电镀园区含镍废水物化处理工程实例.doc
1.电镀园区含镍废水物化处理工程实例摘要：以某电镀废水集中处理工程为例，介绍含镍废水的处理技术、工艺流程、构筑物参数及运行效果。通过应用高级氧化络合物破除技术、络合物捕集技术及管式微滤膜（TMF）分离技术，构建了电镀废水重金属稳定达标处理关键技术体系，电镀含镍废水分控池出水达到《电镀污染物排放标准》（国标）表3标准。该工艺技术体系能适应水量变化，运行稳定，处理效果好，自动化程度高，具有良好的环境效益、社会效益和经济效益。电镀过程中镀镍种类繁多，应用范围广泛，镀镍过程中常加入各种络合物，镍始终处于络合状态，有利于提高电镀效果，目前络合物种类主要为有机物。
2.主要包括羧酸、氨基醇、氨基羧酸、无机多聚磷酸和有机磷酸1，且有络合物的存在给后续处理带来很大困难。目前电镀污染物排放标准（国标）表3标准要求含镍废水预处理出水监测点监测第一类污染物Ni2+0.1mg/L。这对于成分复杂、络合物复杂、水质波动大的电镀废水来说，挑战性非常大。考虑到项目投产后需要长期达标，在工程工艺设计阶段必须充分考虑工艺的达标保障。以某电镀废水集中处理项目中含镍废水处理工艺的应用为例，介绍基于高级氧化络合物破除技术、络合物捕集技术、管式微滤膜（TMF）分离技术的重金属镍稳定达标关键技术集成体系及示范应用。1项目概况某电镀行业
3、园区总用地面积7.10hm2，包括17座电镀厂、3座办公楼、1座仓库，以及配套的集中废水处理中心。园区配套的集中电镀废水处理工程设计规模为/d，占地面积，设计运行时间20h/d，处理规模为250m3/h。土建工程一次性实施，设备工程分两期实施。一期工程配置规模为/d（125m3/h）。废水按进水水质分为7股流，分别处理。其中含镍废水600m3/d，一期为300m3/d。 对于电镀园区废水，由于各企业管理水平参差不齐，监管点众多，难以实现完全明排，含镍废水中仍含有C
4、u2+、Cr6+等污染物，也增加了废水处理的难度，因此在处理工艺上需要考虑去除这类重金属。含镍废水经预处理工艺处理达标后，与其他6种废水一同排入后续处理设施，最终出水pH、重金属、总氰化物、COD等指标均达到《电镀污染物排放标准》（国标）表3中的标准。2废水处理工艺2.1工艺流程废水处理工艺流程根据废水水质特点和设计排放标准确定。2.2工艺描述电镀园区内不同电镀车间镀镍工艺产生的漂洗水经收集后通过管道进入调节池。 考虑到有部分Cr6+混入，先由初次反应池组将Cr6+还原，然后加碱、PAM进行絮凝反应，进入初次沉淀池，去除部分镍及全部镍。
5、铜、铬。出水进入二级反应池组，通过投加高效解络剂，将镍络合物氧化，消除强络合性的镍，同时投加高络合能力的重金属捕获剂，保证镍能够被彻底去除。之后进入TMF膜分离系统，悬浮的重金属镍被膜分离，实现固液分离。膜出水进入镍监测池，经检测达标后进入后续处理系统，不达标则进入应急反应池，然后返回含镍预处理系统进行处理。 2.3 主要应用技术基于高级氧化分解的重金属稳定化达标技术电镀废水成分复杂，往往含有大量的重金属物质、有机添加剂等。在电镀过程中，由于镀层质量控制的需要，重金属离子往往以络合物的形式存在，从而在电镀过程中缓慢释放金属离子进行沉积，提高镀层质量；但在废水排放及处理过程中，由于
6、此类络合物的存在使得镍的去除更加困难，单纯的化学沉淀法难以有效去除重金属，因此如何打破络合物，释放出金属离子成为重金属去除过程中的关键技术。高级氧化技术应用过程中产生的羟基自由基（OH）2或硫酸根自由基3具有很强的氧化作用，可以有效氧化与镍结合的络合物或螯合物，将强络合镍转化为弱络合镍或离子型镍4，再通过竞争络合或与重金属添加剂沉淀分离去除镍。本项目采用自主研发的络合物破胶剂，对电镀废水中存在的络合物具有通用性，可以有效去除络合物。基于络合物捕获的重金属稳定化技术电镀废水处理过程中，重金属离子的输送主要通过与外加剂（氢氧化钠、氢氧化钙、硫化钠等）反应生成氢氧化物，
7、硫化物沉淀等形式，从废水中固液分离，最后转化为固体污染物，但对于大多数重金属来说，氢氧化物溶度积常数（Ksp）较大，使得其去除效果相对较差，难以满足日益严格的出水排放要求。另外，电镀废水中往往含有一些螯合剂，这些螯合剂稳定性较高，单纯通过添加氢氧化钠、氢氧化钙等方法很难将这些络合的重金属离子沉淀出来。重金属清除剂就是与重金属离子有强烈螯合作用的化学药剂。 它能在常温、较宽的pH范围内与废水中的Cu2+、Ni2+、Zn2+等重金属离子发生化学反应，在短时间内迅速生成不溶解、含水量低、易过滤去除的絮状沉淀物，达到去除重金属离子的目的，保证废水达到排放标准5,6。目前，根据现有电镀废水中络合物的类型，结合
8、高级氧化络合破除技术，自合成重金属补充剂可实现镍达标。基于TMF分离的重金属稳定达标技术目前主要以物理化学处理电镀废水的方法为主，通常采用化学沉淀法，基本工艺组合为反应系统+分离系统。目前常见的固液分离方法有沉淀法、气浮法和膜分离法。其中，沉淀法具有通用性强、成本低、易管理的特点，应用广泛；气浮法具有设备简便、占地小、分离效率高的特点，在一些小型电镀污泥处理项目中也有应用。但气浮法和沉淀法都存在一定的不稳定性，容易出现上浮泥、跑泥等现象，导致出水水质波动，重金属超标风险较高。 膜分离法具有分离效果好、系统稳定的特点，特别是可以保证出水的SS浓度很低；另外，在进行膜分离的同时，还可以实现污泥的浓缩。
9、兼具浓缩、高效污泥吸附等功能，进一步提高了出水水质和后续污泥脱水设备的效率，因此在电镀废水处理中有着广阔的应用前景。本项目采用的管式微滤膜采用多孔高分子材料作为分离介质，在低压（0.07～0.7MPa）下进行膜过滤，分离液体中高浓度悬浮固体；分离时采用错流过滤，固液混合物在压力作用下在膜表面呈错流流动；固体颗粒在错流状态下在固液混合物中不断浓缩，并不断聚集在膜表面。TMF膜过滤系统具有显著的优势：可以绝对去除大于膜孔径的固体，且去除效果非常稳定；不需要投加絮凝剂等聚合物，节省了试剂，减少了污泥产量，提高了污泥的资源利用价值； 可随时自动开机/停机，自动化程度高；超精过滤过滤精度高，
10、无需后处理过滤器，可直接与反渗透等中水回用设备配套使用。 3 主要建（构）筑物及设计参数 调节池 含镍废水调节池一座，规格为 20m×5.5m×4m（墙体中心线尺寸），总容积 440m3，有效水深 3.5m，有效容积 385m3。调节池进水端配置隔油沉砂池两座，规格为 3m×1.5m×4m（墙体中心线尺寸）。设备：提升泵 2 台（按一期规模配置，Q=25.2m3/h，H=，N=1.5kW），液位开关 1 套，电磁流量计 1 套。带密封板的格栅盖板若干。 一次反应槽组 1组3格分解反应槽，规格为3.0m2.5m
11.4.8 m3 格栅（墙体中心线尺寸），总容积108 m3，有效水深4.5 m，有效容积101 m3，有效停留时间3.36h。设pH计2套；反应搅拌器2套（电机功率2.2 kW，4极，转速60 r/min，叶片直径950 mm 2层）；絮凝搅拌器1套（电机功率0.75 kW，4极，转速20 r/min，叶片直径1400 mm 2层）。初沉池初沉池1座，规格为6.0 m×5.0 m×4.8 m（墙体中心线尺寸），表面积30 m2，表面负荷1m3/(m2h)，有效停留时间2 h。设
12、设备：中心筒体1套（600mm H3 250mm，玻璃钢材质），出水锯齿三角堰1套（非标定制），排泥系统1套。 二次反应池组 二次反应池组共1套3块格栅，规格为3.0m 2.5m 4.8m 3块格栅（壁中心线尺寸），总容积108m3，有效水深4.0m，有效容积90m3，有效停留时间3.0h。 设备：pH计1套；反应搅拌器3套（电机功率2.2kW，4极，转速60r/min，叶片直径950mm 2层）。 TMF分离系统 TMF系统核心单元一期共配置10片PVDF管式微滤膜，膜孔径0.1μm
13、设计通量400L/(m2h)，实际运行通量400L/(m2h)，配置循环提升泵2台(按一期规模配置，Q=70m3/h，H=，N=15kW)，同时配置全自动清洗、药洗系统。4运行效果集中式电镀废水处理工程于2014年10月底竣工，2015年1月30日完成工程竣工验收，同年3月投入运行，进入商业运行管理生产，2017年配合整个工业园区完成“三同时”环保竣工验收。 各处理段出水时间为2015年3月至2018年1月，结果显示，出水镍含量始终保持0.1mg/L，满足表3的标准要求，其他重金属指标也均满足表3的要求。
14、由此可见该系统对镍的去除效果良好，且能保证其它重金属达标，因此本工艺在混流条件下能保证重金属镍达标，具有很好的工程应用价值。5经济指标分析含镍系统部分工程造价本工程含镍系统部分总投资约505万元，其中土建费约188万元，设备材料费237万元，设计、安装、运输、调试等其它间接费用80万元。含镍系统部分运行费用单位废水处理费用约为2540元/m3，不含设备折旧及维修费用，其中电费11.5元/m3，人工费0.812元/m3，药剂费2335元/m3。 6结语通过高级氧化分解、络合物捕获、TMF分离等实现电镀废水重金属稳定达标处理的关键技术体系。
15、应用后出水水质可稳定达到电镀行业现行最高标准（即表3标准）。一体化技术系统的应用能适应园区电镀含镍废水水量水质波动大、成分复杂等特点。运行3年后，处理效果稳定，自动化程度高，污泥产率低，运行费用低，具有一定的经济效益。出水中总镍含量为0.1mg/L，环境效益和社会效益显著。 参考文献： 1 石泰山，电镀废水中的络合剂及其处理方法，电镀与涂饰学报，2015，34（8）：462 465（in） 2 钟莉，陈建军，高级氧化技术在有机废水处理中的应用进展，工业水处理学报，2002，22（1）：1 李晨，J Wa