螯合树脂在电镀含镍废水处理中的应用实例

雷孝进

[逸辰环保科技（厦门）有限公司，福建 厦门 361100]

据不完全统计，我国电镀厂点约1 万家，每年排出的电镀废水约40 亿m3，排放量约占废水总排放量的10%，相当于几个大中城市的自来水供水量[1]。电镀工艺产生的电镀废水不仅量大，而且因为电镀废水中含有氰化物等剧毒成分，以及铬、镍、铜、锌、镉等自然界不能降解的重金属离子，会对环境造成严重污染。随着《电镀污染物排放标准》（GB 21900—2008）的颁布施行，对电镀污染物排放有了更高的要求，因此如何实现电镀废水达标排放是一个急需解决的问题[2]。

本工程采用离子交换工艺，利用带螯合的弱酸大孔阳离子树脂处理某汽车零部件公司塑料电镀含镍废水。该工艺具有吸附稳定、使用寿命长、维护工作量小等优势，处理后的废水可稳定达到相关排放标准。

1 工程概况

某汽车零部件公司废水处理站于2014 年9 月投入运行，其废水主要包括含镍废水、含铜废水、含铬废水、酸碱综合废水，其中含镍废水处理量为50m3/d。初期设计废水中重金属污染物含量满足《电镀污染物排放标准》（GB 21900—2008）中表2 的相关指标，随着环保要求的日趋严格，要求废水中重金属污染物含量满足《电镀污染物排放标准》（GB 21900—2008）中表3 的相关指标。在现有设施条件下，含镍废水处理设施排放口水质难以达到标准要求，因而需要进行提标改造。含镍废水现有处理设施排口水质、水量和排放标准见表1。

表1 排放口水质、水量和排放标准

2 处理工艺

2.1 废水处理工艺流程

含镍废水进入终端收集槽，经过滤泵提升进入多介质过滤器作预处理，去除悬浮物和杂质，然后进入树脂离子交换吸附系统，利用柱内填充的螯合大孔树脂，去除出水中残留的微量重金属，使出水中重金属指标满足《电镀污染物排放标准》（GB 21900—2008）中表3 的要求。当树脂吸附饱和后，利用酸碱进行再生，恢复树脂的吸附能力，树脂再生过程形成的再生液返回原有含镍废水处理设施的水槽进行再次处理。废水处理工艺流程见图1。

图1 废水处理工艺流程图

2.2 主要构筑物设计及设备选型

2.2.1 过滤提升系统

过滤提升系统1 套，用于废水的收集储存及均质均量。主要配套设备包括：终端收集槽1 个，10m3，聚乙烯（PE）材质；过滤泵2 台，Q=3m3/h，H=32m，1 备1 用。

2.2.2 多介质过滤系统

多介质过滤系统1 套，用于废水的预处理，去除沉淀不完全带出的悬浮物等杂质。主要配套设备包括：多介质过滤器1 个，750mm，纤维增强复合材料（FRP）；石英砂填料400kg，粒径2—4mm；椰壳活性炭填料150kg，碘吸附值大于1000mg/L；气动控制阀门6 个。

2.2.3 树脂吸附系统

树脂吸附系统1 套，用于吸附废水中残余的重金属。主要配套设备包括：树脂吸附柱1 个，500mm，FRP；进口螯合大孔树脂200L；气动控制阀门7 个。树脂采用的是一类带有螯合的亚氨基二乙酸官能团的弱酸性大孔阳离子交换树脂，基本性质见表2。

表2 螯合树脂的基本物化特性

2.2.4 树脂再生系统

树脂再生系统1 套，用于饱和树脂的再生。主要配套设备包括：药箱2 个，500L，PE 材质；再生泵1 台，Q=1m3/h，H=20m。

3 系统的运行及处理效果

本系统装置如图2 所示。

图2 系统装置示意图

3.1 系统的运行

3.1.1 系统自动控制

（1）将多介质进水阀、多介质产水阀、离交进水阀、离交产水阀、离交旁通阀切到自动档。

（2）2 个过滤泵，一个切到自动档，另一个切到停档。

（3）选择需要开启的自动模式，自动模式A 为多介质过滤（只进多介质，不进行离子交换）；自动模式B 为多介质+离交过滤。系统进入自动运行状态。

3.1.2 多介质清洗步骤

（1）打开多介质正排阀，排水2—3min，然后关闭。

（2）打开多介质反排阀、多介质进气阀，通压缩空气气洗30—50s，然后关闭。

（3）先打开多介质反排阀、多介质进水阀，然后打开过滤泵A 或B，反洗5min 后关闭。

（4）先打开多介质正排阀、多介质进水阀，然后打开过滤泵A 或B，正洗10min 后关闭。

3.1.3 树脂再生步骤

树脂使用一段时间后受到污染，导致吸附能力下降，需要再生以恢复其吸附能力。目前，树脂的再生常用化学药剂酸碱法，使失效的树脂恢复交换能力，酸通常采用盐酸（HCl），碱一般采用氢氧化钠（NaOH），具体如下：

（1）先打开离交反排阀、离交反洗阀、多介质进水阀、多介质产水阀，然后打开过滤泵，反洗2—3min 后关闭。

（2）打开离交反排阀，排水20—30s 后关闭。

（3）配置5%的HCl 再生液400L。

（4）先打开离交再生阀、离交正排阀，然后打开再生泵，以1m3/h 的流量将HCl 再生液打入树脂罐后关闭。

（5）先打开多介质产水阀、多介质进水阀、离交进水阀、离交正排阀，然后打开过滤泵A 或B，以1m3/h 的流量将水打入树脂罐，清洗约60min（清洗至pH 值为4—5）后关闭。

（6）配置5%的NaOH 再生液450L。

（7）先打开离交再生阀、离交正排阀，然后打开再生泵，以1m3/h 的流量将NaOH 再生液打入树脂罐后关闭。

（8）打开多介质产水阀、多介质进水阀、离交进水阀、离交正排阀，然后打开过滤泵A 或B，以1m3/h 的流量将水打入树脂罐，清洗约60min（清洗至pH 值为7—8）后关闭。

3.2 处理效果

该项目建成后，已实现连续稳定运行。经原废水处理站预处理后的废水中总镍含量为0.5—1.0mg/L，经树脂吸附后的废水中总镍含量稳定在0.1mg/L以下，总镍去除率稳定在90%—95%，满足排放标准要求。废水处理日常监测数据分析见图3。

图3 日常监测数据分析图

4 结语

（1）采用树脂吸附法处理含镍废水能达到理想效果，极大降低废水中总镍含量，出水能满足《电镀废水排放标准》（GB 21900—2008）中表3 的要求，取得了很好的环境效益和社会效益。

（2）工程实践表明，采用树脂吸附对保证电镀废水的稳定达标排放起到了关键作用，该工艺运行经济可靠，具有吸附稳定、使用寿命长、维护工作量小等优势。

（3）本工程在含镍废水处理达标排放上积累了宝贵经验，为类似废水处理提供了参考和借鉴，值得在类似废水处理项目中推广应用。