贵金属镍广泛应用于机械、汽车、电子等行业镀件的表面处理，产生大量含镍电镀废水[1]。 含镍电镀废水污染严重。 其处理不仅可以减少环境污染，还可以实现金属镍离子和二次水资源的循环利用，对电镀行业循环经济的发展具有重要意义。
目前，电镀废水的处理方法有化学沉淀、蒸发浓缩、电渗析、膜分离和离子交换等[2,3,4,5]。 其中，离子交换法因其资源回收功能和成本优势，广泛应用于含镍电镀废水的处理和回用。
杭州某卫浴企业根据该公司含镍电镀废水的水质水量特点，采用多介质预过滤与树脂离子交换相结合的处理工艺对其进行处理。 项目运行实践表明，处理后出水镍质量浓度≤0.5mg/L，浊度≤1.0NTU，电导率≤100μS/cm，满足《电镀污染物排放标准》（ GB 21900-2008）。 该项目具有处理效果稳定、环境效益明显的优点。
1 废水水量和水质
杭州某卫浴企业含镍电镀废水主要来自电镀镍及镀件清洗工序，废水量6.5 m3/h。 废水水质：镍质量浓度100~150 mg/L，pH 4.0~6.5，浊度5.0~10.0 NTU，电导率350~850 μS/cm。 处理后的废水必须符合《电镀污染物排放标准》（GB 21900-2008）的限量要求。
2 工艺流程含镍电镀废水处理工艺流程如图1所示。
图1 含镍电镀废水处理工艺流程
在此处理过程中，离子交换是核心单元，前端采用多介质过滤器和精密过滤器作为预处理单元，保证进入离子交换系统的水质满足离子交换系统的要求。 含镍电镀废水经调节池、多介质过滤器、精密过滤器后依次进入阳树脂床、阴树脂床、混合树脂床。 树脂饱和后，用质量分数5%~10%的HCl溶液洗脱再生正极床，用质量分数5%~10%的NaOH溶液洗脱再生负极床，混床依次采用先酸后碱再生。 高含量镍离子淋洗液浓缩后可回用，出水可回用作为系统清洗水和生产工艺冲洗水。
3 主要结构（设备）
3.1 调节池
设置调节池，分2室，入口处设有油渣分离池，实现废水均质，减少系统负荷影响。 调节池尺寸9.8m
3.2 预过滤系统
3.2.1 多媒体过滤器
多介质过滤器主要用于去除废水中的悬浮物、胶体等杂质，降低废水的浊度。 介质过滤材料选用无烟煤和石英砂。 无烟煤密度为1.4~1.6 g/cm3，粒度为0.8~1.8 mm； 石英砂的密度为2.60~2.65 g/cm3，粒径为0.5~1.2 mm。 罐体内衬碳钢，尺寸D 1.0 m×3.0 m，滤床高度1.2 m。 配备气水反冲洗设备，配有气动阀门、压力表和传感器，监控运行状态。
3.2.2 精密过滤器
精密过滤器主要用于拦截多介质过滤器出水中的微小杂质，防止其进入离子交换系统污染树脂。 精密过滤器外形尺寸为D 0.3 m×1.0 m，Q=10 m3/h，内置滤芯精度为5 μm。精密过滤器出水浊度必须严格控制。受控
3.3 离子交换系统
3.3.1 阳离子树脂床
阳极树脂采用正光D001大孔强酸树脂，苯乙烯基骨架，-SO3-官能团，质量交换容量≥4./g，体积交换容量≥1.8mmol/mL，湿表观密度0.77~0.85g/mL，湿真密度1.25~1.28 g/mL，粒径0.315~1.25 mm。 碳钢衬胶罐，尺寸D 1.2 m×3.5 m，床层容积1.5 m3。
3.3.2 阴离子树脂床
阴极床树脂采用正光D201大孔强碱性树脂，苯乙烯基骨架，-N+(CH3)3官能团，质量交换容量≥3.8mmol/g，体积交换容量≥1.2mmol/mL，湿表观密度。 0.65~0.73 g/mL，湿真密度1.05~1.10 g/mL，粒径0.315~1.25 mm。 碳钢衬胶罐，尺寸D 1.2 m×3.5 m，床层容积1.5 m3。
3.3.3 混合树脂床
混床树脂采用D001酸性阳树脂和D201碱性阴树脂，两者的质量比约为1:2。 碳钢衬胶罐，尺寸D 1.2 m×3.5 m，床层容积1.0 m3。
3.4 再生系统
再生系统用于对阴床、阳床、混床的树脂进行再生。 它由酸碱液体储存罐、进液泵、淋洗液收集和清洗装置组成。 配备液体储罐2个，规格3 000 L，材质玻璃钢； 3台进液泵（2用1备用），Q=7.0 m3/h，H=30 m，P=2.2 kW； 4台清洗泵（3台用1台准备），Q=20.0 m3/h，H=30 m，P= 4.0 kW。 管道阀门包括喷射器、流量计、球阀等，保证再生液的流量和浓度恒定。
4 运行效果
4.1 预过滤系统
运行时废水pH为4.0~6.5，水温11.5~15.0℃。 多介质过滤器的过滤速度为8.3m/h。 运行前冲洗约7小时后过滤。 过滤后的水呈清澈后流入精密过滤器。 在两次操作之间同时对精密过滤器的出水进行连续采样，以检查预过滤系统的处理效果。 结果表明，废水中的悬浮物和颗粒杂质得到有效去除，精密过滤器出水浊度在1.0NTU以下，COD
多介质过滤器运行30至45天后需要用空气和水进行反冲洗。 确定空气反冲洗强度为16.5L/(s·m2)，持续2～3分钟，水反冲洗强度为10.6L/(s·m2)，持续5～6分钟。 中间同时进行气、水反冲洗。 冲洗过程中膨胀率控制在50%左右。
预处理系统配置水泵Q=30 m3/h、H=32 m、P=7.5 kW，风机Q=4.0 m3/min、H=49.2 kPa、P=5.5 kW。 在正常工作条件下，精密过滤器可以保持较长的使用寿命。 当进出口端压差>0.10MPa时，需要更换滤芯。
4.2 离子交换系统
离子交换系统由正床、负床、混床、加压水箱及管道阀门组成。 废水通过预过滤系统后，利用余压进入阳极床。 阳极床产生的水经泵加压后依次进入阳极床和混合床。 各级树脂床均设有取样阀，混床出口安装pH计、流量计、电导率计，对出水水质进行实时在线监测。 现场安装情况如图2所示。
图2 离子交换系统现场安装
自离子交换系统调试运行正常以来，运行良好，出水水质、水压、水量稳定。 考虑到含镍废水电导率在100μS/cm以下时，出水中基本检测不到镍离子，监测时对床层各级出水的pH值和电导率进行了监测。 结果如表1所示。
该项目已连续运行2个月。 离子交换系统出水pH值和电导率的变化如图3和图4所示。
图3 离子交换系统出水pH变化
图4 离子交换系统出水电导率变化
出水pH值的变化可以在一定程度上反映树脂的饱和程度和再生周期。 从图4可以看出，运行过程中离子交换系统出水pH基本维持在5.5~6.5。 当pH值
4.3 再生系统
树脂再生效果受再生液浓度、温度、流量和再生时间等因素影响。 再生系统中，再生液入口流量控制在4～7m/h。 阳极床可以使用接近上限的流量，阳极床可以使用接近下限的流量； 再生液温度不应超过30℃； 再生液的质量分数为5%~10%HCl和NaOH； 再生周期为5~6 d。
5 经济分析
项目总投资约150万元，包括建筑设备仪器、预过滤系统、离子交换系统及电气自动控制等附属系统。 其中，房屋（构筑物）投资约55万元，预过滤系统和离子交换系统投资约70万元，附属系统投资约20万元，其他费用约5万元。
项目运营成本主要包括电力消耗、人工成本和化学品消耗。 项目总装机功率46.6千瓦，电耗102.8千瓦·小时/天，单位水电耗0.66千瓦·小时/立方米，电价0.83元/（千瓦·小时） h),则电费为0.55元/m3; 劳动力容量为3人，人均工资为2500元/月，故劳动力成本为1.60元/m3； 药品消耗主要包括HCl和NaOH，HCl单价1.50元/kg，NaOH单价3.5元/kg。 一个再生周期（5d）内，每次大约需要化学品31.2kg，因此化学品费为31.2元/d，即0.2元/m3。 工程总运行成本为2.35元/m3。 详细内容请参考更多相关技术文档。
六，结论
(1)采用多介质预过滤与树脂离子交换相结合的工艺处理含镍电镀废水是可行的。 当废水量为6.5 m3/h、入口镍质量浓度为100~150 mg/L、多介质过滤器过滤速度为8.3 m/h、离子交换总停留时间为37 min时，镍质量处理后出水浓度≤0.5mg/L，浊度≤1.0NTU，电导率≤100μS/cm，主要出水指标满足设计要求。
（2）本项目投资150万元，项目占地面积400m2，运行费用2.35元/m3。 项目已投入运营，取得了良好的社会效益，树立了良好的企业形象。