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摘要：随着电镀行业的快速发展，其废水排放量相应增加，如果不进行妥善处理，就会对周围环境造成非常严重的污染，进而对人体健康产生不利影响。本文首先论述电镀含镍废水的处理工艺流程，然后探讨电镀含镍废水的主要处理设备参数和工艺原理，以实现电镀含镍废水处理工艺的推广与应用。
关键词：电镀；含镍废水；处理
电镀过程中会产生含镍废水、含铬废水、含氰废水等，如果不进行妥善处理而直接排放，就会对周围环境造成非常严重的污染。电镀废水含有镍、铬等重金属离子，会对人体健康造成不利影响，这就需要对电镀废水进行处理，确保达标排放。同时，电镀废水含有较高浓度的酸、碱以及有机物等，这就进一步增加了其处理难度，对处理设备提出了较高的要求。电镀废水含有重金属镍，其所形成的化合物极易被人体的皮肤所吸收，具有极高的致癌风险，在其不利影响的长期作用下，会导致人体的神经系统逐渐退化，进而对人体健康造成严重的威胁[1]。同时，金属镍具有较高的回收价值，对其进行科学的回收处理，不仅能够避免含镍废水对周围环境造成污染，还能够为企业带来良好的经济效益，推动企业的快速发展。
1 电镀含镍废水的处理工艺流程
电镀含镍废水的处理是一项综合而系统的工作，对处理工艺提出了较高的要求，需要配置一系列设备。电镀过程产生的废水沿着生产线进行逆流清洗处理，然后流入平板膜系统进行进一步处理。经过平板膜系统过滤处理，废水中的大部分悬浮物被去除，为后续处理奠定良好的基础。膜处理后的废水进入离子交换系统，其中的树脂能够进行离子鳌和，尤其对二价阳离子具有良好的去除效果。为了确保离子交换的连续性，实际生产通常选用三用一备的工作形式，运行期间对出水中的镍离子含量进行实时监测，确保其不超过 0.1 mg/kg。随着离子交换树脂运行时间的不断增加，其无法再继续吸附阳离子。这时，向其中通入一定浓度的硫酸进行充分的脱附处理，洗脱后的硫酸镍溶液浓度达到生产标准后，将其输送至生产线进行回用，脱附完成的树脂还需要经过碱洗处理才能用于吸附生产。离子交换处理后的废水含有一定的化学需氧量（COD），不可直接排放，还需要进行更进一步的氧化处理。氧化处理采用的主要设备为氧化塔，其采用的填料为高性能的氧化剂。树脂处理后的废水与氧化剂进行充分混合，然后进入氧化塔中，在其内部催化剂的作用下发生氧化反应。其间，大量羟基自由基（•OH）被激发，参与氧化反应，能够显著降低废水中的 COD。这是一种绿色高效的处理方式，运行成本较低，易于实现，处理过程也不会产生污泥。经过充分氧化处理的废水再通过反渗透系统进行处理，淡水能够直接用于生产系统，而浓水则由企业统一排放，不会对周围环境造成污染[2]。
2 电镀含镍废水的主要处理设备参数和工艺原理
2.1 平板膜系统
平板膜系统采用新型的无机碳化硅膜，该材料具有亲水性好、孔隙率高、通量高、抗污染能力强以及化学稳定性高等优点，具有非常广泛的应用范围，本质上是一种新型的高性能工程陶瓷材料。平板膜组件主要由一定数量按照平行方式进行组合的膜片构成，废水过滤过程需要确保膜组件完全浸没在废水中，利用废水流动时所产生的压力完成过滤。其中的水分经由膜层进入膜片内侧，汇聚在集水通道中，然后流出膜层，较大的悬浮物则无法通过膜层而被截留，完成分离。随着膜系统运行时间的增加，悬浮物会在膜表面大量聚集而造成堵塞，可以采用反洗和空气擦洗相结合的方式进行清洗，清洗成本较低，材料能够进行循环利用。一体式平板膜处理设备的膜组件均置于一体式水箱内部，水泵则设置在水箱右侧的空腔内，技术人员通过电控操作屏就能对设备进行所有控制操作。水箱容量需要结合企业的最大出水量进行设置，平板膜系统的过滤精度非常高，直径超过 0.1 μm 的杂质颗粒均被截留，能够满足含镍废水的预处理要求。同时，还设置风机和反洗泵用于膜系统的清洗，冲洗下的污泥则进入污泥池进行压滤处理。此外，含镍废水的 p H 普遍介于 2 ～ 4，构成膜系统的碳化硅能够较好地适应该酸性环境，为长期稳定运行奠定良好的基础。过滤过程不需要额外添加聚合氯化铝（PAC）、聚丙烯酰胺（PAM）等药剂，也就不会导致污染物的增加，可以确保处理工作的高效进行。
2.2 树脂吸附系统
树脂吸附被广泛地应用于含镍废水的处理中，其处理的关键在于树脂选型，只有选型合理才能获得良好的处理效果。通常选用一种二价选择性鳌和离子树脂，该类树脂对废水中二价金属离子的去除具有较高的选择性。同时，含镍废水的 p H 介于 2 ～ 4，也能够为树脂的快速吸附提供适宜的酸性环境。所选树脂为 Na 型树脂，可以采用 3% ～ 6% 的盐酸或者硫酸进行再生处理，所形成的新型树脂为 H 型，完成吸附后，再通过 2% ～ 4% 的 Na OH 将其重新转变为Na 型树脂[3]。在树脂吸附系统的运行过程中，通常设置 4 个树脂柱，采用三用一备的工作方式。在吸附的过程中，通常将 3 根树脂柱串联使用，废水按照下进上出的方式通过树脂柱。如果首柱出口处的镍浓度升高到进水浓度的 95%，就表明其已经达到饱和吸附的程度，这就需要采用新的树脂柱替换首柱，同时要对替换下的首柱进行再生和转型处理，以备替换。在进行转型处理的过程中，酸液、碱液以及清水均按照上进下出的方式通过树脂柱，并按照酸洗、水洗、碱洗以及水洗的流程进行处理。树脂通过 4% 的硫酸进行充分的处理再生，得到高纯度的硫酸镍溶液，随着溶液的不断富集，其积累到一定程度，就能直接回用于电镀槽，进而实现重金属镍的循环利用。树脂转型过程采用 4%的 Na OH 溶液，碱洗能够实现树脂的循环使用，要对其 p H 进行实时监测，当其低于转型控制的要求时，要及时补充碱液，以确保其碱度符合要求[4]。
2.3 催化氧化系统
电镀生产过程会用到一些添加剂，导致电镀废水含有一定的 COD，排放前需要将其降低到满足国家排放标准的要求。传统的 COD 处理工艺主要采用絮凝沉淀和芬顿氧化相结合的方式，能够获得较好的处理效果，但是处理过程会产生大量污泥，导致处理成本上升，不利于企业的长远发展。催化氧化系统将改性铁基活性炭作为催化剂，并在进水中加入一定量的双氧水，整个处理过程能够形成较多的强氧化性羟基自由基，其对含镍废水 COD 具有非常好的去除效果，去除率高达 90%[5]。催化氧化系统的设备大小需要结合废水处理量进行设计。为了确保 COD 的去除率，通常采用两塔串联的处理方式，树脂吸附后的水经过保安过滤器进一步除去杂质，再与双氧水充分混合，按照上进下出的方式进入催化氧化系统。相较传统的处理工艺，催化氧化系统具有占地面积小、处理效率高、运行成本低以及不产生污泥等优点，适用于含镍废水的 COD处理。
2.4 反渗透系统
为了充分利用含镍废水，减少废水排放量，避免造成环境污染，要对其进行充分利用。经过树脂吸附和 COD 处理的废水仍旧含有浓度较高的盐分，无法直接用于清洗镀件，这就需要降低其中的盐浓度，以满足清洗要求。因此，在处理工艺后端增设反渗透系统，将其中的盐分高效去除[6]。结合电镀含镍废水特点，可以采用两级反渗透处理工艺，其产水率可以超过 85%，同时，处理后的废水电导率能够降至 20 μS/cm，远远高于电镀厂清洗用水的标准，进而促进电镀产品质量的不断提高，为企业带来良好的经济效益。此外，反渗透系统处理后的浓水含有微量的COD 和重金属离子，可以直接输送至电镀厂的综合废水处理系统进行更进一步的处理，这样有助于减轻处理系统的运行压力，并且出水水质能够得到可靠保障，避免周围环境受到不利影响。
3 结语
为了对电镀含镍废水进行妥善处理，回收其中的镍元素，必须解决电镀含镍废水高酸碱度、高 COD以及高重金属浓度的问题。本文提出了一种处理工艺，其能够以较低的运行成本，实现重金属和水资源的循环利用，并且出水能够达到相关电镀废水排放标准要求，为电镀含镍废水实现资源化利用和近零排放提供了一种新思路。该工艺具有诸多优势。处理过程采用的树脂能够多次反洗再生，并且对镍离子的吸附能力衰减较小，可以确保系统保持长期稳定运行。经酸洗的充分处理，树脂吸附的镍元素可以进行有效回收，其中所含有的杂质较少，不会对产品质量造成较大的影响，这就为处理系统重金属镍的循环利用提供了可靠保障[7]。经该工艺处理，电镀含镍废水电导率能够降至小于 20 μS/cm，COD 降至 20 mg/L，整体水质较优，能够满足电镀清洗用水的水质要求，并且较低的电导率也表明其中的杂质离子含量较低，也就不会对产品质量造成不利影响，有助于实现电镀含镍废水的循环利用，尽可能减少废水排放量。处理过程不会伴随产生含有重金属元素的污泥，仅仅会形成由电镀挂件水洗所带入的各种悬浮物，其所构成的污泥量非常小，不需要复杂的处理工艺就能获得较好的处理效果，能够大大降低后续处理成本，为企业节省大量的处理费用。
作者：王翔 郑莹莹 许青枝 单位：浙江泰诚环境科技有限公司
