关键词 含镍废水；超滤；纳滤；反渗透；污堵因子
0 前言
镍因具有优异的抗腐蚀性、耐磨损性，被广泛应用于电子电镀生产中，镍的需求量不断增大。在镀镍过程中产生大量含镍废水，如果含镍废水不加处理任意排放，不但会危害环境和人体健康，还会造成贵金属资源的浪费。《电镀行业污染物国家排放标准》（GB21900—2008）和《电子工业水污染物排放标准》（GB39731-2020）的颁布，相比以前的《污水综合排放标准》（GB 8978—1996），提高了含镍废水的排放要求。为达到更高要求排放标准，常用的处理方法是在絮凝处理之后加离子交换、膜处理、电渗析、MVR蒸发等工艺做进一步深度处理，这样就增加了处理单元数，大大提高了处理费用。工业园区含镍废水水量比较大，采用零排放工艺处理的话，将极大提高项目投资成本和运营成本。因此，既能提高重金属废水处理的效率又能简化处理流程，降低电镀企业废水处理成本将是处理含镍废水研究的一个重要方向。
本文以某电镀园区污水厂作为实验基地，以系统稳定运行、产水水质达标为目标，将膜分离技术应用于含镍废水处理，采用物化+UF+NF（78%）+RO（83%）组合工艺处理该厂的含镍废水，研究在不同运行条件下，运行系统得出最佳的运行工况和处理效果。
1 工艺流程
本实验工艺流程具体步骤如图1所示。
降低废水SDI，减少膜组清洗保养时间；超滤产水经过增压泵增压后经过NF系统循环浓缩，分离大部分溶解的一价、多价无机盐类污染物，浓水排至园区反应系统，本次试验暂不做研究，产水进入反渗透系统；纳滤产水经过增压泵增压后经过反渗透系统，进一步循环浓缩，确保产水中的镍离子浓度达到排放要求或者回用，浓水回流至超滤产水池，提高系统的整体回收率，产水排放或者回用。
工艺特点如下。
（1）调节pH在5.0~5.5范围，与传统工艺对比大大减少了加药量；
（2）纳滤和反渗透膜选用抗污染膜，不仅具有高脱盐率、高产水量的特点，而且膜清洗周期和使用寿命也更长；本工艺主要分为两部分：预处理系统和脱盐系统。
预处理系统：预处理部分主要通过加碱调节PH进行混凝沉淀，再通过多介质过滤器和超滤进行筛分过滤，去除对后续纳滤系统有害的污染物，比如铁、六价铬、胶体等，同时可以降低系统进水含盐量，为纳滤系统连续稳定运行提供保障。脱盐系统：预处理之后的出水采用多级除盐“纳滤+反渗透”，利用纳滤去除绝大部分二价盐，再利用反渗透做二级脱盐，达到产水达标的目的。工艺说明：含镍废水在调节池经过水质水量均衡后，经提升泵提升至物化处理系统，在pH调整至最佳运行范围后进行预沉，物化系统主要作用是调整系统运行的pH值，去除废水中较大的悬浮物及颗粒物等，降低悬浮物对后续工艺的影响；预沉出水通过增压泵进入多介质+超滤系统，
（3）采用NF+RO两级组合处理工艺，在高回收率的情况下，保持高脱盐率，出水电导率低，其中反渗透系统作为全因子达标的保障，在来水波动较大的情况下仍能够确保产水水质达标，稳定性高；
（4）由于前级采用水回收率较高的纳滤膜、后级反渗透浓水返回前级作为纳滤进水，使整个系统实现较高的水回收率，实际运行废水回收率可达70%以上；
（5）系统自控程度高，全流程可采用自动控制，减少人为因素对出水中镍含量的影响。
2 结果与讨论
2.1 预处理效果
通过对现场水质的长期监测，含镍废水原水及经过预处理之后的出水水质如表1所示。从数据我们可以发现预处理对各项污染物去除率很低，其中总镍、总磷、氰化物、氨氮、总氮的去除率均低于5%，电导率、总铜、COD的去除效果相对较好，但平均去除率也只有46%、74%、27%。
从中也可以看出废水中存在较多的络合态镍和总磷，由于络合态具有较大的分子量，且不易发生沉淀，因此更容易在膜分离中被去除。
2.2 脱盐系统处理效果
2.2.1 总镍的去除
纳滤和反渗透膜对总镍的去除效果如图1所示，膜系统对镍的总去除率稳定在99.97%以上，其中纳滤膜对总镍的去除率在99.17%以上，纳滤产水总镍浓度范围为1.18~2.5 mg/L，不能达到排放要求；反渗透膜对总镍的去除率稳定在96.57%以上，纳滤产水再经过反渗透处理后总镍浓度低于0.1 mg/L，稳定达到表三排放要求。
2.2.2 总铜的去
除纳滤和反渗透膜对总铜的去除效果如图2所示，纳滤膜对总铜的去除率稳定在90 %以上，纳滤产水总铜浓度范围为0.01~0.22 mg/L，稳定达到表三排放要求，产水再经过反渗透作进一步处理后铜基本不能检出，膜系统对铜的总去除率稳定在95.5%以上。
2.2.3 总磷的去除
纳滤和反渗透膜对总磷的去除效果如图3所示，膜系统对磷的总去除率稳定在99.83%以上，其中纳滤膜对总磷的去除率稳定在99%以上，纳滤产水总磷浓度范围为0.77~1.66 mg/L，不能达到排放要求；反渗透膜对总磷的去除率在72.4%以上，平均去除率为83%，纳滤产水再经过反渗透处理后总磷浓度低于0.5 mg/L，平均值0.2 mg/L，稳定达到标准的表三排放要求。
2.2.4 COD的去除
纳滤和反渗透膜对COD的去除效果如图4所示，膜系统对COD的总去除率稳定在92.7%以上，纳滤膜对COD的去除率在80.4%以上，平均去除率为88.15%，纳滤产水COD浓度范围为8~53.7 mg/L，不能稳定达到排放要求；反渗透膜对COD的去除率在60.34%以上，平均去除率为74.45%，纳滤产水再经过反渗透处理后COD浓度低于20 mg/L，平均值6.7 mg/L，稳定达到标准的表三排放要求。
2.2.5 运行成本
运行成本主要产生于运行药剂费、泵所消耗的电费，以及膜系统定期清洗所需要的药剂费，药剂费约1.5元/t，电费约为1.4元/t，设备折旧约为1.35元/t，而清洗药剂费约为0. 15 元/ t，总运行成本约为4.40元/ t（不含浓水、污泥处理成本）。
3 结论与展望
UF+NF+RO组合膜工艺处理电镀含镍废水，既充分利用了纳滤低压分离废水中重金属离子时的高产水率、高浓缩倍数等特点，减少了浓水的排放总量，降低后续浓水处理量，又充分利用了反渗透膜较强的离子分离能力，通过反渗透系统处理后产水各指标连续稳定达到《电镀污染物排放标准》（GB21900－2008）中表3标准，且产水电导率小于50 μs/cm，可直接回用于生活生产用水，节约水资源，同时用反渗透作为二级处理，具有一定的抗冲击能力，保障产水稳定达标。
该工艺中，预处理控制在较低的pH条件下，可降低药剂使用量，减少污泥量，减少二次污染。系统自控程度高，全流程可采用自动控制，减少人为因素对出水中镍含量的影响。关于RO浓水的处理方法将在日后做进一步的研究。
原标题：物化-膜法处理园区含镍废水效果分析
原作者：赖治城
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