申请日2015.09.21
公开(公告)日2016.01.06
IPC分类号C02F9/10
摘要
本发明公开了一种含镍电镀废水零排放处理装置，包括树脂罐、含镍废水调节池、反应罐、加药系统、平衡水槽、两级反渗透除盐系统和MVR蒸发器系统，所述平衡水槽的出水分两路：一路是经过循环泵后依次经过管式微滤膜过滤装置、过滤水箱、增压泵、精密过滤器、高压泵连接至两级反渗透除盐系统后接至回用水箱;另一路经过MVR蒸发器系统的换热蒸发后返回至含镍废水调节池;整个处理过程由一PLC控制装置根据各在线仪表数据控制;本发明同时还公开了利用上述装置的处理方法，可以有效的将含镍电镀废液中的贵重金属Ni2+进行回收，经过处理后的废液及废水用作工艺冲洗水;实现该种废水的零排放。
摘要附图
权利要求书
1.一种含镍电镀废水零排放处理装置，包括与树脂罐(1)依次连接的含镍废水调节 池(2)、反应罐(3)和平衡水槽(8)，其特征在于，所述平衡水槽(8)的出水分两路：
一路是经过循环泵(10)后依次经过管式微滤膜过滤装置(11)、过滤水箱(12)、增 压泵(14)、精密过滤器(15)、高压泵(16)连接至一级反渗透除盐系统(17)的原水进 口，所述一级反渗透除盐系统(17)由两组并联的RO膜构成，所述一级反渗透除盐系统(17) 的产水出口连接至二级反渗透除盐系统(18)的原水进口，所述二级反渗透除盐系统(18) 的产水出口连接至回用水箱(19);
另一路经过浓缩水箱(21)后依次连接机械过滤器(22)、预热换热器(23)、汽水换 热器(24)、主换热器(25)、蒸发器(26)、出料泵(33)、浓水罐(34)、离心机(35)后 返回至含镍废水调节池(2);
所述蒸发器(26)的蒸汽出口经过强制循环泵(28)连接至主换热器(25)的二次蒸 汽进口;所述蒸发器(26)的出液口依次连接出料泵(33)、浓水罐(34)、离心机(35) 后返回至含镍废水调节池(2);
所述主换热器(25)的不凝气体出口通过真空泵(30)连接至汽水换热器(24)的不 凝气体进口;
所述主换热器(25)的冷凝水出口依次经过汽水换热器(29)和冷凝水泵(32)、所述 预热换热器(23)的冷凝水出口后连接至过滤水箱(12);所述汽水分离器(29)的不凝气 体出口经过一真空泵(31)连接至汽水换热器(24)的不凝气体进口;
所述一级反渗透除盐系统(17)和二级反渗透除盐系统(18)的浓水出口均连接至浓 缩水箱(21);
与所述反应罐(3)连接有碱自动加药系统(4)、石灰自动加药系统(5)和有机粉末 自动加药系统(6)，所述反应罐(3)设有pH在线监测计(7);上述各加药系统的运行由 一PLC控制装置根据各在线仪表数据控制;
所述平衡水槽(8)内设有回流水布水系统、污泥计(9)及自动排泥装置，所述管式 微滤膜过滤装置(11)配有膜清洗系统，所述回用水箱(19)连接有水质检测报警系统(20)， 所述污泥计(9)及自动排泥装置、膜清洗系统和水质检测报警系统(20)均与PLC控制装 置连接;
所述预热换热器(23)、汽水换热器(24)、主换热器(25)、蒸发器(26)和压缩机(27) 上均设有与所述PLC控制装置连接的温度传感器和压力传感器。
2.根据权利要求1所述含镍电镀废水零排放处理装置，其特征在于，所述过滤水箱(12) 内设有与所述PLC控制装置连接的pH在线监测计(13)。
3.根据权利要求1所述含镍电镀废水零排放处理装置，其特征在于，所述精密过滤器 (15)的过滤孔径为5μm。
4.一种含镍电镀废水零排放处理方法，其特征在于：采用如权利要求1至3中任一所 述含镍电镀废水零排放处理装置，该方法包括：
重金属吸附步骤：所述树脂罐(1)内装有离子交换树脂，所述离子交换树脂根据根据 电镀废水中Ni2+存在的形式不同，选择阳离子交换树脂、阴离子交换树脂和螯合树脂中的 一种;通过置换反应可置换出废镀液中的Ni2+，之后从树脂中回收Ni2+，树脂对重金属的吸 附率达90%～95%;
药剂投加步骤：所述碱自动加药系统(4)、石灰自动加药系统(5)和有机粉末自动系 统(6)的加药罐内均配有搅拌机和液位报警系统，所述碱自动加药系统(4)内配药浓度 的质量百分比为5%～15%;所述石灰自动加药系统(5)内配药浓度的质量百分比为5%～10%; 所述有机粉末自动加药系统(5)内配药浓度的质量百分比为5%～10%，加药量为 50～100PPM;根据pH在线监测计(7)和液位报警系统的数据控制所述碱自动加药系统(4)、 石灰自动加药系统(5)和有机粉末自动系统(6)的运行时间和状态;
管式微滤膜过滤步骤：所述管式微滤过滤装置(11)对平衡水槽(8)内的液体进行膜 过滤，并通过污泥计(9)提供的平衡水槽(12)中沉淀层内污泥浓度，判断是否启动自动 排泥装置;
余热利用及蒸发步骤：浓缩水箱(21)内的出水经过预热换热器(23)、汽水换热器(24)、 主换热器(25)和蒸发器(26)进行换热蒸发后返回至含镍废水调节池(2);同时，所述 PLC控制装置实时监测所述预热换热器(23)、汽水换热器(24)、主换热器(25)、蒸发器 (26)和压缩机(27)上的温度、压力值，用以控制蒸发器(26)的工作温度和压力，实 现浓水的蒸发和浓缩;
水质检测步骤：水质检测报警系统(20)实时检测回用水箱(19)内的水质，当来自 于二级反渗透除盐系统(18)的产水水质不合格时，通过管路排至含镍废水调节池(2)再 次进行处理。
说明书
一种含镍电镀废水零排放处理装置及其方法
技术领域
本发明涉及一种工业废水处理系统，尤其涉及一种含镍电镀废水零排放处理方法。
背景技术
电镀是金属表面处理的常见方式。是利用电解原理在某些金属表面上镀上一薄层其它 金属或合金的过程，利用电解作用使金属或其它材料制件的表面附着一层金属膜的工艺从 而起到防止金属氧化(如锈蚀)，提高耐磨性、导电性、反光性、抗腐蚀性(硫酸铜等)及增 进美观等作用。电镀行业是表面处理行业不可缺少的技术，是机械产品不可替代的行业。
我国电镀行业每年排放40～50亿m3废水，水中污染物含量较其他行业高得多，电镀液 最高可达20000～50000mg/L，是允许排放标准2～5万倍，处理量级跨度之大是废水处理中 较为少见的，从此也可以看出电镀废水的处理不同于其他行业废水处理，有其特殊性。在 污染行业排序列入第三位。
电镀废水的排放种类主要有两种，一种为镀件清洗水，镀件从镀槽中取出时，工件上 带有少量镀液，为了不影响下一道工序，用水漂洗或冲洗降低工件上的残留镀液浓度，这 一部分水是电镀废水的主要部分，水量约占总量90%左右，重金属残留量一般在 500～2000mg/L左右;另一种为废电镀液，废液金属离子含量30000mg/L左右，这部分废液 浓度非常高，需要先进行回收处理，再进行进一步处理。
目前，电镀企业采用化学法处理电镀废水占绝大多数，而化学法处理后达标排放的电 镀废水，其中仍含有微量重金属存在，以重金属化合物状态存在于水体中，容易被小动物 或植物吸收、积累，并以食物链方式转移至生物体，累及人体;且使用化学法由于添加絮 凝剂、助凝剂产生的含重金属的污泥量大，不易处理，易造成二次污染。
电镀废水主要污染物是重金属离子，少量有机物和氰化物，首先将脱盐作为主要处理 工序，金属离子和盐去除后，冲洗水就返回重新使用，在电镀时，电镀电极不受有机物影 响，脱盐方法较多，有离子交换树脂，电渗析反渗透、超滤、纳滤等，在设备选择上主要 考虑的是耐用性和可操作性，性价比是第二位的。
根据我国污水综合排放标准规定，镍为一类污染物，且镍同时又属于贵重资源，因此， 开发含镍电镀废水处理新技术，使废水中的重金属得到回收利用，对保护环境和提高资源 利用率均具有非常重要的意义。
发明内容
本发明提供了一种含镍电镀废水零排放处理方法，通过离子树脂交换可回收含镍电镀 废液中的重金属离子镍，与清洗水或漂洗水混合后再通过管式微滤膜(TMF)、精密过滤器 及两级反渗透等处理工艺处理后，出水可回用至电镀工艺冲洗水，实现含镍电镀废水零排 放的目标。
为了解决上述技术问题，本发明提出的一种含镍电镀废水零排放处理装置，包括与树 脂罐依次连接的含镍废水调节池、反应罐和平衡水槽，所述平衡水槽的出水分两路：一路 是经过循环泵后依次经过管式微滤膜过滤装置、过滤水箱、增压泵、精密过滤器、高压泵 连接至一级反渗透除盐系统的原水进口，所述一级反渗透除盐系统由两组并联的RO膜构 成，所述一级反渗透除盐系统的产水出口连接至二级反渗透除盐系统的原水进口，所述二 级反渗透除盐系统的产水出口连接至回用水箱;另一路经过浓缩水箱后依次连接机械过滤 器、预热换热器、汽水换热器、主换热器、蒸发器、出料泵、浓水罐、离心机后返回至含 镍废水调节池;所述蒸发器的蒸汽出口经过强制循环泵连接至主换热器的二次蒸汽进口; 所述蒸发器的出液口依次连接出料泵、浓水罐、离心机后返回至含镍废水调节池;所述主 换热器的不凝气体出口通过真空泵连接至汽水换热器的不凝气体进口;所述主换热器的冷 凝水出口依次经过汽水换热器和冷凝水泵、所述预热换热器的冷凝水出口后连接至过滤水 箱;所述汽水分离器的不凝气体出口经过一真空泵连接至汽水换热器的不凝气体进口;所 述一级反渗透除盐系统和二级反渗透除盐系统的浓水出口均连接至浓缩水箱;与所述反应 罐连接有碱自动加药系统、石灰自动加药系统和有机粉末自动加药系统，所述反应罐设有 pH在线监测计;上述各加药系统的运行由一PLC控制装置根据各在线仪表数据控制;所述 平衡水槽内设有回流水布水系统、污泥计及自动排泥装置，所述管式微滤膜过滤装置配有 膜清洗系统，所述回用水箱连接有水质检测报警系统，所述污泥计及自动排泥装置、膜清 洗系统和水质检测报警系统均与PLC控制装置连接;所述预热换热器、汽水换热器、主换 热器、蒸发器和压缩机上均设有与所述PLC控制装置连接的温度传感器和压力传感器。
本发明一种含镍电镀废水零排放处理方法，采用上述含镍电镀废水零排放处理装置， 并包括以下步骤：
重金属吸附步骤：所述树脂罐内装有离子交换树脂，所述离子交换树脂可根据电镀废 水中Ni2+存在的形式不同，选择阳离子交换树脂、阴离子交换树脂和螯合树脂中的一种; 通过置换反应可置换出废镀液中的Ni2+，之后从树脂中回收Ni2+，树脂对重金属的吸附率达 90%～95%;
药剂投加步骤：所述碱自动加药系统、石灰自动加药系统和有机粉末自动系统的加药 罐内均配有搅拌机和液位报警系统，所述碱自动加药系统内配药浓度的质量百分比为 5%～15%;所述石灰自动加药系统内配药浓度的质量百分比为5%～10%;所述有机粉末自动 加药系统内配药浓度的质量百分比为5%～10%，加药量为50～100PPM;根据pH在线监测 计和液位报警系统的数据控制所述碱自动加药系统、石灰自动加药系统和有机粉末自动系 统的运行时间和状态;
管式微滤膜过滤步骤：所述管式微滤过滤装置对平衡水槽内的液体进行膜过滤，并通 过污泥计提供的平衡水槽中沉淀层内污泥浓度，判断是否启动自动排泥装置;
余热利用及蒸发步骤：浓缩水箱内的出水经过预热换热器、汽水换热器、主换热器和 蒸发器进行换热蒸发后返回至含镍废水调节池;同时，所述PLC控制装置实时监测所述预 热换热器、汽水换热器、主换热器、蒸发器和压缩机上的温度、压力值，用以控制蒸发器 的工作温度和压力，实现浓水的蒸发和浓缩;
水质检测步骤：水质检测报警系统实时检测回用水箱内的水质，当来自于二级反渗透 除盐系统的产水水质不合格时，通过管路排至含镍废水调节池再次进行处理。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
废电镀液通过树脂罐1，选择性吸附目标重金属离子，吸附率可高达95%;与镀件清洗 水或漂洗水排入含镍废水调节池2;之后通过添加碱、石灰、有机粉末(50～100PPM)等药 剂调节污水中的pH至9.5，得到沉淀物。经过TMF过滤装置11的过滤杂质的出水进入过 滤水箱12。过滤水箱12中的水由增压泵14泵入精密过滤器15，起到保护后续膜组件的作 用。经过过滤的水由高压泵16泵入一级反渗透脱盐系统，经过脱盐后的水继续进入二级反 渗透脱盐系统，出水进入回用水箱19;一级反渗透脱盐系统17(脱盐率98%)、二级反渗 透脱盐系统18(脱盐率75%)产生的高浓度废水排入浓缩水箱21，与由平衡水槽8定期排 入浓缩水箱21的废水进入MVR蒸发器系统，蒸发浓缩收集盐类，蒸发过程中产生的冷凝 水通过初效换热利用余热后排入过滤水箱12，蒸发出的浓水通过离心机35离心分离，分离 出的液体由管路排入含镍废水调节池2，产生的危废固体交予有资质的企业处理。本发明有 效的将含镍电镀废液中的贵重金属Ni2+进行回收，经过处理后的废液及废水用作工艺冲洗 水;实现该种废水的零排放。
