电镀废水处理回用研究展望

张文清，封宇松

（天津渤化环境修复股份有限公司，天津 300480）

电镀废水处理回用研究展望

张文清，封宇松

（天津渤化环境修复股份有限公司，天津 300480）

概述了电镀废水的来源、组成及危害并对电镀废水的几种处理方法作了介绍，对电镀废水膜试验做了总结和说明。

电镀废水；重金属；废水处理

1　电镀废水的来源和组成

电镀废水主要来源于电镀前处理除锈、除油、电镀出光及钝化后水道清洗环节，各类镀件的漂洗废水，地面冲洗废水，镀液过滤和废镀液，冲洗极板以及镀液槽泄漏或操作管理不善而引起各种槽液和废水的“跑、冒、滴、漏”，另外还有化验排放水和废水处理过程中自用水的排放。

电镀镀件的漂洗废水，是电镀废水的主要来源，占车间废水排放量的80%以上，废水中大部分的污染物质是镀件表面的附着液在漂洗时带入的，镀件漂洗废水主要污染物质浓度范围见表1。

镀液过滤用水和废镀液是电镀废水的另一个来源，约占车间的10%左右，镀液过滤产生的废水主要是在镀液过滤过程中滴漏的镀液，以及在过程前后冲洗过滤机过滤介质，电镀槽等的排放水，废镀液包括清理镀槽时排出的残夜，老化的废镀液、退镀液和受污染严重的废弃槽液等，这部分废液的浓度高，如果直接排放，则造成更为严重的环境污染，因此应尽可能收集起来进行净化回收，几种主要电镀废液的组分见表2。

表1　镀层漂洗水中主要污染物

表2　几种主要电镀废液的重金属组分浓度

总体来说，电镀废水的水质、水量与电镀生产的工艺条件、生产负荷、操作管理以及企业用水方式等多种因素有关。水质复杂、成分不易控制，除了含有各种金属离子外，还含有各类酸性物质和碱性物质，或者如［Au（CN）2］、［Cd（CN）4］、［Cu（P2O7）2］等复杂的银离子络合物。一般综合电镀废水中铜和镍是以各种铜盐、镍盐离子以及［Cu（CN）2］-、［Cu（CN）3］2-、［Cu（P2O7）2］6-等及镍氨络合离子形式存在，具体各组分含量见表3。

表3　电镀废水中各组分含量

2　电镀废水的危害

电镀废水中的主要的污染物为各种金属离子，常见的有 Cr、Cu、Ni、Zn、Pb、Cd、Hg、Fe、Mn、Sn、Au、Ag等；其次是酸性和碱性物质如；盐酸、磷酸、硝酸和氢氧化钠、碳酸钠等酸碱类物质。另外还含有剧毒物质氰化物。这些污染物本身或其化合物在一定条件下对生物都有一定的毒害性，甚至有些存在致癌的危险。比如铬、铜、镉可导致肺癌，镉还可以引起前列腺癌和骨痛病，镉和铅在人体内有积蓄作用，长期摄入会引起慢性中毒，氰化物是剧毒物质，急性氰化物中毒可抑制细胞呼吸，造成人体组织严重缺氧，继而因窒息死亡，而且氰化物中毒治愈后，还可能引发神经系统后遗症。镉、铬、铅、镍四中物质均为国家一类有害物质，最高允许排放浓度分别为0.1 mg/L、0.5 mg/L、1.0 mg/L、1.0 mg/L。铜、锌、氰是国家二类有害物质，最高允许排放浓度分别为0.5 mg/L、2.0 mg/L、0.5 mg/L（GB8978-1996污水综合排放标准一类标准）。

3　电镀废水中铬、铜和镍处理研究现状及分析

对于电镀废水中铬、铜和镍的去除一般有化学沉淀法、铁氧体法、螯合沉淀法、离子交换、电解、反渗透、电渗析以及活性炭吸附法、膜生物反应等方法。

（1）化学沉淀法

在处理含铜、含镍电镀废水时，通常向废水中投加的沉淀剂有石灰、氢氧化钠、硫化物以及硫化氨基甲酸二甲酯（DTC）等。其中Cu2+、Ni2+生成沉淀去除。Cr6+先采用亚硫酸氢钠完全还原为Cr3+，然后Cr3+、Ni2+、Cu2+、Zn2+等重金属离子均单独控制在不同的最佳pH值范围内，分别独立投加氢氧化钠+PAC+ PAM+重金属去除剂完全沉淀去除。

化学沉淀法处理含铬、铜、含镍电镀废水简便有效，处理水量大、药剂使用量大，运行过程繁琐，需要不断调节pH值且固液分离不佳，产生大量含有重金属的泥渣造成二次污染，是电镀重金属废水处理中不可为之而为之的方法，尤其是处理后无法回收重金属资源。

（2）混凝沉淀法

混凝沉淀又称之为絮凝沉淀，是指在一定条件下，加入合适的絮凝剂，通过反应脱稳、凝聚吸附、絮凝架桥、卷扫等过程，使污染物颗粒与絮凝剂颗粒互相粘合形成更大颗粒的絮凝体，再经过气浮或沉淀把污染物从废水中分离出来。是水处理的重要方法之一，是电镀废水处理中应用较多的一个技术环节。目前在电镀重金属废水处理中，絮凝沉淀法研究较多的是高分子重金属絮凝剂。其中较有代表性的是聚合氯化铝（PAC），聚丙烯酰胺（PAM）是一种水溶性高分子聚合物质，具有亲水性很强的螯合形成基，可与水中的金属离子选择性的反应生成不溶于水的金属络合物。

（3）离子交换法

离子交换法主要是利用离子交换树脂中的交换离子同电镀废水中的某些离子进行交换而将其去除，从而使废水得到净化的方法。在国内外主要被应用于电镀废水重金属离子的回收上，中国从二十世纪六十年代才开始离子交换技术研究，到七十年代末迫于环境问题才得到了较大的发展。二十世纪七十年代中期上海光明电镀厂首先用离子交换法处理含铬废水，此后离子交换树脂法曾经一度在中国电镀行业被广泛应用。

（4）电解法

电解法对工业废水的净化机理主要是氧化、还原、凝聚和气浮，所以电解法主要是通过氧化、还原、中和、凝聚、气浮这几种化学反应和物理变化综合作用使污水得到净化。它是电镀废水处理方法中比较成熟的处理技术，污泥的生成量较少，可有效去除并回收重金属离子，是治理电镀废水、回收重金属资源的有效方法之一。因为在处理废水时无需很多化学药品、占地面积小、管理方便、后处理简单、污泥量少而被称为清洁处理法。不过用于处理电镀废水成本太高，一般企业负担不起。

（5）膜分离法

膜分离法主要是利用特定膜材料的透过性能，在一定驱动力的作用下，实现对水中颗粒、胶体、分子或粒子的分离。主要用于处理电镀废水的膜分离技术主要有反渗透（RO）、电渗析（ED）、液膜法（LM）纳滤（NF）、微滤（MF）和超滤（UF）。最早应用于电镀废水处理的膜分离技术是反渗透和电渗析。膜分离技术由于去除率高，选择性强，在常温下操作无相态变化，能耗低、污染小，自动化程度高等优点，是一项很有前景的电镀废水处理技术，它不仅能很好地去除分离电镀废水中的重金属离子，而且可以浓缩重金属离子并回收铜、锌、镍、金、银等贵金属离子，可产生很高的经济效益。

美国、日本的绝大部分电镀厂均采用膜分离技术回收镍和铜。此外，意大利和德国的电镀企业均采用膜分离技术处理电镀废水并回收镍、铜、三价铬等。中国最早应用膜分离技术处理电镀废水是1976年开始采用膜分离技术处理电镀镍废水和回收镍，但真正大规模应用的项目是2000年长沙力元新材料股份有限公司采用膜集成技术回收电镀泡沫镍废水中的镍和水。但将铬、铜、镍全部回收，废水回用的成熟项目还比较少，随着环保投入的加大和环保治理的加强，各大电镀企业正在投入新的膜技术重金属回收和废水处理回用。

（6）生物法

根据生物去除重金属离子的机理不同，生物法可分为生物絮凝法、生物吸附法、生物化学法以及植物修复法。国内利用微生物法处理电镀废水的研究始于八十年代，中科院成都生物研究所的李福德、吴乾菁等在微生物净化去除电镀废水重金属离子的基础研究、小试、中试的基础上，设计了微生物处理电镀废水及污泥的新工艺。工程运行结果表明，该系统稳定、安全可靠，微生物对废水组分、金属离子浓度以及pH值的变化适应性较强，对各种金属离子的一次净化率达99.9%以上，处理后水中六价铬、锌、镍、镉、COD、SS、pH和色度等均低于国家GB8978-1996污水综合排放标准，且工艺流程简单，投资少，无二次污染。

但是采用微生物处理重金属废水在生化处理设施和废水处理工艺的设计、微生物菌种的驯化培养等方面存在一定的困难，尤其是不能确定处理后产生的含有重金属的微生物菌体是否会对环境造成更严重的二次污染以及沉淀污泥如何处置等问题，所以一般的生物法处理电镀废水还只是处于实验室研究阶段，其工业应用性有待进一步确认。

4　电镀重金属废水处理技术发展趋势

总体来说，对于成分复杂、组分含量差异大且废水量大，甚至有机负荷高的电镀废水而言，用单一的处理技术或方法是很难达到较好的处理效果。在如此众多的废水处理技术中，唯有成本适当、处理过程简单、处理效果好、回收效益高、节约资源、不造成二次污染并可以美化环境的技术才是电镀重金属废水处理技术的发展趋势。

所以现阶段为了电镀行业的可持续发展，多种优势技术的组合使用或物理、化学、生物三种技术工艺相互结合的一体化集成技术将是电镀废水处理的未来发展趋势。比如化学法—离子交换、化学法—膜分离技术、生物膜—电解法、生物吸附—膜萃取技术、高梯度磁分离—铁氧体法、络合—超滤—三维电极电解、高分子印迹—离子交换法等组合工艺，其中化学沉淀法、絮凝法与膜分离技术的组合因其经济适用性较受研究者们的关注。在电镀废水处理方面进行了阶段性中试，采用化学沉淀法、絮凝法和膜技术结合起来，回用水水质达到并稳定在电导率10 μs/cm以下，废水处理回用技术环节已经得到有效突破，回收率可达65%以上，浓水重金属已经达到无检出水平，减少污水的总排放量，减少了对水体的污染，但浓水含盐去除试验正在进行中。

所以为了实现电镀行业的环境保护和资源回收再利用的双重效益，膜分离技术作为电镀废水处理技术中的“绿色环保技术”，是电镀废水处理最有发展前景的技术之一，是符合电镀行业的可持续发展要求的。在膜技术的推广应用中，存在着膜组件昂贵、使用过程中膜的污染以及通量下降等问题，但随着膜分离技术在废水处理领域研究的进一步深入，新型膜材料和膜制造工艺将不断涌现，性能优良、价格低廉的过滤膜及膜组件也将随之产生，同时膜技术与其他技术的集成、耦合也将进一步扩大膜技术在电镀废水治理中的工业应用性，膜分离技术也正在趋向于工业化应用。

Prospect of electroplating wastewater treatment and reuse

ZHANG Wen-qing，FENG Yu-song
（BCER Environmental Remediation Co.Ltd.，Tianjin 300480，China）

This article summarizes the source and composition of electroplating wastewater，the harm of electroplating wastewater，and introduces several treatment methods of electroplating wastewater.And the electroplating wastewater membrane test is summarized and explained.

electroplating wastewater；heavy metal；wastewater treatment

TQ085

B

1009-1785（2016）08-0043-03

2016-07-22