电镀废水处理：减少重金属排放量，保护环境

电镀废水处理：减少重金属排放量，保护环境

北极星水处理网：电镀是利用化学和电化学的方法在金属或其他材料上镀上各种金属的过程。电镀技术广泛应用于机械制造、轻工、电子等行业。

电镀废水处理

电镀废水成分十分复杂，除含氰（CN-）废水、酸碱废水外，重金属废水是电镀行业中一类具有巨大潜在危害的废水。根据重金属废水中所含重金属元素，一般可分为铬（Cr）废水、镍（Ni）废水、镉（Cd）废水、铜（Cu）废水、锌（Zn）废水、金（Au）废水、银（Ag）废水等。电镀废水的处理受到国内外的广泛关注，并开发了多种处理技术，通过有毒废水处理成无毒废水、有害废水转化为无害废水、回收贵金属、水循环利用等方式消除和减少重金属的排放。随着电镀行业的快速发展和环保要求的不断提高，目前，电镀废水处理已经开始进入清洁生产工艺、总量控制和循环经济一体化阶段，资源回收利用和闭环循环是发展的主流方向。

1、电镀重金属废水处理技术现状

传统的电镀废水处理方法有化学法、离子交换法、电解法等，但传统的处理电镀废水的方法存在以下问题：

（1）成本过高：水不能循环利用，水费及污水处理费占总生产成本的15%～20%；

（2）浪费资源——贵金属被排入水体，无法回收利用；

（3）环境污染：电镀废水中的重金属是“永久性污染物”，在食物链中转移、积累，最终危害人体健康。

膜技术为电镀废水处理提供了完美的解决方案，推动了电镀行业的技术升级，其主要特点有：

（1）降低成本——回收水和贵金属，减少材料消耗

（2）再生资源——贵金属回收利用

（3）环境保护——废水排放为零或极少

电镀生产过程中耗水量大，排放的重金属对水环境造成污染，极大地制约了电镀行业的可持续发展。传统的电镀废水处理工艺成本过高，重金属未经回收就排入水体，极易对生物造成危害。膜分离技术将水和重金属进行回收利用，经膜分离技术处理的电镀废水可实现重金属“零排放”或“微排放”，大大降低了生产成本。

利用膜分离技术可以回收电镀废水中的重金属和水资源，减少或消除其对环境的污染，实现电镀清洁生产。对于金、银、镍、铜等附加值较高的电镀废水，膜分离技术可以实现闭环循环，产生良好的经济效益。对于综合电镀废水，经过简单的物理化学处理后，利用膜分离技术可以将大部分水回用，回收率可达60%～80%，减少了污水排放总量，减少了排入水体的污染物。

反渗透系统在日常运行中，不可避免地会出现系统无机结垢、胶体颗粒沉积、微生物生长、化学污染等问题，影响系统安全稳定运行。下面主要讲述膜系统在日常生活中出现的问题及控制方法。

2. 无机物结垢

水中含有Ca2+、Mg2+、Ba2+、Sr2+、CO32-、SO42-、PO43-、SiO2等离子，一般情况下不会产生无机结垢现象，但在反渗透系统中，由于源水一般浓缩4倍，pH值大大提高，相对难溶物质就会沉积下来，在膜表面形成硬垢，导致系统压力升高，产水量下降，严重时还会造成膜表面损伤，降低系统脱盐率。

计算水质是否结垢有两种方法：

苦咸水结垢指数的控制

对于盐水含盐量TDS≤/L的苦咸水，以朗格利尔指数（LSIC）作为CaCO3结垢可能性的指标：LSIC=pHC-pHS 其中：LSIC：反渗透盐水朗格利尔指数 pHC：反渗透盐水pH值，pHS：CaCO3溶液饱和时的pH值。当LSIC≥0时，表示发生CaCO3结垢。

海水及海底水结垢指标的控制及处理方法：

当盐水TDS>/L且为高盐度苦咸水或海水水源时，史蒂夫和大卫饱和指数（S&DSIC）用作CaCO3结垢可能性的指标。S&DSIC=pHC-pHS 其中：S&DSIC：RO盐水的史蒂夫和大卫饱和指数，pHC：RO盐水的pH值，pHS：饱和时CaCO3溶液的pH值

当S&DSIC≥0时，会发生CaCO3结垢。 其他无机盐结垢预处理控制方案 碳酸钙结垢预处理控制方案 反渗透系统的结垢以碳酸盐结垢为主，地表水和地下水中的CaCO3大部分已接近饱和状态，CaCO3的化学平衡可用下式表示： Ca2+ + HCO3– H+ + CaCO3

从化学平衡公式可知，抑制CaCO3结垢的方法有以下几种：

降低 Ca2+ 含量

降低Ca2+含量，可使化学平衡左移，不利于CaCO3水垢的形成。

达到此目的的方法有：离子交换软化、石灰软化、电渗析、纳滤等方法，它们可以有效降低Ca2+含量，从而抑制钙垢的形成。

Ca2+的溶解

主要目的是增加Ca2+的溶解度，从而降低结垢的风险。

方法：加入螯合剂和阻垢剂，增加Ca2+的溶解度，使平衡左移。

调节pH值

主要是加入无机酸，使H+浓度增加，使平衡左移，化学原理为：CO2 + H2O H2CO3 ――――ΙΠ

H2CO3 H+ + HCO3- ――――═ ...

HCO3- H+ + CO32- ――――CU

3. 胶体和颗粒沉积

胶体、颗粒污染是反渗透系统常见的污染，水中含有大量的粘泥、胶体二氧化硅、金属氧化物及有机物等，在反渗透系统预处理时，可以在一定程度上控制源水中的这些污染源，以免对系统短期运行造成一定的影响。但由于系统长期预处理效果不理想，预处理反冲洗不彻底，操作人员日常操作不到位，都会使系统受到胶体、颗粒的污染。

对于胶体污染，采用粉尘密度指数（SDI）来衡量，SDI值反映规定时间内，测试水中粉尘、胶体、粘土、硅胶、氧化铁、腐殖质等污染物对0.45um孔径测试膜的污染百分比和程度。

测试步骤如下：首先应充分排除滤池内气压，在30psi恒压下让水通过直径为φ47mm、孔径为0.45um的测试滤膜，然后开始测量：首先测量500ml水通过滤膜所需的时间T0；让水连续通过滤膜15分钟后（T），再次测量500ml水通过滤膜所需的时间T1；得到以上三个时间数据后，即可计算出水源的SDI值：

即SDI = (1-T0/T1) × 100/T

实际应用中，当T1为T0的4倍时，SDI为5；当SDI为6.7时，水将完全堵塞测试膜，无法获得时间数据T1。此时需要调节反渗透预处理系统，使其SDI值降低到5.0以下。SDI值不能反映整个反渗透系统的结垢和堵塞情况，因为SDI仪器测试是死端过滤，而反渗透系统是错流过滤。

为了防止反渗透系统产生胶体污染，我们要求进水SDI值小于5（最好小于3），有利于系统的长期安全运行。

减少反渗透水中胶体和颗粒污染最有效的方法是：适当的预处理（锰砂过滤、多介质过滤、活性炭过滤、超滤、微滤等）；加入胶体分散剂；对系统进行预防性清洗；

4.微生物污染

自来水一般都会控制余氯来抑制微生物的生长，但余氯具有很强的氧化性，能氧化反渗透膜表面，影响膜的寿命和产水水质。因此反渗透系统的运行对余氯有非常严格的要求（

微生物污染也是最常见的污染，经过大量的元件解剖和污染物分析实验，发现大部分污染都是由微生物的繁殖引起的。

微生物污染过程主要有以下几个阶段：第一阶段是腐殖质、多糖等微生物代谢产物大分子物质在膜表面吸附，形成具备微生物生存条件的生物膜；第二阶段是进水微生物中粘附速度快的细胞的初始粘附过程（生物膜生长缓慢）；第三阶段是随后大量细菌的粘附，特别是EPS（细胞聚合物，粘附在膜表面细胞体上并将其包裹起来，形成黏度很高的黏稠物和凝胶层，进一步增强了污物与膜的结合力）的形成，加剧了微生物的繁殖和聚集；第四阶段是生物污染的最后形成阶段，此时生物膜的生长与去除达到平衡，膜将发生不可逆的堵塞，导致过滤阻力上升，膜通量下降。

抑制反渗透系统中微生物生长的方法：

反渗透进水微生物的控制。通过控制源水中的细菌、藻类（一般通过控制余氯来实现），可以减少预处理的死角，阻止微生物的繁殖；

反渗透系统微生物控制：通过连续或间歇地投加对膜无作用的非氧化性杀菌剂，可以有效地控制和杀死反渗透系统中生长的微生物，然后通过浓水带出系统。