微滤-反渗透-蒸发集成设备处理电镀园含镍废水的工程实例

文_张汝嘉 广州市中绿环保有限公司

1 工程背景

江苏某新建电镀园，根据同类产线数据比对，投产后每天产生化学镍及电镍两类含镍废水，废水水质水量如表1所示。要求含镍类废水经新建设施处理后，满足电镀表3标准排放。

表1 电镀园含镍类废水水质水量表

2 工艺设计

本工程设计单一采用某一类方法处理很难满足达标需求，常规、传统的废水处理工艺很难稳定、有效地达标，必须同废水回用技术有机地结合，才能确保镍的达标排放。

回用处理绝大部分通过反渗透进行。常温下反渗透可对溶质和水进行分离，不仅可去除溶解的无机盐类，还可去除各类有机物杂质，并具有较高的除盐率和水的回用率。反渗透浓缩液可使用蒸发系统进行彻底处理至极少的体积，产水可回到反渗透系统再次处理；蒸发结晶作为固废可委托有资质单位处理，具备价值的结晶也可进行回收。

胡适等采用混凝沉淀+多级反渗透+混床工艺处理砂轮厂含镍废水，产水中未检出镍；反渗透浓液经蒸发处理后，结晶委外处理。计建洪采用混凝沉淀+离子交换+多级反渗透，产水满足企业回用水要求；反渗透浓液经蒸发处理后，蒸发结晶委外处理。

以微滤作为反渗透系统的的预处理工艺已开始得到应用。微滤膜的孔径范围为0.1～0.01μm之间，适合对悬浮液和乳液的进行截留或浓缩以及低浊度液体除菌。冯霞对电镀废水采用微滤+反渗透进行中试实验，结果表明，总镍处理至满足电镀表3标准。蔡庆庆等采用微滤+反渗透系统处理电镀废水中的重金属废水，出水各项指标满足电镀表3标准。

对于本项目而言，使用化学反应-混凝沉淀作为预处理难以满足反渗透的进水要求，同时占用大量空间，不利于较小水量的系统应用。采用微滤+反渗透工艺，具有如下优点：①节约了絮凝池，杜绝了PAM对反渗透膜的致命堵塞，保证膜的使用效果和寿命。②省却了沉淀池，缩小了废水处理系统的占地面积。③相较传统回用工艺流程简单，节省投资，综合运行成本低。

因此新建污水处理设施采用微滤系统+多级反渗透系统+蒸发器的集成设备系统作为主体工艺，处理含镍类废水及浓液等二次污染物，并实现零排放。

处理流程含镍类废水经调解池均质后，经泵提升进入集成设备系统，处理流程包括：①化学镍废水调节pH值至弱酸性后进入膜系统；电镍废水已为弱酸性，直接进入膜系统。废水在弱酸性下进入膜系统，减少水中结垢的可能性，提高系统稳定性。②预处理后的废水进入循环槽，以大流量循环泵提升至微滤膜进行处理。③微滤产水再次调节pH值确保至弱酸性后进入原水槽，经精密过滤器预过滤后，以高压泵提压进入一级反渗透系统进行，浓水后进入浓缩水箱，产水中和后进入中间水箱。④中和后的一级反渗透产水以高压泵提压进入二级反渗透系统，产水经检测总镍达标后进入回用水箱，浓水进入原水槽。⑤一级反渗透浓水经精密过滤器预处理后提压进入三级反渗透系统，产水回原水槽。⑥三级反渗透浓液进入蒸发系统，蒸发产水进入电镍废水调节池，与电镍废水混合，再次进行微滤-多级反渗透处理，蒸发结晶母液进入母液干燥系统，结晶委外处理。

废水处理设施工艺流程如图1所示。

图1 废水处理设施工艺流程

3 特征工艺介绍

根据膜孔孔径，膜分离技术分为微滤、超滤、纳滤和反渗透，具体分类及特性如表2所示。

表2 膜系统的分类及特性

本项目使用的微滤膜孔径范围为0.1～0.01nm之间，采用错流操作方式，进料流体的流动方向与膜平面的方向平行。流体在3～6m/s的高流速下产生强烈湍流，在膜表面产生巨大的剪切力，使沉积在膜表面微孔上的微粒重新返回到流体中进入循环槽。循环槽污泥浓度可达10%～20%，降低了污泥浓缩时间，提高了污泥脱水效率。

本项目使用的多级反渗透，膜元件为螺旋卷式结构。螺旋卷式结构由多叶膜袋组成，每一叶膜袋由两片膜正面相背的膜片、置于两片膜片间的产水流道和放置在膜表面的湍流网格状进水流道组成，膜袋三边以胶粘剂密封，第四边开口于有孔的产水收集管上。该结构具有流态均匀、耐污染程度高、更换费用低、外部管路简单、易清洗维护、设计自由度大等优点。

根据本工程水量较小的特征，选用成套化集成设备，其优势在于：系统成套、设备化，减少土建投资，减少占地空间；设备成套设置，整体布局美观，减少外部繁冗管路；设备布局紧凑，系统均在一个设备框架内，便于现场操作、维护；现场设备灵活，模块化系统便于扩建、改造、搬迁或移装至其他地方继续利用。

4 运行效果

处理设施建成后，根据车间产能投入进行调试，至企业达到满负荷生产后稳定运行。系统稳定运行30d，两套系统总产水约154m3/d，产水总镍基本满足电镀表3标准，其他指标满足用水要求，可回用于车间；系统每天产生约2m3/d蒸发结晶，作为固废委托有资质单位处理。系统基本实现零排放。处理设施的总镍去除效果如表3所示。

表3 处理设施总镍统计表

5 结语

微滤+反渗透+蒸发系统处理含镍类废水效果优异，系统产水总镍达到电镀表3标准，其他指标满足车间用水要求。

废水156m3/d，处理后154m3/d产水回用，2m3/d固废委外处理，基本实现零排放。

运行中总镍有出现波动现象，需继续调整运行参数，确保水质满足要求。

多级反渗透在弱酸性条件下运行，可减少膜堵塞，但仍存在结垢，需加强控制运行条件。