電鍍行業(yè)廢水零液體排放工藝設計思路的探討

隨著我國經濟的快速發(fā)展，電鍍作為加工制造業(yè)中不可或缺的一環(huán)顯得尤為重要，已成為我國制造業(yè)中不可或缺且高速發(fā)展的行業(yè)[1]。但電鍍產業(yè)蓬勃發(fā)展的背后所帶來的環(huán)境污染（尤其是重金屬污染）也被高度關注，部分地區(qū)重金屬面臨無排放量的境地。因此，電鍍行業(yè)廢水部分零排放或全零排放將是未來的趨勢。

一、電鍍廢水零液體排放的關鍵

電鍍廢水最終要實現(xiàn)零液體排放，則意味著生產過程中產生的所有廢水經過處理后均需要達到《金屬鍍覆和化學覆蓋工藝用水水質規(guī)范》（HB5472-1991）水質指標后進行回用。同時，按照《電鍍污染物排放標準》（GB21900-2008）的相關規(guī)定，電鍍廢水中的一類污染物在車間或生產設施廢水排放口須達到相關限值要求[2]，此舉意味著廢水雖然不外排，但一類污染物均需要達到相關排放限值要求。因此，如何確保電鍍廢水中的一類污染物在車間設施排放口達到相關標準、廢水經過處理后達到《金屬鍍覆和化學覆蓋工藝用水水質規(guī)范》（HB5472-1991）的水質要求成為廢水零液體排放的關鍵。

二、電鍍廢水零液體排放的思路

電鍍廢水實現(xiàn)零液體排放必須同時滿足以下兩點要求：首先需要對廢水中的一類污染物進行處理使其達到相關排放標準以滿足國家相關法規(guī)的要求；其次需要對所有廢水中的污染物質進行去除使其達到回用水水質標準以實現(xiàn)廢水的回用。

（一）一類污染物達標

針對重金屬一類污染物，目前普遍采用沉淀法對其進行去除，即向廢水中投加氫氧化物、硫化物或其他物質，使廢水中的重金屬生成沉淀而進行去除，沉淀法具有工藝簡單，投資費用省等諸多優(yōu)點，已被廣泛應用對重金屬的去除，但由于受操作及其他因素的影響，廢水的出水水質穩(wěn)定性較差，同時部分重金屬的排放指標要求較為嚴格，單純的混凝沉淀已經無法滿足實際的需求，因此需要結合其他工藝（如離子交換等）進行處理。

（二）廢水回用

為確保最終的廢水達到回用水水質要求，需要對廢水中的鹽分及其他污染物進行去除，而針對廢水中的鹽分，目前采用較多的為膜處理工藝和蒸發(fā)工藝，其主要處理原理如下：

1.膜處理工藝

膜處理工藝為所有采用膜元件對廢水中的污染物進行截留去除的統(tǒng)稱。根據過濾精度的不同膜元件可分為微濾、超濾、納濾和反滲透，目前在電鍍廢水零液體排放項目中，除納濾應用相對較少外，微濾、超濾、反滲透均有廣泛應用。

單級膜濃縮很難達到預期的濃縮要求，因此在實際處理工藝過程中通常配備多級膜濃縮工藝對廢水進行逐段濃縮確保達到其最終要求。

膜處理工藝對廢水的進水水質有著較為嚴格的要求，在進入系統(tǒng)前需要對其進行必要的預處理，將廢水中的機污染物、氧化性物質、硬度、微生物等指標進行去除，從而確保膜系統(tǒng)的長期穩(wěn)定運行。

2.蒸發(fā)工藝

（1）廢水蒸發(fā)

蒸發(fā)系統(tǒng)將廢水中的鹽分以固體的形式分離開來，從而實現(xiàn)真正意義上的零液體排放。其對廢水的進水水質亦有相應的要求，其中需要重點關注的指標包含硬度、氟化物、有機污染物等，在進入蒸發(fā)器前需要對廢水中的以上指標進行必要的處理，方可確保系統(tǒng)的長期穩(wěn)定運行。

（2）蒸發(fā)母液處理

隨著蒸發(fā)系統(tǒng)的長期運行，蒸發(fā)器中累積的有機污染物和其他污染物的濃度逐漸增大，造成蒸發(fā)沸點升高，鹽分無法順利結晶等問題，從而導致蒸發(fā)系統(tǒng)無法繼續(xù)穩(wěn)定運行，因此需要定期將蒸發(fā)器母液排出，母液濃度極高，必須進行進一步處理。

蒸發(fā)器母液可采用刮板蒸發(fā)器進行進一步蒸發(fā)處理，將其蒸發(fā)至固態(tài)后作為危廢委外處置，從而節(jié)省處置成本。

三、電鍍廢水零液體排放的主流工藝

目前電鍍廢水零液體排放其主體處理工藝如下：

四、電鍍廢水零液體排放主要工藝描述

（一）分質分流

電鍍行業(yè)產生的廢水種類繁多，不同的廢水其化學性質、污染物種類各不相同，其對應的去除工藝、條件也不盡相同。因此，在產線排放前端對廢水進行分質分流。

（二）一次預處理

一次預處理主要對廢水進行初步處理，主要處理的對象為廢水中重金屬離子、懸浮物及部分有機污染物。

1.重金屬離子的去除

根據廢水中重金屬離子的特性，電鍍廢水又分為非絡合廢水和絡合廢水兩大類。

（1）非絡合廢水

① 沉淀法

針對非絡合廢水，可直接采用沉淀法進行處理，即在特定的條件下使廢水中的重金屬生成氫氧化物或硫化物的沉淀，然后再通過沉淀進行去除。

② 離子交換法

離子交換法是利用特種離子交換樹脂對廢水中的重金屬離子進行吸附，以確保達到排放標準或實現(xiàn)對重金屬的回用要求。

離子交換法對廢水中重金屬離子的吸附效率較高，經過吸附后，部分重金屬離子的濃度可降至ppb級別，可確保重金屬離子穩(wěn)定的達到相關排放限值要求。

（2）絡合廢水

根據絡合劑的種類，電鍍廢水中的絡合廢水又可以劃分為含氰廢水和非氰絡合廢水。

① 非氰絡合廢水

目前非氰絡合廢水進行破絡的工藝主要采用高級氧化法，其主要原理為利用化學反應產生的氧化性物質對廢水中的絡合物進行氧化破除，使廢水中的金屬離子以游離態(tài)的形式分離開來，隨后通過氫氧化物或硫化物進行沉淀去除。典型的處理工藝包括芬頓高級氧化法、堿性氯化破絡法、電化學催化氧化法等。

② 含氰廢水

含氰廢水破絡反應也稱為破氰，常規(guī)用于破氰的工藝主要有堿性氯化法、臭氧氧化法等，基于氫氰酸的劇毒及揮發(fā)性，破氰工藝均須在堿性的條件下進行。

（三）二次預處理

二次預處理主要是針對經過單獨預處理后的廢水混合后再次進行處理，其主要的目的有兩個，一是對廢水中的污染物進行再次處理，以減輕后續(xù)處理單元的處理負荷，二是對廢水中的難降解有機污染物進行氧化斷鏈以提高廢水的可生化性，從而確保后續(xù)生化處理系統(tǒng)對其進行去除。二次預處理的工藝主要包括混凝沉淀沉淀工藝和提高廢水可生化性工藝。

1.混凝沉淀

混凝沉淀主要是在適宜的pH值下，向廢水中投加混絮凝劑，在壓縮雙電子層、網捕、吸附架橋的作用下，廢水中污染物互相凝聚為大顆粒繁花，隨后通過沉淀進行去除。

2.提高可生化性

電鍍廢水中的有機污染物大多為陰、非離子型表面活性劑和其他助劑，蠟油及礦物油類等，以上物質可生化性極差，因此必須采取措施將其轉化為易于生物降解的物質，以確保被后續(xù)微生物進行降解去除。

目前用于提升廢水的可生化性工藝主要包含芬頓高級氧化法、微電解法、臭氧氧化法等。

（四）生化處理

當前用于廢水中有機污染物去除的工藝主要有生化法，其具有運行成本低，運行穩(wěn)定可靠等諸多優(yōu)點。針對電鍍廢水的特征及最終的處理需求，電鍍廢水的生化處理工藝主要包含“厭氧、缺氧、好氧和MBR膜生物反應”處理工藝。

（五）三次預處理

三次預處理主要是對進入膜濃縮系統(tǒng)前的廢水進行再次處理，主要針對硬度等指標，其易造成后端膜元件和蒸發(fā)系統(tǒng)結垢導致無法穩(wěn)定運行。目前行業(yè)用于廢水除硬的工藝主要有管式膜除硬、離子交換樹脂除硬、沉淀除硬。

（六）多級膜濃縮

多級膜濃縮系零排放和廢水回用的核心，它的主要原理是利用反滲透膜元件對廢水中的鹽分及其他污染物進行高效截留，其透過水可直接回用或視最終用水水質需求再利用反滲透工藝進行進一步提純。

多級膜濃縮系統(tǒng)通常采用不同類型的膜元件對廢水進行逐段濃縮，其主要流程如下：

微濾系統(tǒng)主要對廢水中可能殘存的懸浮物及其他微濾級別的污染物進行進一步過濾去除，以避免進入后續(xù)膜元件。

一段反滲透主要為對廢水進行預濃縮， 二段反滲透主要對一段反滲透的濃水進行進一步濃縮， 三段反滲透主要對二段反滲透的濃水進行進一步濃縮，三段反滲透的濃縮液進入后續(xù)蒸發(fā)系統(tǒng)進行蒸發(fā)處理。一段、二段和三段的反滲透膜系統(tǒng)的透過液混合后進行回用。

當回用水的水質需要達到《金屬鍍覆和化學覆蓋工藝用水水質規(guī)范》（HB5472-1991）A類水質標準時，則需要配備脫鹽反滲透系統(tǒng)，利用其對一段、二段、三段反滲透的透過液進行再次脫鹽后以滿足最終回用水水質需求。

（七）MVR蒸發(fā)系統(tǒng)

MVR的工作過程是將分離器分離出來的低溫位的蒸汽送入壓縮機進行壓縮，提高其溫度、壓力，增加其熱焓值，壓縮后的蒸汽進入換熱器對物料進行加熱，從而充分利用蒸汽的潛熱。物料進入蒸發(fā)器后通過循環(huán)泵在系統(tǒng)內循環(huán)加熱，濃縮到一定程度引入結晶系統(tǒng)對鹽分進行結晶，從而實現(xiàn)真正意義上的鹽分分離。

與常規(guī)的多效蒸發(fā)器相比，MVR工藝的能耗更低，同時僅在啟動時需要蒸汽，但其投資相對較高。

（八）刮板蒸發(fā)系統(tǒng)

刮板蒸發(fā)器主要是針對蒸發(fā)器后端產生的蒸發(fā)母液而進行配備的，其與常規(guī)蒸發(fā)器最大的區(qū)別在于刮板蒸發(fā)器在換熱器的外壁上配備了刮刀，可實時將粘附在換熱壁上的固體物質刮除，從而恢復其換熱功能，因此可完全將蒸發(fā)器母液蒸發(fā)至固體狀態(tài)。

五、結語

針對電鍍廢水零液體排放，通過各工藝特點的闡述，采用“分質分流+預處理+A2/O+MBR+除硬+多段膜濃縮+MVR蒸發(fā)+刮板蒸發(fā)”的主體工藝是可行的，可在電鍍行業(yè)推廣應用。

本文來源：《產品可靠性報告》http://00559.cn/w/kj/32519.html