摘要：针对碱式碳酸镍生产过程中产生的废水处理进行了研究。采用强碱、助凝剂、重金属捕捉剂等多项组合方法来处理碱式碳酸镍生产废水，研究其处理效果与处理成本。从而得出一个科学、经济、环保的处理工艺，该工艺回收的Ｎｉ收益基本可以抵消试剂成本。
关键词：ｐＨ；重金属捕捉剂；聚丙烯酰胺；聚合氯化铝
工业碱式碳酸镍生产工艺一般为可溶性镍盐与纯碱反应，再经过陈化、过滤、洗涤、烘干、碾碎等工艺制成。在合成与洗涤过程中，因其中和ｐＨ为８．５～９．０，在此ｐＨ值下，镍不能完全沉淀，特别是在洗涤过程中，随着ｐＨ的降低，镍还会溶出。经分析，废水中含有较多的重金属Ｎｉ２＋，其含量达到５０～８０ｍｇ／Ｌ，含有重金属的废水处理方法一般为在碱性条件下，使其沉淀后分离，达到净化废水，回收重金属，再将废水排放或回收利用［１］。
１试验部分
１．１水质情况分析
用原子吸收分光光度计分析废水中的重金属杂质含量，并测量ｐＨ值，得出废水中重金属杂质分析结果见表１，对比《铜、镍、钴工业污染物排放标准》（ＧＢ２５４６７－２０１０）［２］中重金属综合排放标准（见表２），Ｎｉ超标严重，其余重金属杂质都合格，因此必须对废水中的重金属Ｎｉ分离后，才能排放。
１．２仪器与试剂
试验中用到的仪器有：ｐＨ计，原子吸收分光光度计。试验中用到的试剂有：ＮａＯＨ，由天津化工厂生产；聚丙烯酰胺（阴离子型）、聚合氯化铝、重金属捕捉剂，由深圳兴瑞环保有限公司提供。各试剂工业品市场价格为：ＮａＯＨ为２．５元／ｋｇ，聚丙烯酰胺（阴离子型）为２０元／ｋｇ，聚合氯化铝为１．７元／ｋｇ，重金属捕捉剂为１５元／ｋｇ。
１．３试验方法
试验前，先将各试剂配成一定浓度的溶液，ＮａＯＨ配成１０％，聚丙烯酰胺１‰，聚合氯化铝２０％，重金属捕捉剂１０％。每次试验时，取废水为１Ｌ，加入不同量的上述试剂溶液，搅拌一定时间后过滤，滤液用原子吸收分析Ｎｉ含量。
２结果与讨论
２．１用ＮａＯＨ调节
ｐＨ值使镍沉淀取１０００ｍＬ废水，往水溶液中加入ＮａＯＨ，调节至不同ｐＨ，分析不同ｐＨ下Ｎｉ在溶液中的浓度，结果见图１。从图１可以看出，在溶液ｐＨ≥１１．２，镍经沉淀含量可以降至０．５ｍｇ／Ｌ以下，但耗费的成本很高，每吨废水需要ＮａＯＨ５．７ｋｇ，主要原因是因为废水中含有大量的碳酸根，其会发生水解，水解平衡关系式为：ＣＯ２－３＋Ｈ２Ｏ→ＨＣＯ－３＋ＯＨ－，是一个缓冲体系。此法处理每吨废水仅ＮａＯＨ的成本就达１４．７５元，排放时还需要将废水ｐＨ值调至６～９之间，又需要耗费大量的ＨＣｌ或Ｈ２ＳＯ４，总成本超过２０元／ｔ废水。
２．２采用聚合氯化铝（ＰＡＣ）、聚丙烯酰胺（ＰＡＭ）、ＮａＯＨ组合处理
将废水用ＮａＯＨ调至不同ｐＨ，加入不同量的２０％聚合氯化铝，反应一定时间后加入１‰聚丙烯酰胺，过滤后用原子吸收分光光度计分析滤液中Ｎｉ含量，其结果如表３。从正交试验得出的结果是，ｐＨ是影响镍沉淀的最大因素，且在仅用ＰＡＣ、ＰＡＭ絮凝的情况下ｐＨ≤１０不能将镍沉淀至０．５ｍｇ／Ｌ以下。反应时间对镍沉淀影响较小，３０ｍｉｎ基本反应完全，ＰＡＭ加量基本无影响。
２．３采用重金属捕捉剂、聚合氯化铝（ＰＡＣ）、聚丙烯酰胺（ＰＡＭ）、ＮａＯＨ组合处理
试验方法：将废水用ＮａＯＨ调至ｐＨ＝９．０，加入２０％聚合氯化铝，１０％重金属捕捉剂溶液，反应３０ｍｉｎ后加入１‰聚丙烯酰胺，过滤后用原子吸收分光光度计分析滤液中Ｎｉ的含量，其结果如表４所示。从正交试验得出的结果是，加入重金属捕捉剂后，ｐＨ仍是影响镍沉淀的最大因素，其次为重金属捕捉剂的量，ＰＡＣ影响相对较小，得出最优条件是ｐＨ＝９．０，重金属捕捉剂０．２ｍＬ／Ｌ，ＰＡＣ１．５ｍＬ／Ｌ，ＰＡＭ１ｍＬ／Ｌ。将得出的最优条件再实验３次，最终Ｎｉ的浓度为０．３７ｍｇ／Ｌ，０．４３ｍｇ／Ｌ，０．４２ｍｇ／Ｌ，处理后的废水ｐＨ＝８．８５，８．９２，８．９４，符合排放标准。生产废水处理工艺的经济核算成本见表５。此外，每吨废水可以回收镍７０ｇ，以纯镍市值约１０万元／ｔ计，回收镍的价值按市值为纯金属镍的３０％～５０％计，即每吨水回收Ｎｉ价值约２．１～３．５元，基本可抵消处理时的试剂成本。
３结论
通过试验研究，得出一个最优的处理碱式碳酸镍生产废水工艺，是将废水用强碱调至ｐＨ＝９．０，每升废水加入２０％聚合氯化铝１．５ｍＬ，１０％重金属捕捉剂溶液０．２ｍＬ，反应３０ｍｉｎ后加入１‰聚丙烯酰胺１ｍＬ，过滤后即可排放。处理废水时试剂成本为２．８３元／ｔ，而回收的金属Ｎｉ价值可以基本抵消试剂成本。
参考文献
［１］吴健忠．论污水处理系统重金属废水处理工艺［Ｊ］．中国新技术新产品，２０１３（１）：１６０－１６１
［２］环境保护部，国家质量监督检验检疫总局．ＧＢ２５４６７－２０１０，铜、钴、镍工业污染物排放标准［Ｓ］．中国环境科学出版社，２０１０．
作者：叶为辉 龙长江 单位：江西省核工业地质局测试研究中心
