电镀行业废水零液体排放工艺设计思路的探讨

随着我国经济的快速发展，电镀作为加工制造业中不可或缺的一环显得尤为重要，已成为我国制造业中不可或缺且高速发展的行业[1]。但电镀产业蓬勃发展的背后所带来的环境污染（尤其是重金属污染）也被高度关注，部分地区重金属面临无排放量的境地。因此，电镀行业废水部分零排放或全零排放将是未来的趋势。

一、电镀废水零液体排放的关键

电镀废水最终要实现零液体排放，则意味着生产过程中产生的所有废水经过处理后均需要达到《金属镀覆和化学覆盖工艺用水水质规范》（HB5472-1991）水质指标后进行回用。同时，按照《电镀污染物排放标准》（GB21900-2008）的相关规定，电镀废水中的一类污染物在车间或生产设施废水排放口须达到相关限值要求[2]，此举意味着废水虽然不外排，但一类污染物均需要达到相关排放限值要求。因此，如何确保电镀废水中的一类污染物在车间设施排放口达到相关标准、废水经过处理后达到《金属镀覆和化学覆盖工艺用水水质规范》（HB5472-1991）的水质要求成为废水零液体排放的关键。

二、电镀废水零液体排放的思路

电镀废水实现零液体排放必须同时满足以下两点要求：首先需要对废水中的一类污染物进行处理使其达到相关排放标准以满足国家相关法规的要求；其次需要对所有废水中的污染物质进行去除使其达到回用水水质标准以实现废水的回用。

（一）一类污染物达标

针对重金属一类污染物，目前普遍采用沉淀法对其进行去除，即向废水中投加氢氧化物、硫化物或其他物质，使废水中的重金属生成沉淀而进行去除，沉淀法具有工艺简单，投资费用省等诸多优点，已被广泛应用对重金属的去除，但由于受操作及其他因素的影响，废水的出水水质稳定性较差，同时部分重金属的排放指标要求较为严格，单纯的混凝沉淀已经无法满足实际的需求，因此需要结合其他工艺（如离子交换等）进行处理。

（二）废水回用

为确保最终的废水达到回用水水质要求，需要对废水中的盐分及其他污染物进行去除，而针对废水中的盐分，目前采用较多的为膜处理工艺和蒸发工艺，其主要处理原理如下：

1.膜处理工艺

膜处理工艺为所有采用膜元件对废水中的污染物进行截留去除的统称。根据过滤精度的不同膜元件可分为微滤、超滤、纳滤和反渗透，目前在电镀废水零液体排放项目中，除纳滤应用相对较少外，微滤、超滤、反渗透均有广泛应用。

单级膜浓缩很难达到预期的浓缩要求，因此在实际处理工艺过程中通常配备多级膜浓缩工艺对废水进行逐段浓缩确保达到其最终要求。

膜处理工艺对废水的进水水质有着较为严格的要求，在进入系统前需要对其进行必要的预处理，将废水中的机污染物、氧化性物质、硬度、微生物等指标进行去除，从而确保膜系统的长期稳定运行。

2.蒸发工艺

（1）废水蒸发

蒸发系统将废水中的盐分以固体的形式分离开来，从而实现真正意义上的零液体排放。其对废水的进水水质亦有相应的要求，其中需要重点关注的指标包含硬度、氟化物、有机污染物等，在进入蒸发器前需要对废水中的以上指标进行必要的处理，方可确保系统的长期稳定运行。

（2）蒸发母液处理

随着蒸发系统的长期运行，蒸发器中累积的有机污染物和其他污染物的浓度逐渐增大，造成蒸发沸点升高，盐分无法顺利结晶等问题，从而导致蒸发系统无法继续稳定运行，因此需要定期将蒸发器母液排出，母液浓度极高，必须进行进一步处理。

蒸发器母液可采用刮板蒸发器进行进一步蒸发处理，将其蒸发至固态后作为危废委外处置，从而节省处置成本。

三、电镀废水零液体排放的主流工艺

目前电镀废水零液体排放其主体处理工艺如下：

四、电镀废水零液体排放主要工艺描述

（一）分质分流

电镀行业产生的废水种类繁多，不同的废水其化学性质、污染物种类各不相同，其对应的去除工艺、条件也不尽相同。因此，在产线排放前端对废水进行分质分流。

（二）一次预处理

一次预处理主要对废水进行初步处理，主要处理的对象为废水中重金属离子、悬浮物及部分有机污染物。

1.重金属离子的去除

根据废水中重金属离子的特性，电镀废水又分为非络合废水和络合废水两大类。

（1）非络合废水

① 沉淀法

针对非络合废水，可直接采用沉淀法进行处理，即在特定的条件下使废水中的重金属生成氢氧化物或硫化物的沉淀，然后再通过沉淀进行去除。

② 离子交换法

离子交换法是利用特种离子交换树脂对废水中的重金属离子进行吸附，以确保达到排放标准或实现对重金属的回用要求。

离子交换法对废水中重金属离子的吸附效率较高，经过吸附后，部分重金属离子的浓度可降至ppb级别，可确保重金属离子稳定的达到相关排放限值要求。

（2）络合废水

根据络合剂的种类，电镀废水中的络合废水又可以划分为含氰废水和非氰络合废水。

① 非氰络合废水

目前非氰络合废水进行破络的工艺主要采用高级氧化法，其主要原理为利用化学反应产生的氧化性物质对废水中的络合物进行氧化破除，使废水中的金属离子以游离态的形式分离开来，随后通过氢氧化物或硫化物进行沉淀去除。典型的处理工艺包括芬顿高级氧化法、碱性氯化破络法、电化学催化氧化法等。

② 含氰废水

含氰废水破络反应也称为破氰，常规用于破氰的工艺主要有碱性氯化法、臭氧氧化法等，基于氢氰酸的剧毒及挥发性，破氰工艺均须在碱性的条件下进行。

（三）二次预处理

二次预处理主要是针对经过单独预处理后的废水混合后再次进行处理，其主要的目的有两个，一是对废水中的污染物进行再次处理，以减轻后续处理单元的处理负荷，二是对废水中的难降解有机污染物进行氧化断链以提高废水的可生化性，从而确保后续生化处理系统对其进行去除。二次预处理的工艺主要包括混凝沉淀沉淀工艺和提高废水可生化性工艺。

1.混凝沉淀

混凝沉淀主要是在适宜的pH值下，向废水中投加混絮凝剂，在压缩双电子层、网捕、吸附架桥的作用下，废水中污染物互相凝聚为大颗粒繁花，随后通过沉淀进行去除。

2.提高可生化性

电镀废水中的有机污染物大多为阴、非离子型表面活性剂和其他助剂，蜡油及矿物油类等，以上物质可生化性极差，因此必须采取措施将其转化为易于生物降解的物质，以确保被后续微生物进行降解去除。

目前用于提升废水的可生化性工艺主要包含芬顿高级氧化法、微电解法、臭氧氧化法等。

（四）生化处理

当前用于废水中有机污染物去除的工艺主要有生化法，其具有运行成本低，运行稳定可靠等诸多优点。针对电镀废水的特征及最终的处理需求，电镀废水的生化处理工艺主要包含“厌氧、缺氧、好氧和MBR膜生物反应”处理工艺。

（五）三次预处理

三次预处理主要是对进入膜浓缩系统前的废水进行再次处理，主要针对硬度等指标，其易造成后端膜元件和蒸发系统结垢导致无法稳定运行。目前行业用于废水除硬的工艺主要有管式膜除硬、离子交换树脂除硬、沉淀除硬。

（六）多级膜浓缩

多级膜浓缩系零排放和废水回用的核心，它的主要原理是利用反渗透膜元件对废水中的盐分及其他污染物进行高效截留，其透过水可直接回用或视最终用水水质需求再利用反渗透工艺进行进一步提纯。

多级膜浓缩系统通常采用不同类型的膜元件对废水进行逐段浓缩，其主要流程如下：

微滤系统主要对废水中可能残存的悬浮物及其他微滤级别的污染物进行进一步过滤去除，以避免进入后续膜元件。

一段反渗透主要为对废水进行预浓缩， 二段反渗透主要对一段反渗透的浓水进行进一步浓缩， 三段反渗透主要对二段反渗透的浓水进行进一步浓缩，三段反渗透的浓缩液进入后续蒸发系统进行蒸发处理。一段、二段和三段的反渗透膜系统的透过液混合后进行回用。

当回用水的水质需要达到《金属镀覆和化学覆盖工艺用水水质规范》（HB5472-1991）A类水质标准时，则需要配备脱盐反渗透系统，利用其对一段、二段、三段反渗透的透过液进行再次脱盐后以满足最终回用水水质需求。

（七）MVR蒸发系统

MVR的工作过程是将分离器分离出来的低温位的蒸汽送入压缩机进行压缩，提高其温度、压力，增加其热焓值，压缩后的蒸汽进入换热器对物料进行加热，从而充分利用蒸汽的潜热。物料进入蒸发器后通过循环泵在系统内循环加热，浓缩到一定程度引入结晶系统对盐分进行结晶，从而实现真正意义上的盐分分离。

与常规的多效蒸发器相比，MVR工艺的能耗更低，同时仅在启动时需要蒸汽，但其投资相对较高。

（八）刮板蒸发系统

刮板蒸发器主要是针对蒸发器后端产生的蒸发母液而进行配备的，其与常规蒸发器最大的区别在于刮板蒸发器在换热器的外壁上配备了刮刀，可实时将粘附在换热壁上的固体物质刮除，从而恢复其换热功能，因此可完全将蒸发器母液蒸发至固体状态。

五、结语

针对电镀废水零液体排放，通过各工艺特点的阐述，采用“分质分流+预处理+A2/O+MBR+除硬+多段膜浓缩+MVR蒸发+刮板蒸发”的主体工艺是可行的，可在电镀行业推广应用。

本文来源：《产品可靠性报告》https://www.zzqklm.com/w/kj/32519.html