电镀废水处理技术的发展趋势：微滤+反渗透处理回收技术

电镀废水处理技术的发展趋势：微滤+反渗透处理回收技术

摘要：电镀废水成分十分复杂，除了含氰（CN）废水、酸碱废水外，重金属废水是电镀行业潜在危害极大的废水类别，大部分废水含有铬（Cr）、镍（Ni）、镉（Cd）、铜（Cu）、锌（Zn），而含有金（Au）、银（Ag）等贵金属的废水则直接回收利用。随着电镀行业的快速发展和环保要求的不断提高，电镀废水处理开始进入清洁生产工艺和总量控制阶段，但深度资源回收和闭环循环将是主要发展方向。因此，提出的微滤+反渗透处理技术回收利用电镀废水将被更多企业采用。

关键词：电镀废水；膜分离；微滤；反渗透

1. 概述

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工艺过程，广泛应用于机械制造、轻工、电子等行业。为提高镀件质量，电镀生产中使用的电镀添加剂的种类和数量日益增多，成分也越来越复杂，这些添加剂中含有与重金属离子络合作用强的成分，如酒石酸、EDTA、焦磷酸盐、柠檬酸、氨水等。在采用传统化学沉淀法处理电镀废水过程中，重金属离子不能完全形成氢氧化物沉淀，其中重金属离子含量极易超过国家废水排放标准。以我公司设计建设的案例为例，采用双膜法对电镀废水进行深度处理并回用，实现零排放，取得经济效益和环境效益的双重效益，彰显双膜工艺的优越性。

2. 流程

3. 先前传统工艺的描述

3.1 高浓度金属的化学沉淀处理

本案例前端处理采用传统电镀重金属废水基础处理技术，化学沉淀法是将废水中溶解的金属离子转化为不溶于水或溶解度极低的金属化合物，包括碱性条件下的氢氧化物沉淀法、硫化物沉淀法等。此方法可以处理高浓度的金属离子，但无法去除微量离子。随着环保标准的不断提高，单纯采用化学沉淀法无法保证废水稳定达标排放，尤其是铜离子和磷经常超标。考虑到经济效益和环保效益，增加了后续双膜深度处理工艺，废水全部分质回用，实现零排放。

3.1.1 中和沉淀法

在含重金属废水中加碱，提高废水pH值，使重金属形成难溶性氢氧化物絮凝体而沉淀分离。中和沉淀法操作时应注意以下几点：（1）根据废水所含金属离子控制适宜的pH值。（2）当废水中含有两性金属时，pH值过高会引起再溶解，必须严格控制pH值，实行分阶段沉淀；（3）废水中的某些阴离子，如卤素、氰化物、腐殖酸等，能与重金属形成络合物，中和前必须进行预处理；（4）有些颗粒较小，不易沉淀，必须投加絮凝剂辅助沉淀。通过大量试验和实际操作，该工艺在车间废水排放量变化较大时，处理后的水中铜离子往往超过一级标准0.5mg/l，严重时可接近5mg/l。

3.1.2硫化物沉淀法

为了加强铜处理效果，还投加了硫化剂，使废水中的重金属离子生成硫化物，以便更好的沉淀去除。与中和沉淀法相比，S2-与Cu2+生成溶度积较低的CUS，不溶于水，也不溶于稀盐酸。但金属硫化物较小，不易沉淀，因此需要投加絮凝剂或混凝剂。而且硫化物不宜投加过量，否则遇酸会产生硫化氢气体，造成二次污染。

3.2 氧化还原处理

3.2.1 化学还原法

电镀废水中的Cr主要以Cr6+离子形式存在，因此在废水中加入还原剂将Cr6+还原为有微毒的Cr3+后，再加入石灰或NaOH生成Cr(OH)3沉淀，分离去除。其处理原理简单，操作容易掌握，能承受大水量、高浓度废水的冲击。根据加入的还原剂不同，又可分为FeSO4法、FeSO4法、铁屑法、SO2法等。

3.2.2 化学氧化法

氧化法是通过加入强氧化剂对污染物进行氧化，如破氰化物、加入漂白剂来降低COD。

3.3 吸附法

吸附法处理电镀重金属废水所用的吸附剂有活性炭、腐殖酸、海泡石、多糖树脂等。活性炭设备简单，在废水处理中应用最为广泛，但活性炭再生效率低，运行时间短且极易失效，更换费用更是昂贵，而且活性炭处理水质难以达到回用要求，难以稳定达标。活性炭对有机物的吸附能力强，但对金属的吸附效率低，速度慢，饱和体积小。以该拉链厂电镀废水项目为例，原工艺中铜离子小于1mg/l，水量700立方/天，出水0.2mg/l，吸附容量490g，只能有效运行一个月，现场没有设计再生装置，失效后可更换。活性炭有2塔，每塔8吨，那么更换一次的成本就是16万，很少有工厂能接受这么高的价格。同时由于环保指标提高和政策要求，很快会换成双膜，实现零排放。

3.4 生物处理技术

根据生物去除重金属离子的机理不同，可分为生物絮凝、生物吸附、生物化学和植物修复等。本项目案例采用接触酸化池处理电镀沉淀池调节水，主要针对不达标的铜离子。接触酸化池中可培养数百个细菌群落，使水中的胶体悬浮物相互凝聚沉淀，对重金属有絮凝作用的菌种约有十余种。生物絮凝剂不仅能通过其氨基和羟基与Cu2+等重金属离子形成稳定的螯合物而沉淀下来，同时接触酸化池采用厌氧工艺，好氧、厌氧交替运行，在厌氧条件下，H2S能与废水中的重金属离子发生反应，生成溶解度极低的金属硫化物沉淀而被去除。同样，接触氧化池可以处理微量未去除的Cr6+，去除率可达99.7%。

4.膜分离技术

4.1 微滤膜技术特点

微滤的英文缩写为：mf。其过滤孔径在0.1um以上，距离脱盐的精度还很远，所以它的脱盐率为0。微滤过程分为死端过滤和错流过滤两种方式。死端过滤时，小于膜孔的溶质颗粒在压力作用下可以随水通过膜，大于膜孔的溶质颗粒则被截留，通常会堆积在膜表面。随着时间的推移，膜表面堆积的颗粒越来越多，膜的渗透性就会下降，此时就需要停机清洗膜表面或更换膜。错流过滤是料液在压力作用下平行于膜表面流动，带走膜表面的滞留物，使膜污染保持在较低水平。微滤膜的实际操作过程有很多不同。液中膜浸没式生物处理池中膜，可强化生物处理效果，减少生物二沉池建设。也可采用管式微滤膜，其操作方式类似反渗透。这样在膜的清洗过程中，操作管理更加方便，可用高浓度清洗液在线清洗，每次清洗后运行时间长，膜更换方便。这两者都属于MBR工艺，考虑到间歇运行的特点，采用后一种方式，处理沉淀池出来的废水，与酸化池接触。

4.2 超滤膜

超滤膜是一种具有超强“筛分”分离功能的多孔膜，其孔径只有几纳米至几十纳米，仅为一根头发丝的千分之一。通过在膜的一侧施加适当的压力，大于孔径的溶质分子就能被筛分出来，从而分离分子量大于500道尔顿、粒径大于2至20纳米的颗粒。超滤膜属于深层过滤，后者具有较致密的表层和以指状结构为主的底层，表面厚度在0.1微米以下，具有排列有序的微孔。超滤也可以说性能介于微滤和反渗透之间。产水水质达到生活杂用水标准，反渗透的保护效果比微滤膜好很多。有条件的项目可以优先采用超滤+反渗透工艺。

4.3 反渗透

目前反渗透膜按膜材料化学组成主要分为纤维素膜和非纤维素膜两大类。按膜材料物理结构可大致分为非对称膜和复合膜。纤维素膜中，应用最广泛的是醋酸纤维素膜。该膜总厚度约100μm，整个表皮厚度约0.25μm，表皮充满微孔，孔径约5~10埃，因此能滤除很细的颗粒，多孔支持层中孔径很大，约几千埃。非纤维素膜主要是芳香族聚酰胺，其他还有聚酰胺膜、壳聚糖膜、聚砜酰胺膜、聚四氟乙烯接枝膜、聚乙烯亚胺膜等。近年来，聚酰胺复合膜得到发展。高度交联的芳香族聚酰胺是由苄基氯和苯二胺聚合而成。由于这种膜是由三层不同的材料组成的，所以被称为复合膜。反渗透膜品牌：膜、Dow膜、 Fluid 、Toray膜、膜等。

由于反渗透脱盐能力强，在污水处理回用中，溶解固体仍能稳定达到95%以上，COD、BOD去除率在97%左右。因此，其处理后的水质指标比自来水高，而且部分回用水不需要软化处理，可以作为锅炉给水，省去了软化设备和软化剂。本项目不仅减少了每天700吨自来水的用量，也不再向附近水体排放700吨污水，在一定程度上节约了成本，具有较高的环境效益和经济效益。

反渗透出水电导率高的原因：反渗透清洗情况反渗透元件在正常运行时，膜会受到无机盐水垢、微生物、胶体颗粒及不溶性有机物的污染，这些污染物沉积在膜表面，造成标准化产水流量和系统脱盐率同时降低或恶化，需要及时清洗。

5、电镀重金属废水处理技术展望

随着全球可持续发展战略的实施，循环经济和清洁生产技术越来越受到重视，电镀重金属废水处理已向清洁生产工艺、物质回收、废水回用等综合防治阶段发展。未来电镀重金属废水处理将贯彻循环经济，重视清洁生产技术的开发和应用；采用全过程控制，结合废水综合处理，最终实现废水零排放。电镀废水种类繁多，各种电镀工艺千差万别，单独使用传统的废水处理方法往往有其局限性，不能满足严格的环保要求，且不稳定。而集多种处理技术特点于一体的膜技术，以其稳定优异的性能、不可替代的深度处理技术、以及处理后水直接回用的经济和环境价值，将逐渐受到重视。

结论

综上所述，虽然化学法、物化法、生化法等都可以处理和回收废水中的重金属，但一般都具有选择性，一种工艺只对一种或几种金属进行吸收或处理，不能进行深度处理，从而限制了废水的回用，对环境造成了很大的污染和破坏。而双膜法运行费用低、效益高、管理方便，对环境无二次污染，处理后的废水可回收再利用，实现零排放，有利于生态环境的保护和改善，必将受到应有的重视。

参考

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