電鍍廢水處理工藝流程實例分享（電鍍廢水處理流程圖）
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添加時間：2022-11-18 瀏覽次數:3964
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電鍍行業是全世界三大污染工業之一，其產生的廢水中不僅含有氰化物及大量有機污染物，還含有銅、鎳、鉻等重金屬污染物。其中，鎳是常見的致癌性重金屬，無法被生物降解，其通過食物鏈的積累作用會對環境與人類健康產生嚴重危害。隨著日益嚴格的環保標準及清潔生產要求的頒布，部分地區對電鍍廢水的排放已要求達到《電鍍污染物排放標準》（GB 21900—2008）的表3標準，企業面臨電鍍廢水提標改造的技術難題。
目前，含鎳電鍍廢水常用的處理工藝包括化學沉淀法、生物法、吸附法和離子交換法等。化學沉淀法會造成二次污染，并且存在可逆反應，出水鎳含量難以達到GB 21900—2008表3標準；生物法處理出水中含有大量微生物，難以直接回用；吸附法是將重金屬進行吸附轉移，吸附載體則難以處理。因此，開發高效率、低成本處理工藝對于解決電鍍廢水環境污染問題具有重要意義。
筆者以福建某電鍍廠含鎳廢水為處理對象，開發了以離子交換和鐵基催化氧化為核心的含鎳電鍍廢水處理工藝。運行結果表明，該工藝實現了水資源的在線循環利用與硫酸鎳的回收，具有良好的環境效益與經濟效益。
1、廢水來源與工藝流程
福建某電鍍廠主要開展銅合金、鋅合金、塑料、不銹鋼等材質的零部件加工，選取其中一條鍍鎳生產線產生的含鎳清洗廢水作為處理對象。該廢水總量約為20 m3/d，其水質見表1。
該含鎳電鍍廢水中的鎳主要包括硫酸鎳、氯化鎳及化學鎳。由于化學鍍鎳過程中需添加檸檬酸鹽、醋酸、銨鹽等大量的絡合劑及穩定劑、光亮劑，廢水污染物成分復雜，大大增加了處理難度。采用現有處理工藝（主要包括破絡、混凝、沉淀等）對其進行處理，出水重金屬指標不僅無法達到GB 21900—2008表3標準，還產生了大量含鎳污泥。這些污泥作為危廢委外處理，不僅浪費了資源，而且處理費用高。
針對該企業含鎳電鍍廢水重金屬含量高、有機物成分復雜且難生物降解的水質特征，開發了以離子交換和鐵基催化氧化為核心的含鎳電鍍廢水處理集成工藝。離子交換技術不僅可使廢水重金屬指標達到排放標準，還可回收重金屬鎳；鐵基催化氧化技術為微電解耦合Fenton氧化反應，可高效、快速降解含鎳廢水中的有機物，產水可直接回用于電鍍生產線。含鎳電鍍廢水處理工藝流程如下所示：
“含鎳廢水-平板膜過濾系統-保安過濾器-離子交換系統-鐵基催化氧化系統-反滲透系統-回用”。
廢水首先通過平板膜過濾系統去除其中的懸浮物及雜質，然后經保安過濾器進入離子交換系統回收金屬鎳離子。
離子交換系統出水進入鐵基催化氧化系統，通過強化微電解與Fenton氧化反應降解有機物，然后經過反滲透系統降低廢水的電導率，保證出水可回用于電鍍生產線。
該處理集成技術具有污泥產量低、運行成本低的優勢，可實現水資源的在線循環利用與重金屬鎳的回收。
2、主要構筑物
2.1平板膜過濾系統
平板膜過濾系統尺寸為2.5 m×2.0 m×2.0 m，過濾精度約為0.1μm，共1座，有效容積2.5 m3。內設平板膜組件1套，膜成分為碳化硅復合材料。設提升泵2臺，流量2 m3/h，揚程32 m，功率0.75 kW。設鼓風機1臺，最大風量1.67 m3/min。
碳化硅平板膜具有親水性好、機械強度高、耐酸堿、孔隙率高、過濾精度高等優點。該過濾系統可攔截廢水中的懸浮物，防止后續離子交換系統與鐵基催化氧化系統發生污堵。平板膜的設計處理能力為50 m3/d，運行時控制廢水流量為1.2 m3/h。
當產水壓力增大或流量降低時，需要同時開啟鼓風機和反洗泵，對平板膜進行清洗。定期清理污泥，將其排入企業的污泥池進行壓濾處理。連續運行后，平板膜過濾系統運行穩定，產水流量為1.2 m3/h，出水濁度＜10 NTU。
2.2離子交換系統
離子交換系統采用弱酸陽離子交換樹脂。運行前，采用NaOH將樹脂由H型轉為Na型，這是因為Na型樹脂對Ni2+的交換吸附能力比H型更強。
運行時，含鎳電鍍廢水經過樹脂層，廢水中的Ni2+與樹脂上的Na+進行置換。當樹脂吸附飽和后，采用H2SO4進行脫附再生，此時樹脂為H型，獲得的高濃度NiSO4溶液可用于鍍槽鍍液的補充。之后，采用NaOH將樹脂由H型轉為Na型，再次吸附Ni2+。酸洗再生后樹脂會殘留游離酸，堿洗轉型后樹脂會殘留游離堿，因此需要用水清洗。
離子交換系統主體為UPVC材料的圓柱罐，尺寸為D 0.5 m×2.0 m，共4臺，3用1備。柱內裝填改性鈉型金屬螯合樹脂，填充高度1.0 m。設有布水和布氣管路，配套精密過濾器、儲液罐、反洗系統及電控單元。精密過濾器1臺，304不銹鋼材質，PP濾芯，尺寸為D 200 mm×420 mm，流量2 m3/h。設提升泵1臺，流量2 m3/h，揚程32 m，功率0.75 kW。收集水箱和中間水箱各1臺，PE材質，有效容積5 m3。平板膜過濾系統處理后的含鎳廢水經收集水箱進入樹脂柱底部，運行時控制進水流量為1.2 m3/h。
系統采用上向流方式，與樹脂充分反應后從樹脂柱頂部流出，進入中間水箱。經離子交換系統處理的出水pH上升至5~6，節省了中和堿成本，有效緩解了強酸性對后續工藝和設備的沖擊。
2.3鐵基催化氧化系統
鐵基催化氧化系統為微電解耦合Fenton氧化反應，主要通過氧化還原作用將含鎳電鍍廢水中的有機物氧化降解為CO2和H2O。
一方面，鐵基填料中的鐵與碳之間可形成無數個微電池，產生大量的新生態的Fe2+、[H]等，并與水中有機物發生氧化還原反應，使之降解；另一方面，微電解產生的Fe2+與系統運行過程中投加的H2O2快速反應，形成Fenton反應，產生的?OH進一步降解有機物，不僅節省了亞鐵鹽的投加，并且提高了處理效果。
鐵基催化氧化系統主體為UPVC材料的圓柱罐，尺寸為D 0.5 m×2.0 m，共2臺，串聯。填料填充高度為1.0 m，要求進水pH為弱酸性，配套H2O2加藥箱、反洗系統及電控單元。經離子交換系統處理的電鍍廢水從中間水箱進入鐵基催化氧化系統，在運行過程中投加H2O2。連續運行結果表明，鐵基催化氧化系統處理出水COD＜30 mg/L。
2.4反滲透系統
反滲透系統主體采用4支膜組件，尺寸D 0.1 m×1.0 m，2支先并聯，再與其他2支串聯。配套提升泵、阻垢劑加藥裝置、產水罐及電控單元。反滲透系統運行過程中，控制純水與濃水的流量比為3:2。電鍍廢水的進水電導率為593.8~5 711μS/cm，經過反滲透系統處理后電導率降至30μS/cm以下，出水水質優于電鍍廠現階段使用的清洗水，可將其回用于電鍍生產線。反滲透系統產生的濃水進入電鍍廠現有綜合廢水處理系統進行集中處理。
3、運行情況
3.1重金屬的處理效果
運行結果表明，進水Ni2+質量濃度為67~3 574 mg/L，水質波動較大，經處理后，出水Ni2+質量濃度＜0.1 mg/L；進水Cu2+質量濃度為0.4~2.7 mg/L，經處理后，出水Cu2+質量濃度＜0.02 mg/L；進水總Cr質量濃度為0.10~0.26 mg/L，經處理后，出水總Cr質量濃度＜0.1 mg/L。處理后，廢水中的Ni2+、Cu2+及總Cr的含量均滿足GB 21900—2008表3的標準。離子交換樹脂經過脫附獲得質量濃度為41.6 g/L的NiSO4溶液，可直接回用于鍍槽。
3.2 COD的處理效果
進水COD為27~82 mg/L，經處理后，出水COD為10~23 mg/L，低于GB 21900—2008表3的標準。長時間運行、取樣及檢測結果顯示，含鎳電鍍廢水在流量為1.2 m3/h的條件下，出水COD能保持穩定狀態，說明該系統對COD有較好的處理效果。
3.3電導率的變化情況
進水電導率為593.8~5 711μS/cm，經處理后，出水電導率降至10.25~27.05μS/cm，將其回用于電鍍廢水處理工藝，其水質優于現階段電鍍生產所用的清洗水。
3.4直接運行費用
含鎳電鍍廢水在線循環處理工程的直接運行費用主要為藥劑費、電費及人工費。藥劑費為7.24元/m3，包括H2O2、H2SO4、NaOH、阻垢劑的投加及填料定期更換（鐵基材料是易耗品，更換費用應該計入）；電費以當地電價0.6元/（kW?h）計算，噸水電耗約為4.4 kW?h，則電費為2.64元/m3；人工費為2.5元/m3。該工程直接運行費用為12.38元/m3，低于企業現階段40元/m3的運行成本。
4、工藝優勢
（1）含鎳電鍍廢水的預處理工藝采用碳化硅平板膜過濾系統，該系統過濾精度高、機械強度高、耐酸堿，適應含鎳廢水的強酸性環境，能夠去除含鎳廢水中的懸浮物，可確保后續離子交換系統與鐵基催化氧化系統的正常運行。
（2）離子交換系統采用鈉型金屬螯合樹脂，可選擇性吸附重金屬。樹脂經多次再生后對Ni2+仍有較高的吸附效率，可保證系統的長期穩定運行。樹脂經脫附后可獲得高濃度NiSO4溶液，將其回用于電鍍生產，可降低原料成本。
（3）鐵基催化氧化系統的原理是微電解耦合Fenton氧化反應，鐵基填料中的鐵與碳之間形成的微電池，可產生大量的[H]和Fe2+，通過投加H2O2也促使鐵氧化物產生?OH，無選擇性且快速地降解有機物，從而降低了電鍍廢水中的COD。該工藝節能環保、處理效率高、操作簡便，非常適用于含鎳電鍍廢水的在線循環處理。
（4）含鎳電鍍廢水經在線循環處理后，出水Ni2+、Cu2+、總Cr及COD含量均達到GB 21900—2008表3的標準。系統運行過程不會產生含重金屬污泥，僅有少量懸浮物污泥。
5、結論
以福建某電鍍廠含鎳廢水為處理對象，開發了以離子交換和鐵基催化氧化為核心的含鎳電鍍廢水在線循環處理技術。運行結果表明，處理出水中的Ni2+、Cu2+、總Cr、COD含量均達到GB 21900—2008表3的標準。經反滲透系統處理后，產水電導率低于30μS/cm，出水水質明顯改善，可直接回用于電鍍生產線。本工程處理效率高、運行成本低、產泥量少，不僅實現了電鍍行業水資源在線循環，提高了電鍍產品的質量，而且實現了重金屬鎳的有效回收，促進了電鍍行業環境效益與經濟效益的協調發展。
原標題:工業水處理｜含鎳電鍍廢水在線循環處理工程實例
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