反渗透膜技术处理含镍废水，实现电镀废水零排放

反渗透膜技术处理含镍废水，实现电镀废水零排放

反渗透膜技术处理含镍废水摘要：建立24m3/d电镀含镍漂洗水膜闭环回收系统，采用两级反渗透（RO）膜分离技术，将电镀废水浓缩50倍以上，23.6m3/d透过液作为漂洗水回用于电镀生产线，浓缩液经蒸发器进一步浓缩后直接返回镀槽，废水处理实现闭环循环。自2005年4月至2007年4月共运行2年，整个系统运行良好。通过循环利用水源，回收镍等资源，产生了显著的经济、社会和环境效益，实现了清洁生产，基本实现了电镀含镍废水零排放。关键问题：电镀含镍废水；反渗透膜分离技术；回收水； 镍回收1、电镀是对金属和非金属进行装饰、保护和获得某些新性能的一种化学或电化学方法处理。但如何更好地实现电镀废水的资源化利用和回收利用工艺，该工艺在工业上通用性强，应用范围广泛，几乎覆盖所有有用资源。本文针对各种处理技术进行了较为详细的分析，并对沉淀法、NMSTA天然矿物废水处理剂在电镀废水处理中的应用作了简单介绍。结合新型排放类型及工艺条件，对电镀废水处理技术的发展趋势进行了展望。

2、电镀废水来源及特点电镀废水水质不易控制，常见的铬、铜、镍、锌、锡、铅、镉、铁等重金属离子危害较大，故被列为当今世界三大污染物。一般电镀生产过程由前处理、电镀和后处理三部分组成，每个工序都产生一定程度的废水。其中电镀生产过程中的镀件漂洗废水是电镀废水的主要来源之一，占车间废水排放量的80%以上，废水中的污染物大部分是在漂洗过程中由镀件表面附着液体带入的；镀液过滤废水是指镀液过滤过程中滴落的镀液，以及过滤机、过滤介质或镀槽过滤前后的排放水； 废电镀液包括清洗镀槽时排出的残液、老化报废的电镀液、退镀液以及污染严重的废槽液。这部分废液浓度很高，如果直接排放，对环境的污染会更加严重。电镀车间因管理不善而产生的“跑、冒、滴、漏”废水，一般考虑与洗设备、洗地坪的废水一并处理；另外，试验水主要包括电镀工艺分析废水、废气检测等试验水，水量不大，但成分比较复杂，一般排入电镀混合废水系统统一处理后排放[1]。电镀废水成分复杂，除含氰废水、酸碱废水外，还含有铬、镍、镉等多种重金属。 同时废水中还含有相当数量的添加剂、增白剂及其他有机化合物，如各类表面活性剂、EDTA、柠檬酸、酒石酸、乙醇胺、乙二醇、硫脲、苯磺酸、香豆素和丁炔二醇等。

这些物质进入环境后必将对人体健康和生态环境造成严重的危害[2]。三、电镀废水的危害电镀废水中的污染物比较复杂，水质成分不易控制，但总的来说可分为重金属离子废水、酸碱废水、含油废水等，且成分中往往同时含有多种污染物。其中有毒有害物质有镉、铅、铬、镍、锡、锌、酸、碱、悬浮物、石油类物质、含氮化合物、表面活性剂和磷酸盐等[3]。另外，目前采用氰化物电镀技术的厂家的电镀废水中含有大量的氰化物，不经处理排放的电镀废水会污染饮用水和工业用水，对生态环境造成危害；酸碱性废水会破坏水中微生物的生存环境，影响正常水源的酸碱度； 含氰废水毒性很大，微量即可致人死亡；重金属离子是具有致癌、致畸、致突变作用的剧毒物质。含有重金属离子的电镀废水若不经处理直接大量排放，会通过食物链在人体中富集，造成严重的健康问题。其中铬、镉、铜可致肺癌；Cr(Ⅳ)毒性较镉小，但人体若大量食入可引起急性中毒，长期食入还可引起慢性中毒；镍、铅在人体内有蓄积作用，长期食入可引起慢性中毒。镉、铬、铅、铝均属国家一级危险物质，铜、锌毒性相对较小，属国家二级危险物质。 日本震惊世界的水俣病和骨软化症就是由重金属汞和镉引起的[4]。有机物（氨氮、磷酸盐等）进入水体会造成水体的富营养化，导致水生生物大量死亡。

氰化物是剧毒物质，最高允许排放浓度为0.3mg/L[5]，氰化物中毒治愈后可能会留下神经系统后遗症。电镀废水处理现状1.化学法化学法是通过氧化还原反应或中和沉淀反应将有毒有害物质分解为无毒无害物质或通过沉淀、浮选等方法去除废水中的重金属。化学法处理电镀废水是目前国内外应用最广泛的电镀废水处理方法，技术成熟。化学法包括化学还原法、氧化破氰法、沉淀法等，是处理电镀废水的传统且应用广泛的方法，具有投资少、处理成本低、操作简便等特点，能承受大水量、高浓度负荷冲击，可应用于各类电镀废水处理[6]。 电镀废水的处理受到国内外的普遍重视，对电镀废水处理方法和工艺的研究较多。目前，我国采用的有化学法、蒸发浓缩法、电解法、离子交换法、吸附法、膜分离法等。从近几十年国内外电镀废水处理技术的发展趋势来看，80%的电镀废水都是采用化学方法处理的。化学处理电镀废水是目前国内外应用最为广泛的电镀废水处理技术，技术比较成熟。化学法有沉淀法、氧化还原法、铁氧体法等，是处理电镀废水的传统且应用较为广泛的方法[7]。含氰废水的氯基处理法分为两个阶段：第一阶段将氰酸盐分解，毒性小得多；第二阶段将氰酸盐进一步氧化分解为二氧化碳和氮气。

处理含氰废水的氯基氧化剂有液氯、次氯酸钠、二氧化氯等。在去除氰化物的同时，还可利用氧化还原原理去除水中的部分阴离子如、和部分阳离子如、。第一级将氰化物氧化为CNO-，第二级将CNO-氧化为CO2和N2。由于第二级反应缓慢，需加入亚铜离子作为催化剂。臭氧处理含氰废水水质好，不存在氯氧化法的余氯问题，产泥量少，但电耗高，设备投资高，工程实际中很少采用[8]。 3、含铬废水的处理含铬废水的处理方法有铁酸盐法、亚硫酸盐还原法、硫酸亚铁-石灰法等。1）铁酸盐法处理含铬废水的铁酸盐法是向废水中加入硫酸亚铁，将废水中的六价铬还原为三价铬，然后加碱调节废水的pH值，使三价铬与废水中的其他重金属离子（以Mn+表示）共沉淀。共沉淀过程中，溶解在水中的重金属离子进入铁酸盐晶体中，形成复合铁酸盐。铁酸盐法一般重点处理含有六价铬、镍、铜、锌等重金属离子的废水。铁酸盐法处理含铬废水的特点是：硫酸亚铁来源广泛、价格低廉、处理设备简单，污泥不会造成二次污染。 但加入的药剂量大，产生污泥量大，污泥制铁氧体的工艺条件不易控制，能耗高，处理成本较高[9]。

2）亚硫酸盐还原法利用亚硫酸盐处理含铬废水，主要是在酸性条件下，将废水中的六价铬还原为三价铬，然后调节pH值，形成氢氧化铬沉淀而去除，从而使废水得到净化。常用的亚硫酸盐有亚硫酸氢钠、亚硫酸钠、焦亚硫酸钠等。此法的特点是：处理后的水既能达标排放，又能回收氢氧化铬，设备和操作比较简单。化学法具有工艺成熟、投资小、成本低、适应性强、自动化程度高等诸多优点，适用于各类电镀金属废水的处理。但是，化学法虽然处理电镀废水效果好，但是其缺点也很明显：首先，化学法会产生大量难以处理的污泥； 另外，由于化学法需向水中添加大量的化学药剂，出水含盐量高，难以回用，如果将出水排放，不仅可能造成二次污染，还会浪费宝贵的水资源。如果采用化学精处理技术，提高出水水质，这部分水就有可能被回用。所谓化学精处理，就是在普通化学法的基础上，优化处理工艺，使废水达到高于环保标准的质量，以利于回用。通过化学精处理回收废水的技术要点为：a.选择合理的工艺流程，避免重复投加，降低废水含盐量；b.采用pH/ORP自动控制技术，准确投加，避免投加量过大；c.对不同性质的废水进行合理分离，确保处理后的废水达标；d.加强后处理工艺，在达标的基础上，在最后增加pH精调和精密过滤，必要时增加活性炭过滤；e. 必要时，将成分简单、易处理的废水与成分复杂的废水（如有机物含量高、色度高、沉淀困难等）分开，只对前者进行强化后期处理，以保证回用水的水质并控制成本[10]。

工艺流程 系统由两部分组成，即原水预处理部分和反渗透部分。 漂洗废水收集槽 电镀槽提升装置 预处理装置 回用漂洗膜分离装置（双级） 电镀槽浓水箱预处理系统由原水箱、提升泵、袋式过滤器、除油过滤器、保安过滤器组成。 废水由原水箱经提升泵进入袋式过滤器，可去除其中的大部分悬浮物、大分子胶体等。然后废水经过除油过滤器。 然后废水经过除油过滤器，去除水中的异味、色度等。最后废水进入保安过滤器的PP滤芯，在预处理中起到最后的保安作用，防止管道堵塞。 一切预处理工序都是为了最大限度地防止和延缓污染物在RO膜表面的沉积，防止胶体物质和固体悬浮颗粒的堵塞，防止有机物、微生物、氧化性物质等对膜的破坏，从而延缓RO膜的水解过程，使RO系统工作在良好的状态。二级RO系统废水经预处理后，一级RO系统浓水由二级输送泵进入二级RO装置进行循环浓缩，二级浓水经该系统处理后浓缩10倍以上后送至蒸发系统。两极产出的RO水进入RO产水池，在生产线上重复使用，形成良性、清洁的生产循环水系统。浓水蒸发后直接返回电镀槽使用。稳定运行的反渗透膜系统处理后的出水主要回用于镀镍漂洗水。 由于镀镍液的工作温度为55-60C，电镀过程中会有大量水分蒸发，因此从RO装置排出的稀镀镍液（量较少时）可以顺利加入镀镍槽中重复使用。

RO膜的清洗与维护在正常运行过程中，RO元件的膜表面会受到无机盐水垢、微生物、胶体颗粒及不溶性有机物的污染，造成膜通量下降，从而产生设备成本增加、产品质量下降等一系列问题。虽然该工艺的预处理系统比较完善，但经过较长时间的运行后，RO膜表面不可避免地会受到污染，这是膜分离技术实际工程中常见的问题。因此在实际工程中要特别重视膜的维护——膜污染的控制与清洗。该方法的工艺改进对于酸性、碱性物质、重金属等的去除还不够完善，需要增加对这些污染物的去除工序。电镀槽排出的污水，可根据不同的组分，采用膜分离技术进行处理，去除水中的污染物。 具体工艺如下： 含酸性和碱性物质的污水膜 含酸性和碱性物质的污水膜 含酸性和碱性物质的污水膜 含酸性和碱性物质的污水膜 6.改进工艺的特点 改进后的工艺对污水处理的效果更好，可以去除污水中大量的镉、酸性和碱性物质、重金属、氰化物等污染物，大大降低了对环境的危害和对人体的危害。在物质混合之前先经过膜处理，不会出现膜中毒现象，延长了膜的使用寿命，对污水净化效果更好。 总结 本次课程设计是在学校专业老师的指导下，经过我认真做作业、查阅资料、努力完成的。一方面是所选知识的应用，另一方面也是对所学知识工具的实践。从什么都不懂到逐渐熟悉编写课程设计的过程，是需要时间和精力的，为以后从事专业相关工作奠定了重要的基础。

真的很感谢老师的细致、严谨的指导，我觉得自己还需要更加努力地学习。参考文献 [1] 黄令涛.含铜电镀废水制备氯化亚铜及提高其抗氧化性能的研究[D].贵阳:贵州大学硕士学位论文，2008:4。[2]廖志敏，朱小红，杨胜云.电镀废水处理及资源化利用技术现状及趋势[J].环境保护，2008，(20):71-73。[3]黄海涛，黄凤春.电镀废水处理[J].