電鍍廢水處理方法
電鍍是利用化學和電化學方法在金屬或在其它材料表面鍍上各種金屬。電鍍技術廣泛應用于機器制造、輕工、電子等行業。
電鍍廢水的成分非常復雜，除含氰(CN-)廢水和酸堿廢水外，重金屬廢水是電鍍業潛在危害性極大的廢水類別。根據重金屬廢水中所含重金屬元素進行分類，一般可以分為含鉻(Cr)廢水、含鎳(Ni)廢水、含鎘(Cd)廢水、含銅(Cu)廢水、含鋅(Zn)廢水、含金(Au)廢水、含銀(Ag)廢水等。電鍍廢水的治理在國內外普遍受到重視，研制出多種治理技術，通過將有毒治理為無毒、有害轉化為無害、回收貴重金屬、水循環使用等措施消除和減少重金屬的排放量。隨著電鍍工業的快速發展和環保要求的日益提高，目前，電鍍廢水治理已開始進入清潔生產工藝、總量控制和循環經濟整合階段，資源回收利用和閉路循環是發展的主流方向。
一、電鍍重金屬廢水治理技術的現狀
針對我國家目前電鍍行業廢水的處理現狀的統計和調查，廣泛采用的主要有7不同分類的方法：（1）化學沉淀法，又分為中和沉淀法和硫化物沉淀法。（2）氧化還原處理，分為化學還原法、鐵氧體法和電解法。（3）溶劑萃取分離法。（4）吸附法。（5）膜分離技術。（6）離子交換法。（7）生物處理技術，包括生物絮凝法、生物吸附法、生物化學法、植物修復法。但目前都存在一定的弊端或嚴重的不合理性。
二、傳統電鍍廢水處理方法的弊端
目前電鍍廢水的處理方法一般采用物化法之分流—綜合兩段處理。前段處理多分三支水：鉻水、氰水和綜合水（銅鎳鋅水）。鉻水用還原劑使之變價還原，氰水用兩級氧化破氰，銅鎳鋅水直接與前兩股水匯合而成為綜合水。后段處理綜合水，基本上是用堿（燒堿或石灰）、聚合氯化鋁（PAC）和有機絮凝劑（PAM），具體操作是：把綜合水的pH值提到10~13，堿濃度大而迫使堿與重金屬的反應向生成氫氧化物的方向進行。由于pH>9,排放口又得用酸中和使pH值降到9以下。
上述乃傳統的處理工藝，存在許多嚴重的理論與實踐上的錯誤：
1、前處理三支污水的劃分，不符合生產實際，因為不論那支水中都是你中有我、我中有你，只不過是鉻水以鉻為主、氰水以氰為主、銅鎳鋅三合水以3元素居多。這些實際情況，我們是在廢水處理的實踐中發現的，幾乎所有企業的電鍍廢水都是如此。我們詢問過電鍍廠的有關人員，其實他們能把這一現象的成因說得非常清楚，奇怪的是污水管理部門竟把分流—綜合兩段處理作為不能違反的規范性模式。由于第二段處理的污水中各種污染物都存在，怎么可能用簡單的處理藥劑和方法就可使終端水達標排放呢？
2、許多專門論述中都會提到，氰水要分開處理是因為氰在酸液中會生成毒性極強的HCN（氰酸），它的揮發勢必造成人的中毒。這在理論上是成立的，確實要十分注意。不過，我們發現多數氰水本身就是pH<6的液體,如果要揮發就可能在車間,而不會流到污水池再揮發。再說氰酸本身是液體，只不過是揮發溫度低（26℃），那么外界溫度<26℃時就不存在揮發問題了。
3、人工強制以超堿使重金屬生成氫氧化物沉淀在污泥中，這有不科學之處：
（1）從化學反應原理上說，勿論在什么樣的酸堿度條件下，都有個反應平衡，也就是說永遠都不可達到水中不存在一定數量的重金屬。
（2）不同的重金屬形成氫氧化物的最佳酸堿度（pH值）不盡相同，對某種重金屬最適合的pH值范圍，對另一些金屬可能已是重新溶解的pH值條件。
（3）由于二段處理是超堿除重金，最后的排放水也必然超堿，這就勢必要在排放口向水中加酸，以求pH值達到排放標準。加酸的結果，那些尚未沉淀的微細的氫氧化物迅速發生分解，重金屬又回到水中。
（4）由于分流—匯合兩道污水處理，工程裝置自然就比較復雜，從而造成工程建設投資大、時長。
二、電鍍廢水處理方法
（一）雙膜分離技術深度處理電鍍廢水
1.工藝流程
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2.前段傳統工藝說明
2.1化學沉淀對高濃金屬處理
本案例工藝前段處理采用傳統電鍍重金屬廢水基本治理技術。化學沉淀法，是使廢水中呈溶解狀態的金屬離子，轉變為不溶于水或者溶解度很低的金屬化合物，包括堿性條件下氫氧化物沉淀法和硫化物沉淀法等。此法可以處 理高濃金屬離子，但是不能夠對微量離子進行去除。隨著環保要求標準不斷提高，僅靠化學沉淀不能夠讓廢水穩定達標排放，尤其是銅離子和磷經常超標，考慮到經濟效益和環保效益所以增設了后續雙膜深度處理工藝，全部廢水分質回用實現零排放。
2.1.1中和沉淀法
在含重金屬的廢水中加入堿提高廢水的 PH值，使重金屬生成不溶于水的氫氧化物絮 凝體沉淀加以分離。中和沉淀法操作中需要注 意以下幾點：（1）根據廢水中含有的金屬離 子情況，控制合適的pH值。（2）當廢水中 含有兩性金屬時，pH值高會出現再溶解，因 此要嚴格控制pH值，實行分段沉淀；（3） 廢水中有些陰離子如：鹵素、氰根、腐植酸等，可與重金屬形成絡合物，因此要在中和之 前需經過預處理；（4）有些顆粒小，不易沉 淀，則需加入絮凝劑輔助沉淀生成。通過大量 試驗與實際運行，此工藝在車間廢水排放變化 較大情況時，處理水銅離子經常超過0.5mg/l 一級標準，嚴重時候會接近5mg/l。
2.1.2硫化物沉淀法
為了強化銅處理效果，也試驗加入硫化物 藥劑，使廢水中重金屬離子生成硫化物更好的 沉淀除去。與中和沉淀法相比，S2-與Cu2+形成 CuS具備更低的溶度積，難溶于水不溶于稀鹽 酸。但是形成金屬硫化物單質細小不容易沉 淀，需要投加絮凝劑或者助凝劑。并且硫化物 投加不能過量，否則遇酸生成硫化氫氣體，產 生二次污染。
2.2氧化還原處理
2.2.1化學還原法
電鍍廢水中的Cr主要以Cr6+離子形態存在，因此向廢水中投加還原劑將Cr6+還原成微毒的Cr3+后，投加石灰或NaOH產生Cr（OH）3 沉淀分離去除。其治理原理簡單、操作易于掌握、能承受大水量和高濃度廢水沖擊。根據投加還原劑的不同，可分為FeSO4法、NaHSO3法、鐵屑法、SO2法等。
2.2.2化學氧化法
氧化法是投加強氧化劑對污染物氧化處 理，例如破氰、投加漂水降低COD方法。
2.3吸附法
利用吸附法處理電鍍重金屬廢水的吸附劑 有活性炭、腐植酸、海泡石、聚糖樹脂等。活 性炭裝備簡單，在廢水治理中應用最廣泛，但 活性炭再生效率低，運行時間短極容易失效， 更換成本更是昂貴，且活性炭處理水質很難達 到回用要求，穩定達標都困難。活性炭對有機 物的吸附能力很強，但是對金屬吸附效率低、 速度慢、飽和容積小。以本拉鏈廠電鍍廢水工 程為例，原工藝進水銅離子小于1mg/l，水量 700立方米/天，出水0.2mg/l，吸附量490g， 如此僅能有效運行一個月，現場沒有設計再生 裝置失效后更換。活性炭共2個塔、每個8 噸，這樣更換一次費用就是16萬，如此之高 很少有工廠能夠接受，同時因環保指標提高及 政策要求很快更換為雙膜，實現零排放。
2.4生物處理技術
根據生物去除重金屬離子的機理不同可分 為生物絮凝法、生物吸附法、生物化學法以及 植物修復法。此工程案例采用接觸酸化槽處理 電鍍沉淀池調節水，主要針對不達標的銅離 子。接觸酸化槽中能夠培養出幾百種菌群，使 水中膠體懸浮物相互凝聚沉淀。對重金屬有絮凝作用的約有十幾個品種，生物絮凝劑不僅氨 基和羥基可與Cu2+等重金屬離子形成穩定的鰲 合物而沉淀下來。同時接觸酸化槽中采用了兼氧式工藝，使好氧與厭氧交替運行。在厭氧條件下產生H2S可與廢水中的重金屬離子，生成溶解度很低的金屬硫化物沉淀而被去除。同理接觸氧化槽能處理微量未除去Cr6+，去除率可達99.7%。
3.膜分離技術
3.1微濾膜技術特點
微濾英文縮寫：MF，它的過濾孔徑在： 0.1um以上，遠遠夠不上脫鹽的那種精度，所 以它的脫鹽率為0。微濾過程操作分死端過濾 和錯流過濾兩種方式。在死端過濾時，小于膜 孔的溶質粒子在壓力的推動下可以隨水一同透 過膜，大于膜孔的溶質粒子被截留，通常堆積 在膜面上。隨著時間的增加，膜面上堆積的顆 粒越來越多，膜的滲透性將下降，這時必須停 下來清洗膜表面或更換膜。錯流過濾是在壓力 推動下料液平行于膜面流動，把膜面上的滯留 物帶走，從而使膜污染保持一個較低的水平。 微濾膜使用方式分為在實際運行過程中有 很多差異，液中膜把膜片浸在生物處理池中， 這樣可以強化生物處理效果，減少修建生物二 沉池。也可以使用管式微濾膜，如同反滲透一 樣運行，這樣在膜的清洗過程中比較方便運行 管理，可以使用高濃度清洗液在線清洗，每次 清洗后運行時間久同時膜片容易更換。這兩種 都屬于MBR工藝，考慮到間歇運行特點，采用后種方式管式膜處理沉淀池出來接觸酸化槽 廢水。
3.2超濾膜
超濾膜是一種具有超級“篩分”分離功能的多孔膜。它的孔徑只有幾納米到幾十納米，只有一根頭發絲的1‰，在膜的一側施以適當 壓力，就能篩出大于孔徑的溶質分子，以分離 分子量大于500道爾頓、粒徑大于2～20納米的顆粒。超濾膜屬于深層過濾，后者具有較致密的表層和以指狀結構為主的底層，表層厚度為0.1微米或更小，并具有排列有序的微孔。超濾也可以說介于微濾和反滲透之間的性能， 產水水質達到生活雜用水標準，對反滲透的保護遠遠好于微濾膜，有條件的工程可以優先考慮采用超濾+反滲透工藝。
3.3反滲透
目前，反滲透膜如以其膜材料化學組成來分，主要有纖維素膜和非纖維素膜兩大類。如按膜材料的物理結構來分，大致可分為非對稱膜和復合膜等。在纖維素類膜中最廣泛使用的是醋酸纖維素膜。該膜總厚度約為100μm，全表皮層的厚度約為0．25μm，表皮層中布滿微孔，孔徑約5~10埃，故可以濾除極細的粒子，而多孔支撐層中 的孔徑很大，約有幾千埃。非纖維素類膜以芳 香聚酷胺為主要品種，其他還有聚酰胺膜，殼聚糖膜，聚砜酰胺膜，聚四氟乙烯接枝膜，聚乙烯亞胺膜等等。近年來發展起來的聚酰胺復合膜，高交聯度芳香聚酷胺由苯三酰氯和苯二胺聚合而成。由于這種膜是由三層不同材料復合而成故稱為復合膜。反滲透膜的品牌:海德能膜、陶氏膜、通用流體膜、東麗膜、世韓膜等。
由于反滲透脫鹽能力極強，在污水處理回 用中，對溶解固形物仍然可以穩定達到95% 以上，COD和BOD的去除率在97%左右，因 此其處理出水指標高于自來水，部回用水不需 要軟化即可作為鍋爐補給水，省去軟化設備和 軟化藥劑。本工程每天不但減少700噸自來水 消耗量，同時不再向附近水體排放700噸污 水，在一定程度上節約成本，有很高點的環境 效益和經濟效益。
反滲透出水電導大的原因:反滲透清洗條 件在正常操作過程中,反滲透元件內的膜片會 受到無機鹽垢、微生物、膠體顆粒和不溶性的有機物質的污染，這些污染物沉積在膜表面， 導致標準化的產水流量和系統脫鹽率分別下降 或同時惡化，需要及時清洗。
三、生物納米材料處理電鍍廢水
電鍍廢水的組成成分復雜，若將各種廢水混合在一起處理，由于水量較大，污染物復雜，而含重金屬和氰化物廢水處理工藝的反應條件不同，會造成投資及運行費用大大增高。因此,本BN法將電鍍廢水分成三條線來處理,其具體的工藝流程如下:
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含鉻廢水經隔油池1除油，進入調節池1調節水質水量，泵入反應池1與BN反應，溢流入反應池2與BN反應，再溢流入混凝池1調pH，再經絮凝池1，斜沉池、過濾后排放。
綜合廢水（含銅、鎳、鋅）經隔油池2除去油類物質，進入調節池2調節水質水量，泵入反應池3，與BN反應30 min后，溢流入反應池4與BN反應，經混凝池2調節pH，其出水溢流進絮凝池2，加PAM絮凝，然后進入斜沉池固液分離和過濾器過濾后，出水排放或回用。
含氰廢水經隔油池3除油，進入調節池3調節水質水量后，泵入破氰池1，在pH10～11、ORP 300mV下，加NaClO進行不完全破氰，溢流入破氰池2，在pH8～9下加NaClO在ORP 650 mV下進行完全破氰后，自流經反應池5和6與BN反應除Ni2+、Cu2+，經混凝池3、絮凝池3，再經過斜沉池固液分離、過濾器過濾后排放或回用。
斜沉池和過濾器排出的污泥進污泥池，經污泥脫水機脫水后，泥餅作金屬回收的原料，脫水回調節池。回水池水用泵打入BN產生池，并加入營養物,在35℃～39℃，48 h生產BN備用。
調節池、反應池、BN池等的大小由鍍種、金屬離子、氰離子濃度和日處理廢水量確定，BN與廢水的最佳比例由處理實際廢水調試得出。
四、中和-薄膜過濾工藝處理寶鋼冷軋電鍍鋅廢水
1.設計參數
廢水處理量：120～150 m3/h
中和反應pH控制值：8.5～9.0
石灰乳制備能力：20 m3/h
石灰乳濃度：8%～10% Ca(OH)2
壓縮空氣用量：35 m3/min，壓力為0.2 MPa
薄膜過濾器過濾膜孔：0.5 μ
薄膜過濾器過濾壓力：0.1～0.2 MPa
過濾清液Zn2+濃度(或含量)：Zn2+≤4 mg/L
2.2 工藝流程
由冷軋電鍍鋅機組排出的高鋅濃度廢水進入中和反應池，以工業消石灰為中和劑中和，廢水pH由1～2提高到 8.5～9，然后經薄膜液體過濾器作固液分離，過濾后濾液達標排放，污泥送現有酸堿廢水處理污泥系統。工藝流程見圖1。
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整個處理工藝采用PLC控制，設備和閥門均設現場控制操作箱，同時在操作室內設中央控制和人機操作界面工作站。系統工作狀態根據設置的CRT畫面進行動態顯示，并可實現設備故障統計、運行狀態顯示以及歷史記錄查閱。
由圖1可知，電鍍含鋅廢水處理裝置由四個單元組成：
① 中和反應及固液分離單元。這是整個水處理工藝的核心部分，充分反應有效控制pH值以使Zn2+形成Zn(OH)2沉淀析出，是確保廢水合格排放的前提，而高效率的固液分離是保證合格排放的關鍵。本單元由3座中和反應池、3臺薄膜液體過濾器以及空氣攪拌裝置和控制儀表等組成。
②石灰乳制備及供給單元。該部分由石灰料倉、石灰乳制備及供應投加系統組成，包括倉體、螺旋給料機、混合器、溶解槽、攪拌機組及石灰乳輸送泵等設施。制備好的石灰乳濃度為8%～10%，由輸送泵送中和反應池。
③ 污泥處理單元。由污泥收集池、泥漿泵等組成。污泥經濃縮后送壓濾機壓濾。
④ 鹽酸活化清洗單元。由鹽酸池和輸送循環泵等組成。該部分是為了清洗濾膜上殘存的CaSO4和Zn(OH)2以免堵塞膜孔影響過濾流量。
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