螯合樹脂在電鍍含鎳廢水處理中的應用實例

雷孝進

[逸辰環保科技（廈門）有限公司，福建 廈門 361100]

據不完全統計，我國電鍍廠點約1 萬家，每年排出的電鍍廢水約40 億m3，排放量約占廢水總排放量的10%，相當于幾個大中城市的自來水供水量[1]。電鍍工藝產生的電鍍廢水不僅量大，而且因為電鍍廢水中含有氰化物等劇毒成分，以及鉻、鎳、銅、鋅、鎘等自然界不能降解的重金屬離子，會對環境造成嚴重污染。隨著《電鍍污染物排放標準》（GB 21900—2008）的頒布施行，對電鍍污染物排放有了更高的要求，因此如何實現電鍍廢水達標排放是一個急需解決的問題[2]。

本工程采用離子交換工藝，利用帶螯合的弱酸大孔陽離子樹脂處理某汽車零部件公司塑料電鍍含鎳廢水。該工藝具有吸附穩定、使用壽命長、維護工作量小等優勢，處理后的廢水可穩定達到相關排放標準。

1 工程概況

某汽車零部件公司廢水處理站于2014 年9 月投入運行，其廢水主要包括含鎳廢水、含銅廢水、含鉻廢水、酸堿綜合廢水，其中含鎳廢水處理量為50m3/d。初期設計廢水中重金屬污染物含量滿足《電鍍污染物排放標準》（GB 21900—2008）中表2 的相關指標，隨著環保要求的日趨嚴格，要求廢水中重金屬污染物含量滿足《電鍍污染物排放標準》（GB 21900—2008）中表3 的相關指標。在現有設施條件下，含鎳廢水處理設施排放口水質難以達到標準要求，因而需要進行提標改造。含鎳廢水現有處理設施排口水質、水量和排放標準見表1。

表1 排放口水質、水量和排放標準

2 處理工藝

2.1 廢水處理工藝流程

含鎳廢水進入終端收集槽，經過濾泵提升進入多介質過濾器作預處理，去除懸浮物和雜質，然后進入樹脂離子交換吸附系統，利用柱內填充的螯合大孔樹脂，去除出水中殘留的微量重金屬，使出水中重金屬指標滿足《電鍍污染物排放標準》（GB 21900—2008）中表3 的要求。當樹脂吸附飽和后，利用酸堿進行再生，恢復樹脂的吸附能力，樹脂再生過程形成的再生液返回原有含鎳廢水處理設施的水槽進行再次處理。廢水處理工藝流程見圖1。

圖1 廢水處理工藝流程圖

2.2 主要構筑物設計及設備選型

2.2.1 過濾提升系統

過濾提升系統1 套，用于廢水的收集儲存及均質均量。主要配套設備包括：終端收集槽1 個，10m3，聚乙烯（PE）材質；過濾泵2 臺，Q=3m3/h，H=32m，1 備1 用。

2.2.2 多介質過濾系統

多介質過濾系統1 套，用于廢水的預處理，去除沉淀不完全帶出的懸浮物等雜質。主要配套設備包括：多介質過濾器1 個，750mm，纖維增強復合材料（FRP）；石英砂填料400kg，粒徑2—4mm；椰殼活性炭填料150kg，碘吸附值大于1000mg/L；氣動控制閥門6 個。

2.2.3 樹脂吸附系統

樹脂吸附系統1 套，用于吸附廢水中殘余的重金屬。主要配套設備包括：樹脂吸附柱1 個，500mm，FRP；進口螯合大孔樹脂200L；氣動控制閥門7 個。樹脂采用的是一類帶有螯合的亞氨基二乙酸官能團的弱酸性大孔陽離子交換樹脂，基本性質見表2。

表2 螯合樹脂的基本物化特性

2.2.4 樹脂再生系統

樹脂再生系統1 套，用于飽和樹脂的再生。主要配套設備包括：藥箱2 個，500L，PE 材質；再生泵1 臺，Q=1m3/h，H=20m。

3 系統的運行及處理效果

本系統裝置如圖2 所示。

圖2 系統裝置示意圖

3.1 系統的運行

3.1.1 系統自動控制

（1）將多介質進水閥、多介質產水閥、離交進水閥、離交產水閥、離交旁通閥切到自動檔。

（2）2 個過濾泵，一個切到自動檔，另一個切到停檔。

（3）選擇需要開啟的自動模式，自動模式A 為多介質過濾（只進多介質，不進行離子交換）；自動模式B 為多介質+離交過濾。系統進入自動運行狀態。

3.1.2 多介質清洗步驟

（1）打開多介質正排閥，排水2—3min，然后關閉。

（2）打開多介質反排閥、多介質進氣閥，通壓縮空氣氣洗30—50s，然后關閉。

（3）先打開多介質反排閥、多介質進水閥，然后打開過濾泵A 或B，反洗5min 后關閉。

（4）先打開多介質正排閥、多介質進水閥，然后打開過濾泵A 或B，正洗10min 后關閉。

3.1.3 樹脂再生步驟

樹脂使用一段時間后受到污染，導致吸附能力下降，需要再生以恢復其吸附能力。目前，樹脂的再生常用化學藥劑酸堿法，使失效的樹脂恢復交換能力，酸通常采用鹽酸（HCl），堿一般采用氫氧化鈉（NaOH），具體如下：

（1）先打開離交反排閥、離交反洗閥、多介質進水閥、多介質產水閥，然后打開過濾泵，反洗2—3min 后關閉。

（2）打開離交反排閥，排水20—30s 后關閉。

（3）配置5%的HCl 再生液400L。

（4）先打開離交再生閥、離交正排閥，然后打開再生泵，以1m3/h 的流量將HCl 再生液打入樹脂罐后關閉。

（5）先打開多介質產水閥、多介質進水閥、離交進水閥、離交正排閥，然后打開過濾泵A 或B，以1m3/h 的流量將水打入樹脂罐，清洗約60min（清洗至pH 值為4—5）后關閉。

（6）配置5%的NaOH 再生液450L。

（7）先打開離交再生閥、離交正排閥，然后打開再生泵，以1m3/h 的流量將NaOH 再生液打入樹脂罐后關閉。

（8）打開多介質產水閥、多介質進水閥、離交進水閥、離交正排閥，然后打開過濾泵A 或B，以1m3/h 的流量將水打入樹脂罐，清洗約60min（清洗至pH 值為7—8）后關閉。

3.2 處理效果

該項目建成后，已實現連續穩定運行。經原廢水處理站預處理后的廢水中總鎳含量為0.5—1.0mg/L，經樹脂吸附后的廢水中總鎳含量穩定在0.1mg/L以下，總鎳去除率穩定在90%—95%，滿足排放標準要求。廢水處理日常監測數據分析見圖3。

圖3 日常監測數據分析圖

4 結語

（1）采用樹脂吸附法處理含鎳廢水能達到理想效果，極大降低廢水中總鎳含量，出水能滿足《電鍍廢水排放標準》（GB 21900—2008）中表3 的要求，取得了很好的環境效益和社會效益。

（2）工程實踐表明，采用樹脂吸附對保證電鍍廢水的穩定達標排放起到了關鍵作用，該工藝運行經濟可靠，具有吸附穩定、使用壽命長、維護工作量小等優勢。

（3）本工程在含鎳廢水處理達標排放上積累了寶貴經驗，為類似廢水處理提供了參考和借鑒，值得在類似廢水處理項目中推廣應用。