案例分析与学习：某电镀基地含镍废水预处理工艺设计与优化
镍是一种银白色的硬金属，具有高度抛光性和耐腐蚀性。 由于其金属性能较弱，不易发生化学反应，因此在常温条件下防水、耐大气和酸碱腐蚀，钝化能力强。 因此，镀镍已成为金属表面改性的主要方法之一。
镀镍分为化学镀镍和化学镀镍。 在此过程中会产生大量的含镍废水。 镍是最常见的致敏金属，也是致癌的。 排入水中的镍离子不能被生物降解并转化为无毒物质。 它们通过食物链积累，最终会对人类和其他生物造成严重危害。 而且镍是一种昂贵的重金属，具有重要的回收价值，因此含镍废水在排放前必须经过处理和回收。
01 废水成分及水质
各企业产生的废水统一排放收集至废水处理厂，并根据不同的处理方法进行分组。 含镍废水水质及出水标准见表1。
02 流程
1、工艺选择与设计
目前，国内外电镀含镍废水的处理方法主要有化学沉淀法、吸附法、生物法和离子交换法等。 其中，化学法产生的废弃物会造成二次污染，重金属资源无法回收。 吸附法存在吸附载体能否再生的问题。 主物质法处理后的废水中含有大量微生物，限制了回用范围。
离子交换法利用离子交换树脂吸附Ni2+，废水可作为清洗水回用。 具有提高废水回收率、减少环境污染、可回收金属镍等优点，因而得到广泛应用。 龙溪电镀基地综合考虑各企业排放的含镍废水水质，采用离子交换法进行预处理。 图1所示为流程设计流程。
2. 流程说明
电镀基地各企业对生产废水进行分类收集，各类废水通过专用管道排入基地配套废水处理设施进行水质化处理。 含镍废水缓存于集水井后，通过污水泵引入含镍废水调节池，调节水质和水量。 然后通过砂滤器过滤，去除原水中较大的悬浮固体、沉积物、杂质和一些较大的颗粒。 出水经过有机物等后，进入镍离子交换回收装置，回收镍金属离子。 吸附装置出口处设有检测装置。 当产水中Ni浓度超过设定值时，说明树脂吸附能力已达到饱和，此时吸附装置停止。 运行后立即进入再生工序，用强酸（硫酸）洗脱再生后的吸附树脂，回收硫酸镍。 得到的硫酸镍精矿流入镍精矿储罐进行回收或外购处理。
镍精抛光工艺的原理与离子交换装置相同。 浓缩液流入储罐，出水流入缓冲罐，与其他预流处理废水一起进入废水回用系统。
03 主要结构及参数
1、含镍废水调节池
含镍废水调节池的主要作用是缓冲含镍废水的水量和水质，保证进入后续系统的水量和水质的稳定。 泳池按半地下钢混凝土结构设计。 调节池1个，尺寸3.0mxl8.5mx5.6m，有效容积3.0m，停留时间5h。
2、袋式过滤器
袋式过滤器是一个由钢制成的立式筒体，内衬橡胶。 用于去除含镍废水中大颗粒的悬浮物，保证后续设备的运行。 系统采用2级串联过滤，每级2个过滤器。 单机最大处理流量55m/h。 一级过滤精度200m，二级过滤精度200m。
3、镍吸附装置
全套吸附装置（DOW.-Ni-1500）包括吸附罐、分析装置、配套仪表、阀门及管道等，用于降低出水中镍离子浓度，同时降低废水中镍离子浓度。废水中铜离子的浓缩，以满足后续膜工艺进水中铜、镍的要求。本套设备采用钢衬橡胶材料制成。 单套处理能力可满足电镀基地日产含镍废水总量（1300m/d）。 设计进水P(Ni2+1≤150mg/L，产水水质P(Nn≤0.1mg/L，工作压力
4、镍精矿储罐
储罐用于储存镍精矿。 采用地下钢混凝土结构，有效容积100m，尺寸6.0mx4.0mx5.6m，停留时间7～10天。
04 优化及运行效果
含镍废水预处理系统经优化调试后运行良好。 树脂吸附后得到的镍精矿浓度为10-15g/L。 废水处理厂目前选择外运镍精矿进行处理。 远期将建设电化学镍金属回收装置。
原工艺经过长时间调试、取样检测，出水镍离子质量浓度在0.140-3mg/L左右，超出了《中华人民共和国环境保护法》表3中“车间或生产设施废水排放口”限值。电镀污染物排放标准（-2008）。 因此，有必要对原工艺进行优化设计，降低出水浓度。
优化含镍废水预处理工艺后，在镍离子交换装置与缓冲池之间增加二次离子吸附装置，即镍精抛光装置，精抛光废水流入浓缩池。
经检测，含镍废水预处理设施中未检出六价铬、总镉、总银、总铅、总汞、总砷。 镍离子日均最高浓度为0.046mg/L（见图2），符合《电镀污染物排放标准（-2008）》表3《车间或生产设施废水排放口》排放限值要求及《广东省水污染物排放限值》（DB44/26-2001）排放浓度限值要求中第一类污染物最高允许水平。 预处理设施的总镍去除率达到99%。
05 经济效益分析
电镀含镍废水预处理工艺的总投资成本由建设费用、设备费用、调试安装费用、日常运行费用组成。 其中土建费218.37万元，设备费324.8万元。 调试安装费13.65万元。 日常运行成本包括人工费、电费和药品费，其中人工费0.12元/m3，电费0.81元/m3，药品费4.85元/m3。
06 结论
本项目的运行结果表明，离子交换树脂对含镍废水的预处理是有效的。
对原有含镍废水预处理工艺进行优化后，出水中镍离子浓度已低于国家及相关省份电镀污染物排放标准的严格限值。 预处理后的出水经过后续的超滤和反渗透处理后可直接回用，不仅提高了经济效益，而且大大减少了环境污染。 同时操作简单，操作效果稳定，因此具有在电镀行业广泛推广的价值。