電(dian)鍍(du)行業是(shi)(shi)全世界三大(da)污(wu)染(ran)工(gong)業之(zhi)一，其產生的廢水中不僅含有氰化(hua)物及大(da)量(liang)有機(ji)污(wu)染(ran)物，還含有銅、鎳、鉻等重(zhong)金屬污(wu)染(ran)物。其中，鎳是(shi)(shi)常(chang)見的致癌性重(zhong)金屬，無法(fa)被(bei)生物降解，其通過食物鏈的積累作用會對環(huan)境與人類健康產生嚴重(zhong)危害。隨著日益嚴格的環(huan)保標準(zhun)及清潔生產要求的頒布，部分地區對電(dian)鍍(du)廢水的排放已要求達到(dao)《電(dian)鍍(du)污(wu)染(ran)物排放標準(zhun)》（GB21900—2008）的表3標準(zhun)，企業面臨電(dian)鍍(du)廢水提(ti)標改造的技術難題。  

目前，含鎳(nie)電鍍廢水常用(yong)的處理(li)(li)工(gong)藝(yi)包括化(hua)學(xue)沉淀(dian)法(fa)(fa)、生(sheng)物(wu)法(fa)(fa)、吸附(fu)法(fa)(fa)和離子(zi)交換(huan)法(fa)(fa)等(deng)。化(hua)學(xue)沉淀(dian)法(fa)(fa)會造成二次污染(ran)(ran)，并(bing)且(qie)存在可逆反應(ying)，出水鎳(nie)含量(liang)難(nan)以達到GB21900—2008表(biao)3標準；生(sheng)物(wu)法(fa)(fa)處理(li)(li)出水中含有大量(liang)微生(sheng)物(wu)，難(nan)以直接回用(yong)；吸附(fu)法(fa)(fa)是(shi)將(jiang)重金屬(shu)進行吸附(fu)轉(zhuan)移，吸附(fu)載體則(ze)難(nan)以處理(li)(li)。因此(ci)，開發高效率(lv)、低成本處理(li)(li)工(gong)藝(yi)對(dui)于解決電鍍廢水環境污染(ran)(ran)問題具有重要意義。  

筆者以(yi)福(fu)建某電鍍廠含鎳(nie)廢水為處(chu)理對象，開發了以(yi)離子(zi)交換和鐵基催化氧化為核心的含鎳(nie)電鍍廢水處(chu)理工藝。運行結果表明，該工藝實(shi)現(xian)了水資源的在線循環(huan)利(li)用與硫酸鎳(nie)的回收，具有良好的環(huan)境效(xiao)益與經濟效(xiao)益。  

1廢水來源與工藝流程  

福建某(mou)電(dian)鍍(du)廠主要開(kai)展(zhan)銅(tong)合金、鋅合金、塑料、不(bu)銹鋼(gang)等材質的零部件加工，選取(qu)其中一條鍍(du)鎳(nie)生產線產生的含鎳(nie)清洗廢水(shui)作為處理對象。該(gai)廢水(shui)總量約為20m3/d，其水(shui)質見(jian)表1。  

該含鎳(nie)(nie)(nie)電鍍廢水(shui)中(zhong)的鎳(nie)(nie)(nie)主要包括(kuo)硫(liu)酸鎳(nie)(nie)(nie)、氯化鎳(nie)(nie)(nie)及(ji)化學(xue)鎳(nie)(nie)(nie)。由(you)于化學(xue)鍍鎳(nie)(nie)(nie)過程中(zhong)需添加(jia)檸檬酸鹽(yan)、醋酸、銨(an)鹽(yan)等大量的絡(luo)合(he)劑(ji)及(ji)穩定劑(ji)、光(guang)亮劑(ji)，廢水(shui)污染(ran)物成分復雜(za)，大大增加(jia)了(le)(le)處(chu)理(li)難度(du)。采用(yong)現有(you)處(chu)理(li)工藝（主要包括(kuo)破絡(luo)、混(hun)凝、沉(chen)淀等）對其進行處(chu)理(li)，出水(shui)重(zhong)金屬指標(biao)不僅(jin)無法達(da)到GB21900—2008表3標(biao)準(zhun)，還(huan)產生了(le)(le)大量含鎳(nie)(nie)(nie)污泥(ni)。這些污泥(ni)作為危(wei)廢委外處(chu)理(li)，不僅(jin)浪費(fei)了(le)(le)資源，而且處(chu)理(li)費(fei)用(yong)高。  

針對該(gai)企業含鎳(nie)電(dian)鍍廢水重(zhong)(zhong)金(jin)屬(shu)(shu)(shu)含量(liang)高、有機(ji)物(wu)(wu)成(cheng)(cheng)分復雜且難生(sheng)物(wu)(wu)降解(jie)的(de)水質特征(zheng)，開發了以(yi)離(li)子交換(huan)和鐵(tie)基催化(hua)氧化(hua)為(wei)核(he)心的(de)含鎳(nie)電(dian)鍍廢水處(chu)理集成(cheng)(cheng)工(gong)藝。離(li)子交換(huan)技(ji)術不僅可使(shi)廢水重(zhong)(zhong)金(jin)屬(shu)(shu)(shu)指標達到(dao)排放標準，還(huan)可回收重(zhong)(zhong)金(jin)屬(shu)(shu)(shu)鎳(nie)；鐵(tie)基催化(hua)氧化(hua)技(ji)術為(wei)微電(dian)解(jie)耦合Fenton氧化(hua)反(fan)應，可高效、快速(su)降解(jie)含鎳(nie)廢水中的(de)有機(ji)物(wu)(wu)，產水可直接回用于(yu)電(dian)鍍生(sheng)產線。含鎳(nie)電(dian)鍍廢水處(chu)理工(gong)藝流程如圖1所示。  

廢(fei)水首先通過(guo)平板(ban)膜過(guo)濾(lv)系(xi)統(tong)去除(chu)其中(zhong)的懸(xuan)浮物及(ji)雜質，然后經保安過(guo)濾(lv)器(qi)進入(ru)離(li)子交換系(xi)統(tong)回收金屬鎳離(li)子。  

 離子交換系統出(chu)水進入鐵基(ji)催化氧(yang)化系統，通(tong)過(guo)強(qiang)化微電(dian)解(jie)與Fenton氧(yang)化反應降(jiang)解(jie)有機物(wu)，然后經過(guo)反滲透系統降(jiang)低廢水的(de)電(dian)導率，保(bao)證出(chu)水可(ke)回用于電(dian)鍍生(sheng)產線。  

該處理集成技術具有污泥產量(liang)低(di)(di)、運行(xing)成本低(di)(di)的(de)優勢，可實現水(shui)資源(yuan)的(de)在(zai)線循環利(li)用與重金屬鎳的(de)回收。  ;

2主要構筑物  

2.1平板膜過濾系統  

平板膜(mo)過濾系統尺寸(cun)為(wei)2.5m×2.0m×2.0m，過濾精度(du)約為(wei)0.1μm，共(gong)1座，有效(xiao)容積2.5m3。內設平板膜(mo)組件1套，膜(mo)成分為(wei)碳(tan)化硅復合材料。設提升泵2臺(tai)，流(liu)量(liang)2m3/h，揚程32m，功率0.75kW。設鼓風機1臺(tai)，最大風量(liang)1.67m3/min。  

碳化(hua)(hua)硅平(ping)板膜具有親水性(xing)好、機械強(qiang)度(du)高、耐酸堿(jian)、孔隙率高、過(guo)濾(lv)精度(du)高等優點。該過(guo)濾(lv)系(xi)統(tong)(tong)可攔截廢(fei)(fei)水中的(de)懸浮物，防止后續離子交換系(xi)統(tong)(tong)與鐵基催化(hua)(hua)氧化(hua)(hua)系(xi)統(tong)(tong)發生(sheng)污堵。平(ping)板膜的(de)設計處理能力為(wei)(wei)50m3/d，運行(xing)時控制廢(fei)(fei)水流量為(wei)(wei)1.2m3/h。  

當產(chan)水壓力增大或流量降(jiang)低時(shi)，需要同時(shi)開啟(qi)鼓風機和反(fan)洗泵(beng)，對平(ping)板膜進(jin)行清(qing)洗。定(ding)期清(qing)理污(wu)泥(ni)，將其(qi)排(pai)入企業(ye)的(de)污(wu)泥(ni)池(chi)進(jin)行壓濾處理。連續運行后(hou)，平(ping)板膜過濾系統(tong)運行穩定(ding)，產(chan)水流量為1.2m3/h，出(chu)水濁(zhuo)度＜10NTU。  

2.2離子交換系統  

離子交換系統采用弱酸陽離子交換樹(shu)脂(zhi)。運(yun)行前，采用NaOH將樹(shu)脂(zhi)由H型(xing)轉為Na型(xing)，這是因為Na型(xing)樹(shu)脂(zhi)對(dui)Ni2+的交換吸附能力比H型(xing)更強。  

運行(xing)時，含鎳電鍍(du)廢水(shui)經(jing)過樹(shu)(shu)脂(zhi)(zhi)層，廢水(shui)中的Ni2+與(yu)樹(shu)(shu)脂(zhi)(zhi)上的Na+進行(xing)置換。當樹(shu)(shu)脂(zhi)(zhi)吸附飽和后(hou)，采(cai)用(yong)H2SO4進行(xing)脫附再(zai)(zai)(zai)生，此(ci)時樹(shu)(shu)脂(zhi)(zhi)為H型(xing)(xing)，獲(huo)得的高(gao)濃度(du)NiSO4溶液可用(yong)于鍍(du)槽(cao)鍍(du)液的補(bu)充。之后(hou)，采(cai)用(yong)NaOH將樹(shu)(shu)脂(zhi)(zhi)由(you)H型(xing)(xing)轉為Na型(xing)(xing)，再(zai)(zai)(zai)次吸附Ni2+。酸洗再(zai)(zai)(zai)生后(hou)樹(shu)(shu)脂(zhi)(zhi)會(hui)殘留(liu)游離酸，堿(jian)洗轉型(xing)(xing)后(hou)樹(shu)(shu)脂(zhi)(zhi)會(hui)殘留(liu)游離堿(jian)，因此(ci)需要用(yong)水(shui)清洗。  

離子交換系統主體為(wei)UPVC材料的圓柱(zhu)罐，尺寸(cun)為(wei)D0.5m×2.0m，共4臺，3用1備。柱(zhu)內裝填改(gai)性鈉型金屬螯(ao)合樹脂(zhi)(zhi)，填充高(gao)度1.0m。設(she)有布水和布氣(qi)管路，配(pei)套(tao)精密過(guo)濾(lv)器、儲液罐、反洗(xi)系統及電控單元。精密過(guo)濾(lv)器1臺，304不銹(xiu)鋼材質，PP濾(lv)芯，尺寸(cun)為(wei)D200mm×420mm，流(liu)量2m3/h。設(she)提升泵1臺，流(liu)量2m3/h，揚程32m，功率(lv)0.75kW。收集(ji)水箱(xiang)和中間(jian)水箱(xiang)各1臺，PE材質，有效容積(ji)5m3。平板膜過(guo)濾(lv)系統處(chu)理(li)后的含鎳廢水經收集(ji)水箱(xiang)進(jin)入(ru)樹脂(zhi)(zhi)柱(zhu)底(di)部，運行時控制進(jin)水流(liu)量為(wei)1.2m3/h。  ;

系統(tong)采用上向流方式，與(yu)樹脂充分(fen)反應后(hou)(hou)從樹脂柱頂部流出，進(jin)入中(zhong)間水箱。經離子(zi)交換(huan)系統(tong)處理(li)的(de)出水pH上升至5~6，節(jie)省了(le)中(zhong)和堿成本，有效緩解了(le)強酸性對后(hou)(hou)續工藝和設備的(de)沖擊(ji)。  

2.3鐵基催化氧化系統  

鐵基(ji)催化(hua)氧(yang)(yang)化(hua)系統為(wei)微電解(jie)耦合Fenton氧(yang)(yang)化(hua)反應，主(zhu)要通過氧(yang)(yang)化(hua)還原作(zuo)用將含鎳電鍍廢(fei)水中的有機物氧(yang)(yang)化(hua)降解(jie)為(wei)CO2和H2O。  

一(yi)方(fang)面，鐵基填(tian)料中(zhong)的(de)(de)(de)鐵與碳(tan)之間(jian)可形成(cheng)無數個微電(dian)池(chi)，產生(sheng)大(da)量的(de)(de)(de)新(xin)生(sheng)態的(de)(de)(de)Fe2+、[H]等(deng)，并與水(shui)中(zhong)有(you)機物(wu)發生(sheng)氧化(hua)還(huan)原反(fan)應(ying)，使之降解；另一(yi)方(fang)面，微電(dian)解產生(sheng)的(de)(de)(de)Fe2+與系(xi)統運行過程中(zhong)投(tou)加(jia)的(de)(de)(de)H2O2快速反(fan)應(ying)，形成(cheng)Fenton反(fan)應(ying)，產生(sheng)的(de)(de)(de)·OH進一(yi)步(bu)降解有(you)機物(wu)，不僅節省了(le)亞鐵鹽的(de)(de)(de)投(tou)加(jia)，并且提高了(le)處理效(xiao)果。  

鐵基催(cui)化(hua)氧(yang)化(hua)系(xi)(xi)統主體為(wei)UPVC材料的圓柱罐，尺(chi)寸為(wei)D0.5m×2.0m，共(gong)2臺，串聯。填料填充高(gao)度為(wei)1.0m，要求進水pH為(wei)弱(ruo)酸(suan)性，配套(tao)H2O2加藥(yao)箱(xiang)、反洗系(xi)(xi)統及電控單元。經離子交換系(xi)(xi)統處(chu)理(li)的電鍍廢水從中(zhong)間水箱(xiang)進入鐵基催(cui)化(hua)氧(yang)化(hua)系(xi)(xi)統，在(zai)運行(xing)過程中(zhong)投(tou)加H2O2。連續運行(xing)結果表明，鐵基催(cui)化(hua)氧(yang)化(hua)系(xi)(xi)統處(chu)理(li)出水COD＜30mg/L。  

2.4反滲透系統  

反滲透(tou)(tou)系統主體采用(yong)4支膜組件，尺寸D0.1m×1.0m，2支先(xian)并聯，再與(yu)其他2支串聯。配套提升泵、阻垢劑加藥裝置、產水(shui)罐及電(dian)(dian)(dian)控單(dan)元。反滲透(tou)(tou)系統運(yun)行過程中，控制純水(shui)與(yu)濃水(shui)的(de)流量比為(wei)3:2。電(dian)(dian)(dian)鍍(du)廢水(shui)的(de)進水(shui)電(dian)(dian)(dian)導率(lv)為(wei)593.8~5711μS/cm，經過反滲透(tou)(tou)系統處理(li)后(hou)電(dian)(dian)(dian)導率(lv)降至(zhi)30μS/cm以(yi)下，出水(shui)水(shui)質優于電(dian)(dian)(dian)鍍(du)廠(chang)(chang)現階(jie)段使用(yong)的(de)清洗水(shui)，可將(jiang)其回用(yong)于電(dian)(dian)(dian)鍍(du)生產線。反滲透(tou)(tou)系統產生的(de)濃水(shui)進入(ru)電(dian)(dian)(dian)鍍(du)廠(chang)(chang)現有(you)綜合廢水(shui)處理(li)系統進行集中處理(li)。  

3運行情況  

3.1重金屬的處理效果  

圖2~圖4分別為含(han)鎳電鍍(du)廢(fei)水(shui)(shui)處(chu)理前后廢(fei)水(shui)(shui)中Ni2+、Cu2+及(ji)總Cr的變化情況。  

運(yun)行結果(guo)表明(ming)，進(jin)水(shui)Ni2+質(zhi)量濃(nong)度(du)(du)為(wei)67~3574mg/L，水(shui)質(zhi)波動(dong)較大(da)，經(jing)(jing)處(chu)理后(hou)(hou)，出水(shui)Ni2+質(zhi)量濃(nong)度(du)(du)＜0.1mg/L；進(jin)水(shui)Cu2+質(zhi)量濃(nong)度(du)(du)為(wei)0.4~2.7mg/L，經(jing)(jing)處(chu)理后(hou)(hou)，出水(shui)Cu2+質(zhi)量濃(nong)度(du)(du)＜0.02mg/L；進(jin)水(shui)總(zong)(zong)Cr質(zhi)量濃(nong)度(du)(du)為(wei)0.10~0.26mg/L，經(jing)(jing)處(chu)理后(hou)(hou)，出水(shui)總(zong)(zong)Cr質(zhi)量濃(nong)度(du)(du)＜0.1mg/L。處(chu)理后(hou)(hou)，廢(fei)水(shui)中的(de)Ni2+、Cu2+及總(zong)(zong)Cr的(de)含量均滿足(zu)GB21900—2008表3的(de)標準。離子交換樹脂經(jing)(jing)過脫(tuo)附獲得質(zhi)量濃(nong)度(du)(du)為(wei)41.6g/L的(de)NiSO4溶(rong)液，可直接(jie)回用于鍍槽。  

3.2COD的處理效果  

圖5為含鎳(nie)電鍍廢(fei)水處理前(qian)后廢(fei)水COD的變化情況。  

由圖5可(ke)知，進(jin)水(shui)(shui)COD為(wei)27~82mg/L，經(jing)處(chu)理(li)后，出(chu)水(shui)(shui)COD為(wei)10~23mg/L，低(di)于GB21900—2008表3的(de)標(biao)準。長時(shi)間運行、取樣及檢測結果顯示，含鎳電鍍(du)廢(fei)水(shui)(shui)在流(liu)量為(wei)1.2m3/h的(de)條件下，出(chu)水(shui)(shui)COD能保持(chi)穩定(ding)狀(zhuang)態，說明(ming)該系統對(dui)COD有較(jiao)好的(de)處(chu)理(li)效果。  

3.3電導率的變化情況  

圖6為含鎳電鍍廢(fei)水(shui)處(chu)理前后(hou)廢(fei)水(shui)電導率的變化情況(kuang)。  

由圖(tu)6可知，進水(shui)電(dian)(dian)導率(lv)為593.8~5711μS/cm，經處理后(hou)，出(chu)水(shui)電(dian)(dian)導率(lv)降至10.25~27.05μS/cm，將(jiang)其回(hui)用于電(dian)(dian)鍍(du)廢水(shui)處理工藝，其水(shui)質優(you)于現階段電(dian)(dian)鍍(du)生(sheng)產所用的清洗水(shui)。  

3.4直接運行費用  

含鎳電(dian)鍍(du)廢水(shui)在線循環處理(li)工(gong)(gong)程的(de)直接運(yun)行費(fei)(fei)(fei)用主要(yao)為(wei)(wei)(wei)(wei)藥劑費(fei)(fei)(fei)、電(dian)費(fei)(fei)(fei)及(ji)人工(gong)(gong)費(fei)(fei)(fei)。藥劑費(fei)(fei)(fei)為(wei)(wei)(wei)(wei)7.24元(yuan)(yuan)(yuan)/m3，包括H2O2、H2SO4、NaOH、阻垢劑的(de)投加及(ji)填料定期更換（鐵基材料是易耗(hao)品，更換費(fei)(fei)(fei)用應(ying)該計入）；電(dian)費(fei)(fei)(fei)以當地(di)電(dian)價(jia)0.6元(yuan)(yuan)(yuan)/（kW·h）計算，噸水(shui)電(dian)耗(hao)約為(wei)(wei)(wei)(wei)4.4kW·h，則電(dian)費(fei)(fei)(fei)為(wei)(wei)(wei)(wei)2.64元(yuan)(yuan)(yuan)/m3；人工(gong)(gong)費(fei)(fei)(fei)為(wei)(wei)(wei)(wei)2.5元(yuan)(yuan)(yuan)/m3。該工(gong)(gong)程直接運(yun)行費(fei)(fei)(fei)用為(wei)(wei)(wei)(wei)12.38元(yuan)(yuan)(yuan)/m3，低于企業現階段(duan)40元(yuan)(yuan)(yuan)/m3的(de)運(yun)行成本。  

4工藝優勢  

（1）含鎳電鍍廢(fei)水(shui)(shui)的預(yu)處(chu)理工藝采用(yong)碳化(hua)硅(gui)平板膜過(guo)濾系(xi)統(tong)，該系(xi)統(tong)過(guo)濾精(jing)度(du)高、機(ji)械(xie)強度(du)高、耐酸(suan)堿，適應含鎳廢(fei)水(shui)(shui)的強酸(suan)性(xing)環境(jing)，能(neng)夠去(qu)除含鎳廢(fei)水(shui)(shui)中的懸(xuan)浮物，可確(que)保后續離子交換(huan)系(xi)統(tong)與鐵基催化(hua)氧化(hua)系(xi)統(tong)的正常運(yun)行(xing)。  

（2）離子交換(huan)系統(tong)(tong)采用鈉型金(jin)屬螯合(he)樹脂(zhi)，可(ke)選擇性吸(xi)附(fu)重金(jin)屬。樹脂(zhi)經多(duo)次再(zai)生(sheng)(sheng)后對Ni2+仍有較高(gao)的吸(xi)附(fu)效率，可(ke)保證系統(tong)(tong)的長(chang)期(qi)穩定運行。樹脂(zhi)經脫(tuo)附(fu)后可(ke)獲(huo)得高(gao)濃度NiSO4溶液，將其回(hui)用于電鍍生(sheng)(sheng)產，可(ke)降低原料(liao)成本(ben)。  

（3）鐵(tie)(tie)基(ji)催化氧(yang)化系統的(de)(de)原理是微(wei)電解(jie)耦合Fenton氧(yang)化反(fan)應，鐵(tie)(tie)基(ji)填料(liao)中的(de)(de)鐵(tie)(tie)與碳之間形成的(de)(de)微(wei)電池，可產生(sheng)大量(liang)的(de)(de)[H]和Fe2+，通過投加H2O2也促使鐵(tie)(tie)氧(yang)化物產生(sheng)·OH，無選擇(ze)性且快速(su)地降(jiang)解(jie)有機物，從而降(jiang)低了電鍍(du)廢水(shui)中的(de)(de)COD。該工藝節能環保(bao)、處理效率高、操作(zuo)簡便，非常適用于含鎳電鍍(du)廢水(shui)的(de)(de)在線循環處理。  

（4）含鎳電鍍廢水(shui)經在(zai)線(xian)循(xun)環處理后，出水(shui)Ni2+、Cu2+、總(zong)Cr及(ji)COD含量(liang)(liang)均達到GB21900—2008表(biao)3的(de)標準。系統運行過(guo)程不會產生含重金(jin)屬污泥，僅有少量(liang)(liang)懸浮物污泥。  

5結論  

以(yi)福建某(mou)電(dian)鍍(du)(du)廠含(han)鎳(nie)(nie)廢(fei)(fei)水為處(chu)(chu)理對象(xiang)，開發了(le)以(yi)離子交換和鐵基催化氧(yang)化為核心的(de)(de)含(han)鎳(nie)(nie)電(dian)鍍(du)(du)廢(fei)(fei)水在線(xian)循環(huan)處(chu)(chu)理技(ji)術。運行結果(guo)表明，處(chu)(chu)理出水中的(de)(de)Ni2+、Cu2+、總Cr、COD含(han)量(liang)均達到(dao)GB21900—2008表3的(de)(de)標(biao)準。經反滲(shen)透系統處(chu)(chu)理后，產水電(dian)導(dao)率低(di)于(yu)30μS/cm，出水水質明顯改善(shan)，可直接(jie)回(hui)(hui)用(yong)于(yu)電(dian)鍍(du)(du)生(sheng)產線(xian)。本工程處(chu)(chu)理效(xiao)率高、運行成(cheng)本低(di)、產泥量(liang)少(shao)，不僅(jin)實現了(le)電(dian)鍍(du)(du)行業水資(zi)源在線(xian)循環(huan)，提高了(le)電(dian)鍍(du)(du)產品(pin)的(de)(de)質量(liang)，而(er)且實現了(le)重金(jin)屬鎳(nie)(nie)的(de)(de)有效(xiao)回(hui)(hui)收，促進了(le)電(dian)鍍(du)(du)行業環(huan)境效(xiao)益與經濟(ji)效(xiao)益的(de)(de)協(xie)調發展。  

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