电镀废水回用及零排放处理分析

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摘要：根据电镀废水的水质水量特点，设计采用“化学预处理+膜系统+蒸发结晶”工艺处理电镀废水。工程稳定运行后，预处理系统出水Cr6+的质量浓度可以低至0.13mg/L；每天产生的回用水约225t，电导率可达424μS/cm，水质达到HB5472－91C类水标准。水处理费用约为9.7元/t，经济效益较好；系统运行稳定，自动化程度高，能真正实现电镀废水零排放。

关键词：电镀废水；预处理；回用；零排放

电镀利用电解原理在某些金属表面上镀上一薄层其他金属或合金，是金属表面的美容师[1]。在各种污染源中，电镀废水以其毒性大、排放量大等特点成为环保行业关注的重点[2]。因此电镀行业实行废水“回用”及“零排放”已成为发展的趋势。目前，电镀废水回用工艺大多是在采用物化法去除重金属离子等污染因子后，通过膜处理工艺达标回用，而膜浓水经过处理后达标排放或是经过蒸发浓缩回到镀槽。随着环保要求的不断提高，研究高效、经济、节能、环保的回用技术是电镀废水处理工艺的发展方向[3]。对某公司的电镀废水采用“化学预处理+膜系统+蒸发结晶”组合工艺进行处理，以实现电镀废水回收及真正的废水零排放。

1工艺设计

1.1设计条件。废水种类、处理量及水质情况如表1。设计每天运行时间为6h。回用水水质要求达到HB5472－91的C类水标准[4]。由于不同废水水质差异较大，因此对废水进行分类预处理后，混合经过膜系统进行深度处理，膜产水达到排放标准回到电镀生产线，膜浓水进行蒸发结晶处理，形成的晶体盐密封外运处理。1.2预处理。1.2.1工艺说明。预处理工艺流程见图1。1）含氰废水。含氰废水由调节池泵入2级破氰反应槽，2级分别投加氢氧化钠和稀硫酸调节pH后，再投入次氯酸钠进行氧化（一级破氰反应参数：pH=10～11，氧化还原电位ORP=0.30～0.35V；二级破氰反应参数：pH=7～8，ORP=0.60～0.65V），然后自流进入还原槽1，在此槽加入氢氧化钠调节pH在8.5左右，并加入还原剂NaHSO3将多余的NaClO进行还原。待和酸碱废水一起后续处理。2）地面冲洗废水。地面冲洗水泵入破氰槽2，通过投加次氯酸钠进行一级破氰反应（ORP=0.3V），而后废水混合到含铬调节池中，和含铬废水一起进行还原沉淀处理。3）含铬废水。混合地面冲洗水的含铬废水泵入还原槽2，先投加硫酸，调节pH在2.5～3.0；投加亚硫酸氢钠，使Cr6+被还原为Cr3+（ORP=0.23～0.27V）。然后进入反应槽，待和酸碱废水一起处理。4）综合处理。酸碱废水泵入反应槽，和经过前处理后的含氰、含铬和地面冲洗废水一起进行氢氧化物沉淀，通过投入氢氧化钠调整pH在8～9。而和进入絮凝反应槽中，通过聚合氯化铝（PAC）的吸附架桥作用，与生成的氢氧化物沉淀形成絮体，同时投加重金属捕捉剂，进一步去除剩余的金属离子，然后进入凝聚槽，加入PAM使絮体变大，通过斜管沉淀槽实现固液分离。上清液进入中间槽，然后进入砂滤罐，去除剩余的悬浮物，通过转移池进入膜预处理系统。5）污泥处理。斜管沉淀池污泥排入污泥池，然后用污泥泵送入压滤机脱水，形成可堆积泥饼，泥饼定期外运至环保指定地点。压滤机滤出水、滤布清洗水等排入地面冲洗水调节池待处理，防止二次污染。1.2.2主要设备。各废水调节池设计停留时间为8h，均为钢筋混凝土结构。反应槽体详细设计参数见表2。斜管沉淀槽设计水力表面负荷1.5m3/(m2•h)，材质为不锈钢306L，砂滤罐设计处理量为44m3/h，尺寸为准2.2mm×3.5mm，材质为碳钢衬胶。各提升泵按照设计流量和提升高度配置，过流材质为氟塑料或316L。1.3回用处理工艺。1.3.1工艺说明。回用处理工艺流程见图2。预处理后的废水经增压后进入自清洗过滤器，去除原水中大颗粒或有棱角的杂质和悬浮物。经超滤进一步过滤，产水通过板式换热器进入一级反渗透，浓水经过浓水反渗透膜进一步浓缩，一级和浓水反渗透膜的产水均进入回用水池，待回用到生产线。1.3.2主要设备配件。回用系统主要组件是超滤膜和反渗透膜。采用PVDF外压式超滤膜组件28支。每支膜有效过滤面积为40m2，运行跨膜压差为60～100kPa。一级RO膜采用BW30FR-400/34i聚酰胺卷式复合膜42支，设计出力44m3/h；浓水RO膜采用SW30HRLE-400聚酰胺卷式复合膜22支，设计出力11m3/h。1.4浓水处理工艺。1.4.1工艺说明。浓水池的浓水通过泵进入蒸发结晶系统的蒸发器，经过蒸发浓缩后进入结晶器，使浓液成为晶浆，再经过离心进行固液分离，母液回流至浓水池，晶体密封外运作固废处理，最终达到废水零排放的效果。1.4.2主要设备。此工程浓水处理工艺为MVR（机械再压缩式）蒸发结晶。所采用的压缩机蒸汽量设计为1.172t/h，功率为52kW；强制循环蒸发器的材质为TA2，蒸发量为1.172t/h，换热面积为129m2；结晶分离器和板式换热器均为TA2；所有配套泵根据水力平衡确定流量。

2运行效果

整套工艺系统大部分实现自动化运行，预处理系统、回用系统和浓水处理系统均发挥各自功能。每天8：00、10：00、13：30、15：30、17：00进行取样检测，连续1周的平均作为检测结果。运行效果详见表3和表4。设计以实现“废水零排放”为原则，废水处理后85%回用到生产工艺用水，经过工程实际运行，预处理后的水可以达到GB21900－2008要求[5]；且满足中水回用系统进水水质要求，中水系统处理后回用水水质可以达到HB5472－91的C类水标准。工程运行费用主要包括人工费、动力费、药剂费以及设备维保费（仪器仪表维护及反渗透膜折旧费等），合计约为9.7元/t，折合每天运行费用约为2550元。反渗透膜每天产淡水约225t，按自来水价3元/t计，每天节约水费约675元。

3结束语

通过“化学沉淀+一级反渗透+浓水反渗透”使电镀废水实现回收，同时利用“蒸发浓缩”工艺处理反渗透产生的浓缩液。反渗透回收率可达85%，所产生的浓缩液含盐量高、含水率低，从而降低蒸发浓缩系统的负荷，节约运行成本，且最终实现电镀废水的零排放。整套工艺自动化程度高，可保证长期稳定运行。预处理系统出水Cr6+的质量浓度可以低至0.13mg/L，回用水系统电导率可以达到424μS/cm。运行费用较低，水处理费用约为9.7元/t，每天产生的回用水约225t。

参考文献：

[1]姜玉娟,陈志强.电镀废水处理技术的研究进展[J].环境科学与管理,2015,40(3):45-48.

[2]李峰,吴欲,胡如南.我国电镀废水处理回用的现状及探讨[J].电镀与精饰,2011,(10):17-20,30.

[3]邵晓明.电镀废水处理技术研究现状及展望[J].基层建设,2017,18(2):36-38.

[4]金属镀覆和化学覆盖工艺用水水质规范:HB5472－91[S].[5]电镀污染物排放标准:GB21900－2008[S].

作者:张玉红 陈志华 单位:湖南中车环境工程有限公司