元/m3，電費0.81元/m3，藥劑費4.85元/m。

06 結論

本工程運行結果表明，離子交換樹脂對含鎳廢水的預處理是有效的。

在含鎳廢水原有預處理工藝基礎上進行優化后，出水中鎳離子濃度已經低于國家和相關省份關于電鍍污染物排放標準中嚴的限值。預處理出水經過后續超濾和反滲透處理后可以直接回用，不僅提高了經濟效益，而且極大地減少了環境污染。同時操作簡單、運行效果穩定，在電鍍產業具有廣泛推廣的價值。