一种电镀含镍废水零排放工艺
阅读说明：本技术 一种电镀含镍废水零排放工艺 (Zero discharge process for electroplating nickel-containing wastewater ) 是由 曾颖 周宁娟 于 2021-06-15 设计创作，主要内容包括：本发明公开一种电镀含镍废水零排放工艺,包括预处理工序、膜浓缩系统、蒸发结晶系统,其中,所述蒸发结晶系统包括泵、低温常压蒸发系统和结晶器。本发明的有益效果是：能实现连续稳定运行；不会产生二次污染；低温常压蒸发系统的蒸发温度低,能耗低,整个处理工艺的运行费用低；搭配低温常压蒸发技术,可实现镍离子的零排放。(The invention discloses a zero discharge process of electroplating nickel-containing wastewater, which comprises a pretreatment process, a membrane concentration system and an evaporative crystallization system, wherein the evaporative crystallization system comprises a pump, a low-temperature normal-pressure evaporation system and a crystallizer. The invention has the beneficial effects that: continuous and stable operation can be realized; secondary pollution can not be generated; the low-temperature normal-pressure evaporation system has low evaporation temperature, low energy consumption and low operation cost of the whole treatment process; and the zero emission of nickel ions can be realized by matching with a low-temperature normal-pressure evaporation technology.)
技术领域
本发明涉及水处理领域，具体为一种电镀含镍废水零排放工艺。
背景技术
目前，制造业做大做强，其中金属表面处理行业应用广泛、生产线废水污 染影响大。电镀镍因其具有优异的耐磨性、抗蚀性、可焊性而被广泛应用于电 镀生产中，其加工量仅次于镀锌，在整个电镀行业中居第二位。在镀镍过程中 产生大量含镍废水，电镀含镍废水来源于电镀生产过程中的镀件清洗、镀液过 滤、废镀液、渗漏及地面冲洗等，废水中的Ni主要以离子形式存在，主要有游 离态离子和络合态离子两种，其中络合态离子主要存在于Ni2+与有机酸根、CN-、 SCN-、EDTA类物质、铵或胺类物质形成的络合物中。鉴于Ni元素的高毒性，含 镍废水在排放前必须经过处理，达到废水或地表水标准，根据《电镀污染物排 放标准》(GB21900—2008)，允许排入水体的电镀废水中总镍的质量浓度最高为 0.5mg/L。另外，由于镍离子属于有价金属，有很高的回收价值，因此将含镍废 水做到零排放势在必行，既保护了环境，又能一定程度上回收了镍，实现了资 源化利用。
目前，含镍废水的处理方法主要分为4类：(1)传统化学法、(2)物理法、 (3)电化学法，(4)生物法；
传统化学法处理含镍废水是通过加入一定量的化学药剂使之反应生成无害 或易于分离的物质，再从废水中除去的方法。目前，化学法处理含镍废水主要 采用化学沉淀法和絮凝法。不足之处在于：处理成本高也容易产生二次污染。
物理法是借助物理作用对含镍废水进行处理，处理过程中不发生化学反应， 目前物理法处理含镍废水主要有吸附法、离子交换法、膜分离法。其中，吸附 法的不足之处分别在于无法回收利用镍，离子交换法的不足之处在于回收过程 复杂，且废水处理过程成本高，树脂容易失效，限制了其在工业中的大规模应 用。单纯的膜分离技术成本较高，工艺复杂，滤膜容易造成污染，增加企业费 用，适用于处理低含量镍废水，因此在企业中广泛实施还受到一定限制。
电化学法是利用金属的电化学性质，金属镍在阴极还原析出而达到去除Ni2+的目的，常见的电化学方法有电解法、膜电解法、电去离子技术。该类方法的 不足之处在于：处理成本高、对于成分复杂的废水处理效果差。
生物法处理电镀废水主要是依靠人工培养的复杂功能菌来完成的。这种功 能菌具有静电吸附作用、酶的催化转化作用、络合作用、絮凝作用、包藏共沉 淀作用和对pH值缓冲作用。废水中Ni等重金属离子被菌体吸附和络合成团， 经固液分离，使废水达标排放或回用，而重金属离子则沉淀成为污泥。该类方 法的不足之处在于：对于菌种的要求较高，培养条件及成本均有严格的要求， 因此成本较高。且当水质及水量波动性较大的情况下无法保证连续稳定的运行。
因此，现有技术中迫切需要一种低成本且稳定运行的电镀含镍废水处理工 艺。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电镀含镍废水零排放工艺，以解决上述背景技 术中提出目前的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种电镀含镍废水零排放工艺，包括预处理工序、膜浓缩系统、蒸发结晶 系统，其中，所述蒸发结晶系统包括泵、低温常压蒸发系统、结晶器。
通过上述技术方案，原水经过预处理工序、膜浓缩系统、蒸发结晶系统， 离子态镍在混凝池的碱性环境下会生成氢氧化镍沉淀，可去除废水中的大颗粒 悬浮物及部分离子态镍，同时减少氰化物的散出。
进一步地，所述低温常压蒸发工艺的蒸发温度为70-85℃，蒸汽使用温度为 120～150℃，冷却水温度为25～35℃。低温蒸发系统的蒸发温度低，能耗低，整 个处理工艺的运行费用低廉。
进一步地，所述预处理工序包括下列步骤：
原水由泵进入调节池，调节池中调整PH值为碱性环境进入混凝池，混凝池 中加入PAC，充分搅拌后进入絮凝池，絮凝池中加入PAM后充分沉淀，沉淀污泥 经板框压滤机压滤后，固体找有资质的单位进行处理，压滤出水返回原水池再 次进行处理，沉淀池上清液进入均衡池，加HCL调节PH为6-8。
更进一步地，所述调节池中加入氢氧化钠调节PH值为11左右的碱性环境。
进一步地，所述膜浓缩系统包括保安过滤器、还原剂加药装置、阻垢剂、 加药装置、给水泵、高压泵、膜组、化学清洗系统、膜浓缩液水箱。
通过上述技术方案，膜浓缩系统主要目的是脱盐，系统包括保安过滤器、还 原剂加药装置、阻垢剂、加药装置、给水泵、高压泵、膜组、化学清洗系统、 膜浓缩液水箱。为防止储存环节的二次污染，再次通过保安过滤器进行一次微 滤，去除1μm以上的悬浮物，以保护后续的RO膜不被堵塞。同时，加药装置 产生的沉淀物也会被截留。保安过滤器进出口设有压力指示表，当压差增大到 设定值时更换滤芯。保安过滤器的出水经高压泵进入RO膜系统，去除绝大部分 无机盐、有机物、微生物等。
进一步地，所述蒸发结晶工序包括泵、低温常压蒸发系统、结晶器，其中， 膜浓缩液经泵进入所述低温常压蒸发系统，蒸发后的出水回用或者直接排放， 蒸发后的浓液进入结晶器，产生的结晶经离心机分离后产生的固废委外处理， 母液进入反应釜循环蒸发。
进一步地，所述结晶器利用单效釜进行蒸发结晶处理。
进一步地，所述低温常压蒸发系统主体材质可选用PPH及316L不锈钢，部 分结构可选用PVDF、PTFE。低温常压蒸发系统主体材质也可以非金属材质，极 大的节省了投资成本。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、实现连续稳定运行；
2、不会产生二次污染；
3、低温蒸发系统的蒸发温度低，能耗低，整个处理工艺的运行费用低；
4、搭配低温常压蒸发技术，可实现镍离子的零排放。
附图说明
图1为本发明一典型实施例的流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清 楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是 全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造 性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，根据本发明的一典型实施方式，提供一种电镀含镍废水零排放 工艺，包括预处理工序、膜浓缩系统、蒸发结晶系统，其中，蒸发结晶系统包 括泵、低温常压蒸发系统、结晶器。
优选的，低温常压蒸发工艺的蒸发温度为70-85℃，蒸汽使用温度为 120～150℃，冷却水温度为25～35℃。低温蒸发系统的蒸发温度低，能耗低，整 个处理工艺的运行费用低廉。
优选的，预处理工序包括下列步骤：
原水由泵进入调节池，调节池中调整PH值为碱性环境进入混凝池，混凝池 中加入PAC，充分搅拌后进入絮凝池，絮凝池中加入PAM后充分沉淀，沉淀污泥 经板框压滤机压滤后，固体找有资质的单位进行处理，压滤出水返回原水池再 次进行处理，沉淀池上清液进入均衡池，加HCL调节PH为6-8。
优选的，调节池中加入氢氧化钠调节PH值为11左右的碱性环境。
优选的，膜浓缩系统包括保安过滤器、还原剂加药装置、阻垢剂、加药装 置、给水泵、高压泵、膜组、化学清洗系统、膜浓缩液水箱。
优选的，蒸发结晶工序包括泵、低温常压蒸发系统、结晶器，其中，膜浓 缩系统的浓水进入浓水箱，经泵进入所述低温常压蒸发系统，蒸发后的出水回 用或者直接排放，蒸发后的浓液进入结晶器，产生的结晶经离心机分离后产生 的固废委外处理，母液进入反应釜循环蒸发。
优选的，结晶器利用单效釜进行蒸发结晶处理。
优选的，低温常压蒸发系统主体材质可选用PPH及316L不锈钢，部分结构 可选用PVDF、PTFE。
实施例1
上海嘉定某金属加工企业车间表面处理生产废水，其中主要污染来自于封 孔产生的含镍废水，水量为80t/d，封孔主要化学成分为醋酸镍、络合剂、表面 活性剂，水中主要污染物为镍、有机物等。其废水水质情况见表1：
废水水质指标
种类
pH
COD mg/L
镍mg/L
SS mg/L
电导率μs/cm
综合废水
3-6
60-80
20-50
70-90
2000左右
表1
1)预处理工序
原水由泵进入调节池，在调节池中加入氢氧化钠调节PH值在11左右进入 混凝池，离子态镍在碱性环境下会生成氢氧化镍沉淀，混凝池中加入PAC，PAC 投加量为12mg/L，混凝时间为20～30min，充分搅拌后进入絮凝池，絮凝池中加 入PAM，PAM投加量为10mg/L，沉淀池沉淀时间为60min，沉淀污泥经板框压 滤机压滤后，固体找有资质的单位进行处理，压滤出水返回原水池再次进行处 理。该步骤可去除废水中的大颗粒悬浮物及部分离子态镍，同时减少氰化物的 散出。
沉淀池上清液进入均衡池，加HCL调节PH为6-8。
经以上预处理后的出水水质指标见表2：
种类
pH
COD mg/L
镍mg/L
SS mg/L
电导率μs/cm
综合废水
6-9
＜50
＜0.1
＜10
＜2000
去除率
-
＞15％
＞99％
＞90％
-
表2
2、膜浓缩系统：
膜浓缩系统主要目的是为了脱盐，本实施例设置了8只RO膜，系统包括保 安过滤器、还原剂加药装置、阻垢剂、加药装置、给水泵、高压泵、膜组、化 学清洗系统。
为防止储存环节的二次污染，再次通过保安过滤器进行一次微滤，去除1 μm以上的悬浮物，以保护后续的RO膜不被堵塞。同时，加药系统产生的沉淀 物也会被截留。保安过滤器进出口设有压力指示表，当压差增大到设定值时更 换滤芯。
保安过滤器的出水经高压泵进入RO膜系统，去除绝大部分无机盐、有机物、 微生物等。高压泵是RO膜系统的主要动力设备，泵前后分别设置了低、高开关。 高压泵进水压力低于设定值后，高压泵停运，以保护高压泵，当高压泵出口压 力高于设定值后，高压泵停运，以保护膜系统。本实施例采用8英寸的反渗透 膜安装在玻璃钢压力容器内。
在运行过程中，当压差明显增加，产水量明显下降时会进行化学清洗，多 介质过滤器24h反洗一次，UF30min反洗一次，RO系统2h冲洗一次。
膜浓缩系统出水水质见表3：
指标
水量
pH
COD
镍
SS
电导率
单位
t/d
mg/L
ppb
mg/L
μs/cm
数值
6～9
＜50
＜40
＜5
＜200
去除率
-
-
＞60％
＞50％
＞90％
表3
3、蒸发结晶工序
蒸发的进水为前端膜浓缩单元的浓水及生产产生的槽液，膜浓缩浓水单元 和槽液进水水质指标见表4：
膜浓缩液进水指标：
指标
水量
pH
COD
镍
SS
电导率
单位
t/d
mg/L
mg/L
mg/L
μs/cm
数值
15
6～9
＜300
＜0.6
＜100
＜12000
表4
槽液进水指标见表5：
指标
水量
pH
COD
镍
SS
电导率
单位
t/d
mg/L
mg/L
mg/L
μs/cm
数值
＜1
5.5～9
＜1500
＜0.5
＜30
＜10000
表5
经蒸发系统蒸发后(蒸发温度为70-85℃，蒸汽使用温度120～150℃，冷却 水温度25～35℃)的出水回用或者直接排放，蒸发后的浓液利用单效釜进行蒸发 结晶处理，产生的结晶经离心机分离后产生的固废委外处理，母液进入反应釜 循环蒸发。
由于膜浓水及槽液含盐量相对低，因此，蒸发浓缩单元的连续运行时间较 长，即排浓周期长，处理清洗水的膜浓水时，排浓周期为6-7天，处理槽液时 的排浓周期为4天左右，且吨水处理能耗0.4-0.45吨蒸汽。
鉴于该类废水的特性，蒸发器主体材质选用PPH及316L不锈钢，部分结构 选用PVDF、PTFE等，极大的节省了投资成本。
蒸发冷凝出水水质指标见表6：
表6
本发明实施例处理过的电镀含镍废水完全达到《电镀污染物排放标准》(GB21900—2008)，同时以上工艺在稳定运行的同时，实现了废水的零排放，节省 了运行成本。
实施例2：
江苏某一光电科技有限公司生产超薄金属片精细加工、机械原件制造，掩 模生产过程中产生大量的含镍清洗废水，该废水中均含有硫酸镍和硫酸亚铁， 废水产生量为2t/d。废水中加入氢氧化钠调节PH值在10-11左右进入混凝池， 离子态镍在碱性环境下生成氢氧化镍沉淀，混凝池中加入PAC，充分搅拌后进入 絮凝池，絮凝池中加入PAM，一定时间后，沉淀污泥进入污泥浓缩池，沉淀污泥 经板框压滤机压滤后，固体找有资质的单位进行处理，压滤出水返回原水池再 次进行处理。沉淀池出水进入膜浓缩系统，进一步脱盐，膜系统出水可以回用 或者直接排放，膜浓液进入蒸发结晶工序进一步去除镍、有机物及盐分。在这 一步实现镍离子的零排放。蒸发出水回用或者排放，结晶后的固体交由有资质 的单位委外处理。
进水指标见表7：
种类
pH
COD mg/L
镍mg/L
SS mg/L
电导率μs/cm
综合废水
2～3
80-120
90-120
100-130
15000
表7
出水指标见表8：
表8
本实施例对于COD的去除率达60％，对于镍的去除率可达99％以上，对于SS 的去除率达92％，对电导率的去除达95％以上。本发明处理后的废水完全满足行 业排放标准，且实现了镍离子的零排放。
综上，本发明实施例利用预处理+膜浓缩+蒸发结晶工艺处理电镀含镍废水 的系统中各个工序对目标污染物的去除效率极高，效果非常明显，本实施例处 理后排放的废水水质完全符合回用标准，实现了废水的零排放。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言， 可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变 化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
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