含鎳廢水效處理物化-膜法技術(shù)

鎳因具有優(yōu)異的抗腐蝕性、耐磨損性，被廣泛應(yīng)用于電子電鍍生產(chǎn)中，鎳的需求量不斷增大。在鍍鎳過(guò)程中產(chǎn)生大量含鎳廢水，如果含鎳廢水不加處理任意排放，不但會(huì)危害環(huán)境和人體健康，還會(huì)造成貴金屬資源的浪費(fèi)。

《電鍍行業(yè)污染物國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB21900―2008）和《電子工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB39731-2020）的頒布，相比以前的《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978―1996），提高了含鎳廢水的排放要求。為達(dá)到更高要求排放標(biāo)準(zhǔn)，常用的處理方法是在絮凝處理之后加離子交換、膜處理、電滲析、MVR蒸發(fā)等工藝做進(jìn)一步深度處理，這樣就增加了處理單元數(shù)，大大提高了處理費(fèi)用。工業(yè)園區(qū)含鎳廢水水量比較大，采用零排放工藝處理的話，將極大提高項(xiàng)目投資成本和運(yùn)營(yíng)成本。因此，既能提高重金屬?gòu)U水處理的效率又能簡(jiǎn)化處理流程，降低電鍍企業(yè)廢水處理成本將是處理含鎳廢水研究的一個(gè)重要方向。

本文以某電鍍園區(qū)污水廠作為實(shí)驗(yàn)基地，以系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行、產(chǎn)水水質(zhì)達(dá)標(biāo)為目標(biāo)，將膜分離技術(shù)應(yīng)用于含鎳廢水處理，采用物化+UF+NF（78%）+RO（83%）組合工藝處理該廠的含鎳廢水，研究在不同運(yùn)行條件下，運(yùn)行系統(tǒng)得出最佳的運(yùn)行工況和處理效果。

1、工藝流程

本實(shí)驗(yàn)工藝流程具體步驟如圖1所示。

本工藝主要分為兩部分：預(yù)處理系統(tǒng)和脫鹽系統(tǒng)。

預(yù)處理系統(tǒng)：預(yù)處理部分主要通過(guò)加堿調(diào)節(jié)PH進(jìn)行混凝沉淀，再通過(guò)多介質(zhì)過(guò)濾器和超濾進(jìn)行篩分過(guò)濾，去除對(duì)后續(xù)納濾系統(tǒng)有害的污染物，比如鐵、六價(jià)鉻、膠體等，同時(shí)可以降低系統(tǒng)進(jìn)水含鹽量，為納濾系統(tǒng)連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行提供保障。

脫鹽系統(tǒng)：預(yù)處理之后的出水采用多級(jí)除鹽“納濾+反滲透”，利用納濾去除絕大部分二價(jià)鹽，再利用反滲透做二級(jí)脫鹽，達(dá)到產(chǎn)水達(dá)標(biāo)的目的。

工藝說(shuō)明：含鎳廢水在調(diào)節(jié)池經(jīng)過(guò)水質(zhì)水量均衡后，經(jīng)提升泵提升至物化處理系統(tǒng)，在pH調(diào)整至最佳運(yùn)行范圍后進(jìn)行預(yù)沉，物化系統(tǒng)主要作用是調(diào)整系統(tǒng)運(yùn)行的pH值，去除廢水中較大的懸浮物及顆粒物等，降低懸浮物對(duì)后續(xù)工藝的影響；預(yù)沉出水通過(guò)增壓泵進(jìn)入多介質(zhì)+超濾系統(tǒng)，降低廢水SDI，減少膜組清洗保養(yǎng)時(shí)間；超濾產(chǎn)水經(jīng)過(guò)增壓泵增壓后經(jīng)過(guò)NF系統(tǒng)循環(huán)濃縮，分離大部分溶解的一價(jià)、多價(jià)無(wú)機(jī)鹽類污染物，濃水排至園區(qū)反應(yīng)系統(tǒng)，本次試驗(yàn)暫不做研究，產(chǎn)水進(jìn)入反滲透系統(tǒng)；納濾產(chǎn)水經(jīng)過(guò)增壓泵增壓后經(jīng)過(guò)反滲透系統(tǒng)，進(jìn)一步循環(huán)濃縮，確保產(chǎn)水中的鎳離子濃度達(dá)到排放要求或者回用，濃水回流至超濾產(chǎn)水池，提高系統(tǒng)的整體回收率，產(chǎn)水排放或者回用。

工藝特點(diǎn)如下。

（1）調(diào)節(jié)pH在5.0~5.5范圍，與傳統(tǒng)工藝對(duì)比大大減少了加藥量；

（2）納濾和反滲透膜選用抗污染膜，不僅具有高脫鹽率、高產(chǎn)水量的特點(diǎn)，而且膜清洗周期和使用壽命也更長(zhǎng)；

（3）采用NF+RO兩級(jí)組合處理工藝，在高回收率的情況下，保持高脫鹽率，出水電導(dǎo)率低，其中反滲透系統(tǒng)作為全因子達(dá)標(biāo)的保障，在來(lái)水波動(dòng)較大的情況下仍能夠確保產(chǎn)水水質(zhì)達(dá)標(biāo)，穩(wěn)定性高；

（4）由于前級(jí)采用水回收率較高的納濾膜、后級(jí)反滲透濃水返回前級(jí)作為納濾進(jìn)水，使整個(gè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)較高的水回收率，實(shí)際運(yùn)行廢水回收率可達(dá)70%以上；

（5）系統(tǒng)自控程度高，全流程可采用自動(dòng)控制，減少人為因素對(duì)出水中鎳含量的影響。

2、結(jié)果與討論

2.1 預(yù)處理效果

通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)水質(zhì)的長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)，含鎳廢水原水及經(jīng)過(guò)預(yù)處理之后的出水水質(zhì)如表1所示。從數(shù)據(jù)我們可以發(fā)現(xiàn)預(yù)處理對(duì)各項(xiàng)污染物去除率很低，其中總鎳、總磷、氰化物、氨氮、總氮的去除率均低于5%，電導(dǎo)率、總銅、COD的去除效果相對(duì)較好，但平均去除率也只有46%、74%、27%。從中也可以看出廢水中存在較多的絡(luò)合態(tài)鎳和總磷，由于絡(luò)合態(tài)具有較大的分子量，且不易發(fā)生沉淀，因此更容易在膜分離中被去除。

2.2 脫鹽系統(tǒng)處理效果

2.2.1 總鎳的去除

納濾和反滲透膜對(duì)總鎳的去除效果如圖1所示，膜系統(tǒng)對(duì)鎳的總?cè)コ史€(wěn)定在99.97%以上，其中納濾膜對(duì)總鎳的去除率在99.17%以上，納濾產(chǎn)水總鎳濃度范圍為1.18~2.5mg/L，不能達(dá)到排放要求；反滲透膜對(duì)總鎳的去除率穩(wěn)定在96.57%以上，納濾產(chǎn)水再經(jīng)過(guò)反滲透處理后總鎳濃度低于0.1mg/L，穩(wěn)定達(dá)到表三排放要求。

2.2.2 總銅的去除

納濾和反滲透膜對(duì)總銅的去除效果如圖2所示，納濾膜對(duì)總銅的去除率穩(wěn)定在90%以上，納濾產(chǎn)水總銅濃度范圍為0.01~0.22mg/L，穩(wěn)定達(dá)到表三排放要求，產(chǎn)水再經(jīng)過(guò)反滲透作進(jìn)一步處理后銅基本不能檢出，膜系統(tǒng)對(duì)銅的總?cè)コ史€(wěn)定在95.5%以上。

2.2.3 總磷的去除

納濾和反滲透膜對(duì)總磷的去除效果如圖3所示，膜系統(tǒng)對(duì)磷的總?cè)コ史€(wěn)定在99.83%以上，其中納濾膜對(duì)總磷的去除率穩(wěn)定在99%以上，納濾產(chǎn)水總磷濃度范圍為0.77~1.66mg/L，不能達(dá)到排放要求；反滲透膜對(duì)總磷的去除率在72.4%以上，平均去除率為83%，納濾產(chǎn)水再經(jīng)過(guò)反滲透處理后總磷濃度低于0.5mg/L，平均值0.2mg/L，穩(wěn)定達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的表三排放要求。

2.2.4 COD的去除

納濾和反滲透膜對(duì)COD的去除效果如圖4所示，膜系統(tǒng)對(duì)COD的總?cè)コ史€(wěn)定在92.7%以上，納濾膜對(duì)COD的去除率在80.4%以上，平均去除率為88.15%，納濾產(chǎn)水COD濃度范圍為8~53.7mg/L，不能穩(wěn)定達(dá)到排放要求；反滲透膜對(duì)COD的去除率在60.34%以上，平均去除率為74.45%，納濾產(chǎn)水再經(jīng)過(guò)反滲透處理后COD濃度低于20mg/L，平均值6.7mg/L，穩(wěn)定達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的表三排放要求。

2.2.5 運(yùn)行成本

運(yùn)行成本主要產(chǎn)生于運(yùn)行藥劑費(fèi)、泵所消耗的電費(fèi)，以及膜系統(tǒng)定期清洗所需要的藥劑費(fèi)，藥劑費(fèi)約1.5元/t，電費(fèi)約為1.4元/t，設(shè)備折舊約為1.35元/t，而清洗藥劑費(fèi)約為0.15元/t，總運(yùn)行成本約為4.40元/t（不含濃水、污泥處理成本）。

3、結(jié)論與展望

UF+NF+RO組合膜工藝處理電鍍含鎳廢水，既充分利用了納濾低壓分離廢水中重金屬離子時(shí)的高產(chǎn)水率、高濃縮倍數(shù)等特點(diǎn)，減少了濃水的排放總量，降低后續(xù)濃水處理量，又充分利用了反滲透膜較強(qiáng)的離子分離能力，通過(guò)反滲透系統(tǒng)處理后產(chǎn)水各指標(biāo)連續(xù)穩(wěn)定達(dá)到《電鍍污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB21900－2008）中表3標(biāo)準(zhǔn)，且產(chǎn)水電導(dǎo)率小于50μs/cm，可直接回用于生活生產(chǎn)用水，節(jié)約水資源，同時(shí)用反滲透作為二級(jí)處理，具有一定的抗沖擊能力，保障產(chǎn)水穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。

該工藝中，預(yù)處理控制在較低的pH條件下，可降低藥劑使用量，減少污泥量，減少二次污染。系統(tǒng)自控程度高，全流程可采用自動(dòng)控制，減少人為因素對(duì)出水中鎳含量的影響。關(guān)于RO濃水的處理方法將在日后做進(jìn)一步的研究。（來(lái)源：廣東新大禹環(huán)境科技股份有限公司）