电镀废水处理及回用工艺实例探讨

　　摘要：本文结合电镀废水处理工艺实例，对电镀废水的处理工艺路线进行了说明，对废水回用技术路线进行了着重介绍。该工艺运行效果稳定，能承受较高负荷冲击，出水水质能达到国家排放标准，废水回用率能达到当地政府的规定，回用水质符合生产要求。

　　关键词：电镀废水;含锌废水;钝化废水;废水回用;反渗透;

　　Abstract: In this paper, instancing the electroplating wastewater treatment process, the author describes the technology route of the electroplating wastewater treatment, focusing on the introduction of technology route of wastewater reuse. This techonlogy is with stable operation effect, can withstand high load shock, makes the water quality achieve the national emission standards, wastewater reuse rate reach the local government regulations, and reuse water quality meet the production requirements.

　　Key words: electroplating wastewater; zinc containned wastewater; passivation wastewater; wastewater reuse; reverse osmosis

　　中图分类号：TE992.2 文献标识码：A 文章编号：2095-2104(2012)

　　1.概况

　　某电镀厂主要排放酸碱废水、含锌废水和含铬废水。其中酸碱废水来自工件除油浸蚀工序的清洗水和车间地坪冲洗，以及生产工序中的“跑冒滴漏”，水量为1300m3/d，主要污染物成分为酸、碱、有机物、油脂等，pH值3~6，CODcr<1000mg/L;含锌废水来自电碱性镀锌生产工序的清洗水，水量为700m3/d，污染物主要为锌离子和多种添加剂，其中Zn2+≤50mg/L;含铬废水来自钝化工艺清洗水，排放量为600m3/d，主要污染物为Cr3+，浓度为10~50mg/L，pH值4~6。三类废水经专用管道分类收集后提升至相应的处理系统中进行物化处理和生化处理，其中，酸碱废水经生化处理水质达标后，部分废水经计量回用;含锌废水和含铬废水经处理后不外排，回用至生产工序。废水回用系统采用“预处理+超滤+反渗透”处理路线，废水经深度处理后回用至水质要求严格的生产工艺中。经处理后排放的废水水质可达到国家《电镀污染物排放标准》，废水回用率达到当地政府规定的60%，即1560m3/d，回用水水质电导率<10μs/cm，符合生产要求。

　　2.处理工艺路线

　　现阶段工程中运用的电镀废水处理工艺是比较成熟的工艺，通常将含有各种不同重金属的废水进行单独分类收集后处理。

　　2.1含铬废水处理 该厂排放的钝化废水pH4~6，主要含毒性较低的三价铬离子，不需投加还原剂。投加Ca(OH)2和烧碱将废水pH值调节至8.5~9，反应时间30min，形成Cr(OH)3沉淀，后续投加絮凝剂进行沉淀过滤处理，出水总铬低于排放标准。本工程中的含铬废水处理达标后不对外排放，直接回用至前处理工序，实现零排放。

　　2.2含锌废水处理 该厂采用的碱性镀锌工艺，排放的废水呈碱性，锌离子浓度不超过50mg/L，采用化学沉淀法处理该废水具有节省投资、效果稳定等优点。由于锌的氢氧化物不溶于水，能溶解于强酸和强碱[1]，采用化学法处理时须严格控制pH在8.5~9之间，故药剂投加采用计量泵与pH仪联动精确控制方式，反应时间控制在30min左右，沉淀过滤后的水可稳定达到排放标准。

　　2.3酸碱废水处理 酸碱废水来自工件除油除锈工序的清洗水，污染物成分为酸、碱、添加剂、油脂、重金属离子等。此类废水pH值在3~6左右，CODcr含量很高，生化性差，一般通过化学沉淀法和直接生化处理难以达到排放标准。本工程酸碱废水排放量大，采用复合床内电解装置处理此类废水具有运行费用节省，效果好等优点。

　　复合床内电解的原理是充分利用铁、碳形成的微电池产生“内电解”作用原理所引起的电化学反应，同时也发生化学反应和物理作用(包括催化、氧化还原、置换、絮凝、吸附、共沉等多种处理原理的综合效果)。酸性条件下，铁碳混合物在电解质溶液中，两者间会产生原电池效应发生电极反应，

　　阳极：Fe - 2e → Fe2+ (Fe2+/Fe)= -0.44V

　　阴极：2H+ + 2e→ H2↑ (H+/H2)= 0.0V

　　有氧存在时：

　　O2 + 4H+ + 4e → 2 H2O (O2)=1.23V

　　O2 + 2H2O + 4e → 4OH- (O2/OH-)=0.41V

　　= - =1.23 - (-0.44)=1.67V

　　电极反应的产物具有较高的化学活性，反应中产生的大量初生态Fe2+和原子H具有高化学活性，能改变废水中许多有机物的结构和特性，使有机物发生断链、开环等作用[2]。反应产生的Fe2+，在碱性条件下(pH8~9)，最终生成Fe(OH)2和Fe(OH)3都是很好的絮凝剂和吸附剂，能提高废水处理效果。

　　复合床内电解装置作为本废水处理系统中的关键技术，节省了药剂费用，同时克服了电极(填料)的钝化，内电解产生的部分Fe2+，在后续处理工艺中与H2O2组成芬顿体系，能更为彻底氧化有机物改善废水可生化性。

　　生物处理高浓度COD废水具有费用低，效果好，适应性强等优点，本工程中采用“水解酸化+接触氧化”工艺，其中水解酸化和接触氧化分别采用聚丙烯材质组合悬浮材料和纤维束组合悬挂填料。通过生化处理(HRT>12h)后的废水CODcr能稳定达到50mg/L以下。

　　3.废水回用技术路线

　　3.1废水回用工艺确定

　　目前，用于水的深度处理技术主要有反渗透和离子交换两种。离子交换树脂在水处理技术中具有可深度净化、效率高及能达到综合回收等优点 [3]。但当采用离子交换处理较大水量时，因再生操作频繁和复杂，再生废液处理难度大等问题限制了其被大范围应用。与离子交换相比，反渗透处理技术可连续操作，无再生废液，出水水质稳定，可实现PLC控制，越来越多的企业在废水回用和纯水制备中采用反渗透技术。

　　技术方法出水水质耗药剂能耗其他

　　离子交换法很好多少可回收重金属，操作复杂

　　反渗透好少大预处理要求严格，操作自动化程度高

　　3.2废水回用工艺简述

　　该厂排放的三种废水经物化处理和生化处理后经泵输送至回用水系统，其中含铬废水经处理达标后直接回用至前处理工序用水;部分生化处理达标后的酸碱废水和含锌废水经多级沉淀过滤后进入回用水系统。

　　回用水系统前处理装置中，经过处理达标后的废水泵入多介质过滤器，以截留除去水中的较大粒径悬浮物、不溶性有机物、胶质颗粒、微生物等杂质;活性炭过滤器可吸附水中的部分重金属离子和溶解性有机物，能够吸附前级过滤中无法去除的余氯，以防止后级膜组件受余氯的氧化而分解，进入膜组件的余氯要求<0.1mg/L。

　　即使通过炭滤、微滤后的废水杂质大为减少，也不能直接通过反渗透来制取回用水。微滤只能截留0.1~1μm之间的颗粒，能允许大分子有机物和溶解性固体通过。为减少反渗透膜清洗次数，延长反渗透膜的使用寿命，超滤作为可靠的反渗透前处理系统显得尤为重要。超滤膜可截留粒径大于膜孔的微粒和分子量30000~10000的大分子溶质，而无机离子和分子量小于5000的溶质能透过膜。

　　反渗透膜能够截留水中的各种金属离子、非金属离子、胶体和小分子有机物。反渗透膜对于无机离子，特别是对于废水中的二价和高价金属离子的分离率一般可达95%以上[4]。

　　本废水回用反渗透膜采用卷式抗污染膜，高压水泵采用变频启动方式，膜组件工作压力2.0kg/ cm2，出水电导率可保持<10μs/cm。

　　4.工艺特点

　　(1)合理的分类分流处理不同废水可减少药剂投加量，同时分类处理后产生的重金属污泥通过分类浓缩压滤，污泥含重金属较为单一，有利于回收利用。

　　(2)废水处理中采用了复合床内电解关键技术，能有效地去除有机物，降低CODcr，同时改善重金属转化和提高去除率。

　　(3)采用内电解与芬顿反应相结合技术，节省了化学药剂，同时提高了处理效果。

　　(4)超滤、反渗透的运用实现了废水回用60%的目的，提高了水资源循环利用率;多级过滤降低了膜组件堵塞和被氧化降解的几率。

　　(5)pH精控仪、超声流量计、COD测定仪、电导率仪等各种自动控制仪表，可编程控制技术(PLC)以及模拟显示系统等现代电气控制技术的应用，使该工程自动化程度高，设备运行、控制准确。

　　5.结语

　　随着国家节能减排政策的推进，广东等省份率先作出电镀废水回用率的规定，使废水回用技术成为今后废水治理的主体。然而国内建成、投入实际运行并取得经济效益的废水回用工程实例很少，投资大运行费用高成为制约废水回用的主要因素。如何降低设备投资和管理费用仍旧是今后电镀废水治理和回用首要解决的问题，回用工程设计中的诸多技术性问题还需经过工程实践来探索和完善。

　　参考文献：

　　[1]孟祥和,胡国飞.重金属废水处理[M]，北京：化学工业出版社，2005.128-129.

　　[2]全国第四届水处理大会资料组。全国第四届水处理大会论文集[C]，南京：东南大学出本社，2002:80-83.

　　[3]马荣骏.离子交换及其在废水处理中的应用[J].矿冶过程，1989,9(1)：65-68.

　　[4]雷乐成,杨岳平,汪大翚,李伟.污水回用新技术及工程设计[M]，北京：化学工业出版社，2002.383-389.