反渗透膜处理镀镍废水工艺设计

1、13反渗透膜技术处理含镍废水摘 要 : 建立 24m'/d 电镀镶漂洗水膜法闭路循环回收系统，采用两级反渗透（RO）膜分离技术对电镀废水浓缩50 倍以上， 23.6m'/d 透过液回用到电镀生产线作为漂洗用水，浓缩液再用蒸发器进一步浓缩后直接回到镀槽，废水处理实现闭路循环。从 2005 年 4 月到 2007 年 4 月，共运行了2 年，整个系统运行良好。通过回用水和回收镍等资源，产生较显著的经济、社会和环境效益，实现清洁生产，基本上实现了电镀含镍废水的零排放。关健询 : 电镀含镶废水; 反渗透膜分离技术; 回用水 ; 回收镍一电镀电镀是利用化学或电化学的方法对金属和非目前，电

2、镀废水的治理把握住无害化的原则，金属表面进行装饰、 防护及获取某些新性能的一种但是如何更好地实现电镀废水的资源化，回收利用工艺过程，在工业上通用性强，使用面广，几乎所有有用资源，国内外学者进行了广泛深入的研究。 本的工业部门（ 如机械 、 机电 、 交通 、 电子 、 仪表 、 纺织 、 文重点对各种处理技术进行较为详细的分析，对螯 轻工等 ） 都有电镀厂（ 车间 ） 。 但由于电镀厂分散而合沉淀法和NMSTA天然矿物污水处理剂在电镀废面广，镀件功能要求各异，镀种、 镀液组分 、 操作方 水治理中的应用进行了简单介绍，并结合新的排放式及工艺条件等种类繁多，相应带入电镀废水中的标准，对电镀废水处

3、理技术的发展趋向进行展望。二 . 电镀废水来源及特点电镀废水水质成分不易控制，常见的铬 、 铜 、 镍 、 锌 、 锡 、 铅 、 镉及铁等各种重金属离子危害性更大，因此被列为当今全球三大污一般的电镀生产工艺由前处理、电镀和后处理工艺三部分组成，每个工艺一定程度上都有废水产生， 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，约占车间废水排放量的 80%以上，废水中大部分的污染物质是由镀件表面的附着液在漂洗时带入的 ; 镀液过滤废水是指在镀液过滤过程中，滴漏的镀液以及在过滤前后冲洗过滤 机 、 过滤介质或镀槽等的排放水; 废镀液包括清理镀槽时排出的残液、老化报废的镀液、 退镀液和

4、受污染严重的废弃槽液等。 这部分废液的浓度很高，如果直接排放，则环境污染更为严重。 因管理不善产生电镀车间“跑 、 冒 、 滴 、 漏 ”废水一般与冲刷设备、 地坪等冲洗废水一并考虑处理; 另外，化验用水主要包括电镀工艺分析和废水、 废气检测等化验分析用水，其水量不大，但成分较复杂，一般排入电镀混合废水系统进行统一处理后排析放1 。电镀废水成分复杂，除含氰废水和酸碱废水外，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、 光亮剂等有机化合物，例如各型表面活性剂、 EDTA、 柠檬酸 、 酒石酸 、 乙醇胺 、 乙二醇 、 硫脲 、 苯磺酸 、 香豆素及丁炔二醇等。 这些

5、物质进入环境，必定会对人类健康及生态环境产生严重的危害 2 。三 . 电镀废水的危害电镀废水中的污染物较为复杂，水质成分不易控制，但总的来讲，可分为重金属离子废水 、 酸碱废水及含油脂类废水等，表现的成分却常常是同时含有多种污染物 。 其中有毒有害的物质有镉、 铅 、 铬 、 镍 、 锡 、 锌 、 酸 、 碱 、 悬浮物 、 石油类物质、含氮化合物、 表而活性剂及磷酸盐等3 。 另外 目前采用氰化电镀工艺的厂家，其电镀废水中含有大量的氰化物 。电镀废水未经处理排放，会污染饮用水和工业用水， 对生态环境产生危害;酸碱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

6、量就能致人死亡; 重金属离子属于致癌 、 致畸或致突变的剧毒物质， 如果大量含有重金属离子的电镀废水不经处理直接排放，会通过 食物链，在人体内富集而导致严重的健康问题，其中铬、 镉和铜可导致肺癌; Cr( ) 的毒性较镉次之，但人体若大量摄入能够引起急性中毒，长期摄入也能引起慢性中毒 ; 镍和铅在人体内有蓄积作用，长期摄入会引起慢性中毒。 镉 、 铬 、 铅及铝四种物质均为国家一类有害物质，铜 、 锌毒性相对较小，是国 家二类有害物质。日本震惊世界的水俣病和骨痛病就分别由重金属汞和镉引起的4; 有机物( 氨氮 、 磷酸盐等 ) 进入水体会引起富营养化，导致水中生物大量死亡。 氰化物是剧毒物质，

7、最高允许排放质量浓度为0 3mg /L5 ， 氰化物中毒治愈后，还可能发生神经系统后遗症四 . 电镀废水处理现状1. 化学法化学法是借氧化还原反应或中和沉淀反应将有毒有害的物质分解为无毒、 无害的物质或将重金属经沉淀和上浮法从废水中除去。 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，技术上较为成熟。化学法包括化学还原法，氧化破氰法，沉淀法等，是一种传统和应用广泛的处理电镀废水方法，具有投资少、处理成本低、操作容易掌握等特点，能承受大水量和高浓度负荷冲击，可适用各类电镀废水治理6 。电镀废水的治理在国内外普遍受到重视, 对电镀废水治理方法和工艺的研究也很多。我国家目前法、蒸发浓

8、缩法、电解法、离子交换法、吸附法、膜分法等。从近几十年的国内外电镀废水处理技术发展趋势来看 , 电镀废水有80 %采用化学法处理 , 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技术, 技术上较为成熟。化学法包括沉淀法、氧化还原法、铁氧体法等, 是一种传统和应用广泛的 处理电镀废水方法7 。2. 含氰废水的处理氯系处理法分为2 个阶段 : 第 1 阶段是将氰化，毒性小得多; 第 2 阶段是将氰酸盐进 步氧化分解成二氧化碳和氮气。氯系处理含氰废水的氧化剂为液氯、次氯酸钠、 二氧化氯等。在去除氰的同时利用氧化还原原理, 还可除去水中的部分阴离子 , 如 S2 丶 SO2 3丶 NO

9、3 和部分阳离子, 如 Fe2 丶 Mn2 丶 Ni2 。 一级将氰氧化 CNO- , 第二级再将CNO- 氧化为， CO2和 N2 。 由于第二阶段反应慢, 需要加入亚铜离子作为催化剂。臭氧处理含氰废水, 处理水质好, 不 存在氯氧化法的余氯问题 , 污泥少 , 但电耗大 , 设备 投资高 , 工程实际应用较少8 。3. 含铬废水处理含铬废水的处理方法有铁氧体法、亚硫酸盐还原法、硫酸亚铁-石灰法等。1） 铁氧体法铁氧体法处理含铬废水是向废水中投加硫酸亚铁 , 使废水中的六价铬还原成三价铬, 然后投碱调整废水 pH 值 , 使废水中的三价铬以及其他重金属离子 （ 以 M n+表示） 发生共沉淀

10、现象。在共沉淀时, 溶解于水中的重金属离子进入铁氧体晶体中, 生成复 合的铁氧体。采用铁氧体法一般侧重于处理六价铬、镍、铜、锌等重金属离子废水。铁氧体法处理含铬废水的特点是: 硫酸亚铁来源广、价格低、处理设备简单、 污泥不会引起二次污染 , 但试剂投加量大, 产生的污泥量大, 污泥制作铁氧体时技术条件难控制, 能耗高 , 处理成本高9 。2） 亚硫酸盐还原法用亚硫酸盐处理含铬废水, 主要是在酸性条件下 , 使废水中的六价铬还原成三价铬, 然后调整pH 值 , 使其形成氢氧化铬沉淀而除去, 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。该方法的特点是: 处理后水能达到排放标准

11、, 并 能回收利用氢氧化铬,设备和操作较简单。化学法具有技术成熟、投资小、费用低、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处理。然而 , 化学法处理电镀废水虽然有效,但 其缺点也是显而易见的: 首先 , 化学法会产生大量的污泥难以处理; 另外 ,由于化学法要向水中加入大量化学药剂, 使出水的含盐量高, 难以回用,如果出水外排不仅有可能造成二次污染, 还浪费了宝贵的水资源。如果采取化学精处理技术, 提高出水品质, 这部 分水就有可能重复使用。所谓化学精处理是在普通化学法基础上优化处理过程, 使废水达到比环保标准更高的质量, 以利于回收利用。通过化学精处理回收废水的技术要点为:

12、a.选择合理的工艺流程, 避免重复加药, 降低废水含盐量;b. 采用 pH/ORP 自控技术 , 准确投药, 避免药剂过量;c. 不同性质废水合理分道, 确保废水处理后达标;d. 强化后处理过程 , 在达标基础上增加末端的pH 精调、 精密过滤 , 必要时增加活性炭过滤;e. 必要时将成分简单易于处理的废水与复杂的废水 （ 如有机物含量高、色度高、沉淀困难等） 分开处理 , 仅对前者进行强化的后处理 , 以保证回用水的水质和控制成本10 。五工艺流程该系统由两部分组成，即原水预处理部分和反渗透部分。漂洗废水集水池 电镀槽 提升装置预处理装置透过液回用漂洗膜分离装置（两级）蒸发系统电镀槽浓缩液水

13、箱1. 预处理系统由原水池、提升泵、袋式滤器、除油过滤器及保安滤器组成。废水由原水池经过提升泵进入袋式滤器，可以去除大部分固体悬浮物、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也能去除水中的臭味、色度等。最后废水进入保安滤 的 PP 滤芯，对预处理起到最后保安作用，防止管有预处理工序都是为最大限度地防止和延缓污染物在RO膜面上的沉积，防止胶体物质及固体悬浮微的堵赛以及有机物、微生物、 氧化性物质等对膜的破坏，以延缓RO膜的水解过程，从而使RO系统在良好状态下工作。2. 二级RO系统废水经过预处理后，一级RO系统的浓缩液由二级输送泵进入二级RO装置进行循环浓缩。 经过该系统的处

14、理，二级浓缩液再浓缩了10 倍以上，并送至蒸发系统，两极 RO产水均进入RO产水箱回用到生产线上，形成良性的清洁化生产的循环用水系统。浓缩液经蒸发后直接回到电镀槽使用。3. 稳定运行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55-60'C ， 在电镀 过程中有大量水分蒸发，故在RO装置浓液排出的稀镀镍液（量少时 ） 可顺利加入镀镍槽中回用。4. RO膜的清洗与维护在正常操作过程中，RO元件内的膜面会受到无机盐垢、微生物、胶体颗粒和不溶性有机物质的污染，从而引起膜通量下降，从而导致设备成本上升，产品质量下降等一系列问题。尽管本工艺的预处理系统比较完善，但经过较长

15、时间运行，RO膜面仍不避免地出现污染问题，这是膜分离技术在实际工程中普遍存在的问题。因此，在实际工程中，要特别注重对膜的维护一膜污染的控制与清洗。5. 该法的的工艺改进预处理过程对于酸碱性物质，重金属， CN , Cr6 的去除不够完善，需要增加这些污染物的去处工艺，经电镀槽流出的污水，按照不同组分，可利用膜分离技术，使污染物从水中脱去的方法进行处理，具体过程如下：1)2)含酸碱物质污水膜清浓水水8200% 中回和用沉淀池 排放6清水 80% 回佣3)含 CN 污水膜清水浓水0%0%沉淀池排放污水膜 浓水 20% 加入还原剂还原成Cr3 沉淀池 排放6. 改进后工艺的特点改进后的工艺对污水处理

16、效果或更好，可以出去污水中大量存在的镉，酸碱性物质， 重金属，以及氰等污染物质，大幅减轻对环境的危害，减少对人体的危害，各物质在没有混合之前经过膜处理，不会有膜中毒现象，膜使用寿命延长。对污水净化更加有效。六总结此次课程设计在学校专业老师指导下，认真作业，查资料，努力完成。一方面是对所选知识的运用，另一方面，也是对所学知识工具的练习使用，从一点不会，到逐渐熟悉写课设的过程，是需要付出时间跟精力的，对于以后从事专业相关的工作打下了重要的基础。真的很感谢老师细致认真严谨的指导，我觉得自己还需要更加努力的学习。七参考文献1 黄凌涛 从含铜电镀废水制备氯化亚铜及提高其抗氧化性的研究 D 贵阳 : 贵州

17、大学硕士学位论文， 2008: 42 廖志民，朱小红，杨圣云电镀废水处理与资源化回用技术发展现状与趋势 J 环境保护，2008， ( 20 ) : 71-73 3 黄海涛，黄逢春电镀废水治理J 材料保护，1996， 29( 1) : 27-284 贾金平，谢少艾，陈虹锦电镀废水处理技术及工程实例 M 北京 : 化学工业出版社，2003 : 9-155 石金生 石磊 . 电镀污染物排放标准 J 电镀与精饰，2009， 31( 7) : 40-426 刘利萍 电镀含铬废水的处理和利用J 重庆环境科学，1999， 2l( 3) : 7-417电镀行业污染物排放标准组.电镀行业污染物控制水平分析J . 涂料涂装与电镀 ,2006