針對陽極氧化廢水難處理的特點,首先對含鎳廢水及酸堿含油廢水分別預(yù)處理,再對預(yù)處理的混合污水進行混凝沉淀及超濾后,將其中70%的綜合污水采用兩級RO系統(tǒng)處理,30%的綜合污水采用混凝沉淀過濾等工藝處理,出水完全達到《污水綜合排放標準》(GB8978-1996)的二級排放標準,其中重金屬鎳達到《電鍍污染物排放標準》(GB21900-2008)的表2標準,很好地實現(xiàn)了廢水的處理及中水的回用。

陽極氧化技術(shù)作為電鍍行業(yè)表面處理中常見且主要的技術(shù)，在電鍍行業(yè)中應(yīng)用廣泛。通常，金屬構(gòu)件如鋁件等，為了具有更好的表面特性及光澤度，大部分都需經(jīng)過陽極氧化處理工序，在其表面覆蓋一層致密且具有一定光澤度的金屬氧化物薄膜，如鎳膜等。在陽極氧化過程中，通常將待鍍的金屬如鎳等作為陽極，而將被鍍的金屬構(gòu)件如鋁件等作為陰極，利用電化學(xué)法使處于陽極的待鍍金屬失去電子成為鎳離子后，在電場作用下覆蓋到被鍍的金屬構(gòu)件上，從而完成對被鍍金屬構(gòu)件的電鍍過程。

通常情況下，在陽極氧化工序之前需要對金屬構(gòu)件利用酸堿進行除油，在陽極氧化之后，則需要對鍍件金屬構(gòu)件進行表面封孔處理。目前，大多數(shù)的電鍍企業(yè)多采用醋酸鎳作為封孔劑。在此過程中，企業(yè)會產(chǎn)生大量的除油廢水、酸堿廢水及含鎳廢水等。這些廢水中含有國家嚴格控制的一類污染物鎳，因此必須要經(jīng)過妥善處理后才能排放。

南通某科技有限公司在生產(chǎn)過程會產(chǎn)生一定量的陽極廢水，廢水中主要含酸堿、磷酸鹽、油脂及封孔工段微量鎳金屬離子等污染成分。受企業(yè)委托，對該企業(yè)的廢水處理進行了設(shè)計及調(diào)試工作。

1、項目概況

該企業(yè)廢水可以分為含鎳廢水與酸堿含油廢水兩種。其中含鎳廢水主要來自封孔鎳廢水，排放量為30m3/d，主要污染物為Ni2+，其質(zhì)量濃度為3~25mg/L，pH為6~8;酸堿含油廢水主要來自前處理陽極廢水，排放量為390m3/d，主要污染物為酸堿、COD、TP、SS、表面活性劑及油脂等，該廢水的COD為200~400mg/L，pH為2~5，SS為150~220mg/L，TP為50~350mg/L，石油類質(zhì)量濃度在80~150mg/L。含油廢水中的油脂主要為企業(yè)使用的機械油、切削油等。

該企業(yè)廢水經(jīng)過處理后，要求廢水排放指標穩(wěn)定達到國家《污水綜合排放標準》(GB8978—1996)二級排放標準，即pH為6~9，COD≤100mg/L，SS≤70mg/L，石油類≤5mg/L，色度≤50mg/L，總鎳達到《電鍍污染物排放標準》(GB21900—2008)表2標準，即總鎳≤0.5mg/L，實現(xiàn)約70%的出水回用，余下30%的出水接入市政污水管網(wǎng)到集中污水處理廠進行深度處理。

2、工藝流程

根據(jù)實際廢水特征和處理要求，工程設(shè)計工藝分兩步走，第一步，首先對封孔含鎳廢水及酸堿含油廢水進行預(yù)處理，具體流程如圖1所示。

對封孔含鎳廢水的處理主要是利用混凝化學(xué)法去除廢水中大部分的二價鎳離子，出水進入后續(xù)綜合廢水調(diào)節(jié)池。對酸堿含油廢水，由于該廢水中的油脂多與表面活性劑等混雜在一起，其相對密度小于1，在靜態(tài)下可浮于水面上，因此，首先通過隔油池將廢水中大部分的油脂類物質(zhì)除去后，再進行后續(xù)的深度處理。

兩種廢水經(jīng)預(yù)處理后，均進入后續(xù)的綜合廢水調(diào)節(jié)池進行深度處理，具體工藝流程如圖2所示。

預(yù)處理后的廢水在調(diào)節(jié)池經(jīng)水質(zhì)水量調(diào)節(jié)后，通過混凝及絮凝去除其中的大部分有機物，再經(jīng)過過濾器和UF過濾系統(tǒng)后，出水分為兩部分，其中約70%的廢水經(jīng)精密過濾器、兩級反滲透系統(tǒng)處理后可實現(xiàn)中水回用。其余約30%的廢水經(jīng)過混凝、絮凝、氣浮和砂濾后，達標排放。

延伸閱讀：

3.1、含鎳廢水處理

(1)均質(zhì)池1。尺寸6.4m×3.0m×2.7m，有效容積46m3，采用鋼混+內(nèi)壁玻璃鋼防腐。數(shù)量1座。設(shè)耐酸堿自吸泵2臺(KB-40013L，廣東國寶)，羅茨風(fēng)機1臺(TF-50，昆山大風(fēng))。

(2)混凝池1。以儀器監(jiān)控由定量加藥機投加NaOH，控制pH9~10，池體內(nèi)產(chǎn)生氫氧化鎳沉淀，投加混凝劑后，生成初級絮凝體。尺寸1.2m×1.2m×2.0m，有效容積2.2m3，采用鋼混+內(nèi)壁玻璃鋼防腐。數(shù)量1座。設(shè)LCD數(shù)顯pH控制器1個(PC-350，昆山SUNTEX)，機械隔膜定量式加藥機2臺(BX-50，日本NIKKISO)，液下不銹鋼攪拌機1臺(杭州東霸)。

(3)絮凝池1。投加助凝劑PAM，助凝劑起吸附架橋作用，將初級絮凝體逐步聚集成易于沉淀的大型絮體。尺寸1.2m×1.2m×2.0m，有效容積2.2m3，采用鋼混+內(nèi)壁玻璃鋼防腐。數(shù)量1座。設(shè)機械隔膜定量式加藥機1臺(BX-50，日本NIKKISO)，液下不銹鋼攪拌機1臺(杭州東霸)。

(4)鎳系沉淀池。提供靜置環(huán)境進行泥水分離。上清液進入后續(xù)綜合廢水調(diào)節(jié)池，下沉污泥排至污泥濃縮池。尺寸2.5m×2.5m×4.7m，有效容積25m3，采用鋼混+內(nèi)壁玻璃鋼防腐。數(shù)量1座。

3.2、酸堿含油廢水處理

(1)均質(zhì)池2。尺寸6.4mm×4.0m×2.7m，有效容積60m3，采用鋼混+內(nèi)壁玻璃鋼防腐。數(shù)量1座。設(shè)耐酸堿自吸泵2臺(KB-40012L，廣東國寶)。

(2)三聯(lián)隔油池。利用油類物質(zhì)的密度一般都小于水且不親水性的原理，依靠油水密度差將油從水中分離。池體上部設(shè)置集油管，收集浮油并將其導(dǎo)出池外。隔油池出水進入后續(xù)綜合廢水調(diào)節(jié)池。尺寸4.0m×2.0m×2.5mm，其有效容積16m3，采用鋼混+內(nèi)壁玻璃鋼防腐。數(shù)量1座。

3.3、陽極氧化綜合廢水處理

(1)綜合廢水調(diào)節(jié)池。尺寸24.0m×6.4m×2.7m，有效容積370m3，采用鋼混+內(nèi)壁玻璃鋼防腐。數(shù)量1座。設(shè)耐酸堿自吸泵2臺(KB-50052H，廣東國寶)，液下不銹鋼攪拌機1臺(杭州東霸)。

(2)混凝池2。尺寸3.0m×3.0m×4.0m，有效容積為32m3，采用鋼混+內(nèi)壁玻璃鋼防腐。數(shù)量1座。設(shè)LCD數(shù)顯pH控制器1個(PC-350，昆山SUNTEX)，機械隔膜定量式加藥機2臺(AHA-41，日本NIKKISO)，液下不銹鋼攪拌機1臺(杭州東霸)。

(3)絮凝池2。尺寸3.0m×3.0m×4.0m，有效容積32m3，采用鋼混+內(nèi)壁玻璃鋼防腐。數(shù)量1座。機械隔膜定量式加藥機1臺(AHA-41，日本NIKKISO)，液下不銹鋼攪拌機1臺(杭州東霸)。

(4)初沉池。尺寸2.5m×2.5m×4.7mm，有效容積25m3，采用鋼混+內(nèi)壁玻璃鋼防腐。數(shù)量1座。設(shè)直徑50mm的PP材質(zhì)斜管1套(無錫永誠)。

(5)暫存池1。用以暫存廢水，供后段使用。尺寸3.4m×3.0m×2.7m，有效容積24m3，采用鋼混+內(nèi)壁玻璃鋼防腐。數(shù)量1座。設(shè)耐酸堿自吸泵2臺(KB-50052H，廣東國寶)。

(6)袋式過濾器。截留廢水中殘存的懸浮物，可去除20μm以上的懸浮物，以保護后續(xù)超濾膜。尺寸D300mm×750mm，SUS304外殼，直立式結(jié)構(gòu)。數(shù)量2套。

(7)UF過濾系統(tǒng)。超濾濾芯采用PP材質(zhì)的平均過濾孔徑為0.1μm的中空纖維膜，去除細菌率接近100%，可去除水中5~50nm的乳化油、膠體等雜質(zhì)。采用精密保安濾器作為超濾膜系統(tǒng)的保護裝置。反沖洗水采用加酸堿及NaClO的混合液，反沖洗后的水進入鎳系均質(zhì)池1重新處理。數(shù)量3組，每組內(nèi)膽采用可更換式低壓超濾膜22支(昆山T-Filter)。設(shè)計進水量15m3/h。

3.4、達標排放廢水設(shè)施

(1)混凝池3。以儀器監(jiān)控由定量加藥機投加NaOH，控制pH為10~11，同時投加混凝劑PAC。尺寸3.0m×3.0m×4.0mm，有效容積32m3，采用鋼混+內(nèi)壁玻璃鋼防腐。數(shù)量1座。設(shè)LCD數(shù)顯pH控制器1個(PC-350，昆山SUNTEX)，機械隔膜定量式加藥機2臺(AHA-41，日本NIKKISO)，液下不銹鋼攪拌機1臺(杭州東霸)。

(2)絮凝池3。投加助凝劑PAM。尺寸3.0m×3.0m×4.0m，有效容積32m3，采用鋼混+內(nèi)壁玻璃鋼防腐。數(shù)量1座。設(shè)機械隔膜定量式加藥機1臺(AHA-41，日本NIKKISO)，液下不銹鋼攪拌機1臺(杭州東霸)。

(3)氣浮池。尺寸6.8m×3.4m×2.0m，有效容積35m3，采用鋼混+內(nèi)壁玻璃鋼防腐。數(shù)量1座。設(shè)氣壓罐1個(D1.0m×2.5m)，水面設(shè)刮渣機1臺，空壓機1臺(VA-80，1.5kW，上海復(fù)盛)、溶氣泵1臺(1.5kW)，刮渣機1臺(橡膠帶，東霸減速機，0.8kW)。

(4)砂濾塔。過濾去除氣浮出水夾帶的懸浮雜質(zhì)，確保出水達排放標準。尺寸為D2.6m×1.8m。采用鋼混+內(nèi)壁玻璃鋼防腐。數(shù)量1座。

(5)計量渠。尺寸2.75m×0.30×0.40m。數(shù)量1座，磚砌，內(nèi)表面貼瓷磚。設(shè)超聲波數(shù)字累積式流量計1臺(太倉景程)。

3.5、中水回用處理設(shè)施

(1)精密過濾器。截留廢水中殘存的懸浮物，降低水中殘存的雜質(zhì)，以保護RO膜免于堵塞。精密過濾器進出口設(shè)壓強指示表，當壓差增大到設(shè)定值時更換濾芯。尺寸D0.40m×1.33m，數(shù)量1套，SUS304材質(zhì)，過濾精度100μm。

(2)一級RO系統(tǒng)。設(shè)置8040-5A高壓管殼6支(昆山宏冠)，8040廢水專用膜30支(昆山宏冠)，3組流量計，水質(zhì)計2組，自動控制盤1組。設(shè)計進水量20m3/h。設(shè)輕型立式多級離心加壓泵1臺(CDL32-100，杭州南方)。濃縮液進入綜合廢水調(diào)節(jié)池重新處理。

(3)二級RO系統(tǒng)。進一步濃縮一級RO系統(tǒng)濃縮液，清液進入中水回用水池，濃縮液進入綜合廢水調(diào)節(jié)池重新處理。設(shè)置8040-6A高壓管殼2支(昆山宏冠)，8040廢水專用膜12支(昆山宏冠)，3組流量計，水質(zhì)計2組，自動控制盤1組。設(shè)計進水量20m3/h。設(shè)輕型立式多級離心加壓泵1臺(CDL16-12，杭州南方)。

(4)中水回用水池。中水回用水池進水的電導(dǎo)率要求不大于30μS/cm，用于后續(xù)清洗及初級純水用水。尺寸22.3m×6.4m×2.7m，有效容積420m3，采用鋼混+內(nèi)壁玻璃鋼防腐。數(shù)量1座。設(shè)輕型臥式多級離心泵2臺(CHL20-30，杭州南方)。

3.6、污泥處理設(shè)施

所有沉淀池的污泥集中排放至污泥濃縮池，再經(jīng)污泥脫水機壓制成泥餅后，委托有資質(zhì)單位無害化處理。污泥濃縮池尺寸為9.0m×6.4m×4.7m，有效容積253m3，采用鋼混+內(nèi)壁玻璃鋼防腐。數(shù)量1座。設(shè)氣動雙隔膜式污泥泵3臺(德國VERDER)，單級風(fēng)冷式空壓機1臺(最大風(fēng)壓7MPa，上海復(fù)盛)，半自動廂式污泥脫水機2臺(PP板框，XMY30/800-UB，杭州永昌)，雙帶濾式污泥脫水機1組(濾布寬1m，2.87kW，上海元昌)。

4、系統(tǒng)調(diào)試及運行結(jié)果分析

4.1、含鎳廢水調(diào)試

由于在陽極電鍍過程中產(chǎn)生的封孔含鎳廢水的pH呈酸性，因此，首先采用強堿NaOH將其調(diào)至堿性，并加入聚合氯化鋁PAC，通過機械攪拌使廢水中的鎳離子形成氫氧化鎳的絮狀物，而后在絮凝池內(nèi)加入高分子絮凝劑PAM，緩慢攪拌后會有較大的絮狀物礬花形成，隨后通過后續(xù)的鎳系沉淀池將大部分鎳以氫氧化物的形式除去。

在該過程中，要特別注意重金屬離子沉淀的起始濃度和起始pH。對Ni2+而言，其沉淀起始質(zhì)量濃度為3mg/L，初始沉淀的pH約在7.8，當pH達到9.3時開始出現(xiàn)大量沉淀。Ni2+濃度過低時，pH需要適當調(diào)高。如采用氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH，通常可根據(jù)廢液中Ni2+的濃度，將廢水的pH調(diào)至8.5~9.5，使Ni2+質(zhì)量濃度降低到1.0mg/L以下。如把pH調(diào)至9.5~11.0時，Ni2+去除得更徹底[3]。為了降低人工操作的煩瑣及誤差，通常將含鎳廢水的pH調(diào)至9~10即可，此時，可去除廢水中大部分的Ni2+，出水中Ni2+質(zhì)量濃度在2.0mg/L以下。再經(jīng)后續(xù)的物化及兩級RO系統(tǒng)處理后，系統(tǒng)出水中的Ni2+質(zhì)量濃度可穩(wěn)定達到0.5mg/L以下。

另外，如果廢水中存在有大量的硫酸鹽、氟化物或磷酸鹽需要同時沉淀時，使用石灰乳液作為沉淀劑更為宜。從鎳系沉淀池排出的污泥，必須要單獨處理，不能與其他的污泥混合處理。通常采用污泥脫水機將含鎳污泥脫水后，單獨委外處理。

4.2、酸堿及含油廢水調(diào)試

該廢水中除了酸堿以外，更多的是一些表面活性劑及各類油脂，導(dǎo)致該廢水的COD較高。該廢水中的油脂類物質(zhì)主要是金屬構(gòu)件在切削、碾磨、清洗等過程中添加的各類機械油、除銹劑、切削油、表面活性劑、石蠟等。這類油脂主要以乳化液狀態(tài)存在。在進行后續(xù)處理之前，首先利用油比水輕的原理，在隔油池中將含油廢水中的油脂類物質(zhì)從水中分離出來。

在均質(zhì)池內(nèi)加入少量的稀硫酸(質(zhì)量分數(shù)控制在5%左右)，可實現(xiàn)酸化破乳，然后廢水進入后續(xù)重力斜板式三聯(lián)隔油池，可去除直徑在10~100μm的浮油，除油率在60%~80%。

4.3、綜合廢水處理調(diào)試

對預(yù)處理后的綜合污水，首先采用化學(xué)混凝沉淀法進行處理。以儀器監(jiān)控由定量加藥機投加NaOH和Ca(OH)2，控制pH10~11，同時投加混凝劑PAC，會有初級絮凝體氫氧化物和磷酸鈣鹽產(chǎn)生。然后在絮凝池內(nèi)定量投加助凝劑PAM，緩慢攪拌后可進一步增大絮凝物的體積。產(chǎn)生的沉淀物排至污泥濃縮池進行壓濾。綜合污水經(jīng)過袋式過濾及UF過濾后，70%廢水采用兩級反滲透系統(tǒng)進行處理，其余30%廢水則采用混凝沉淀法進行化學(xué)深度處理。在調(diào)試過程中，對兩級RO膜系統(tǒng)進行了一周的連續(xù)檢測，運行狀況如表1所示。

表1反滲透系統(tǒng)運行參數(shù)及處理效果

結(jié)果表明，系統(tǒng)經(jīng)過半年的運行，出水電導(dǎo)率始終維持在25μS/cm以下，反滲透膜對廢水中殘余重金屬鎳離子具有較好的截留效果，達80%以上。

5、系統(tǒng)處理效果及討論

5.1、運行效果

該工程經(jīng)過一段時間的調(diào)試后，系統(tǒng)運行情況良好，處理效果可靠，出水水質(zhì)達到了國家《污水綜合排放標準》(GB8978—1996)二級排放標準，其中總鎳達到《電鍍污染物排放標準》(GB21900—2008)表2標準，實現(xiàn)了約70%的出水回用目標。

5.2、投資與運行費用

工程總投資約360萬元，運行費用主要包括：電費、藥費、耗材費、人工費等，運行成本約7.9元/m3。

6、結(jié)論

(1)陽極氧化廢水含有一類污染物重金屬鎳及油脂，其廢水成分較為復(fù)雜，治理方法難以統(tǒng)一。本工程先采用對含鎳廢水預(yù)處理，再與預(yù)處理后的酸堿含油廢水混合后進行深度處理，使得含鎳廢水達到很好的處理效果，工藝具有較高的可行性。

(2)在去除陽極氧化廢水中重金屬鎳的過程中，要加強對廢水預(yù)處理時pH的準確控制，使鎳在進入后續(xù)的RO等系統(tǒng)之前能實現(xiàn)較高的去除率，如此才能穩(wěn)定確保回用水及排放出水中鎳的質(zhì)量濃度在0.5mg/L以下。

(3)該套廢水處理、中水回收設(shè)計方案，可以使廢水回用率達70%以上，廢水排放指標穩(wěn)定達到國家《污水綜合排放標準》(GB8978—1996)二級排放標準，并使鎳達到《電鍍污染物排放標準》(GB21900—2008)表2標準，很好地保護了周邊的生態(tài)環(huán)境，提高了廢水的利用率，響應(yīng)了國家節(jié)能減排的政策。

本文作者：郭永福,梁柱,馮冬燕,溫猛,王雨,吳偉,白仁碧