电镀废水分质收集、分流处理和中水回用的重要性及回用技术分析

电镀废水分质收集、分流处理和中水回用的重要性及回用技术分析

电镀可以赋予机械产品装饰性保护层和各种功能性表面层，如在零件上镀镍可以使零件具有优良的耐蚀性、耐磨性、焊接性和较高的硬度，满足零件的使用要求，提高零件的使用寿命。电镀已成为国民经济发展中不可缺少的产业，但重金属造成的环境污染已成为困扰行业发展和环境保护的一大难题。因此，基于电镀生产技术的现实，实现电镀废水的分离收集、分流处理和回用具有重要而紧迫的意义。镀镍漂洗废水水质单一，回收价值高，适合进行资源回收和废水回用作业。本文对当前主要的回用技术进行了分析，并提出了建议和措施。

1、镀镍漂洗废水水质特征分析

电镀过程中，镀液由镀件携带从镀槽进入漂洗槽，构成电镀漂洗废水中的主要污染物；镀液主要由主盐、络合剂、导电盐、缓冲剂、阳极活化剂、添加剂等组成。通常以氨基磺酸镍或硫酸镍为主盐，乙二胺四乙酸、酒石酸、柠檬酸等为络合剂，硼酸或柠檬酸盐为缓冲溶剂，氯化镍为阳极活化剂，萘磺酸、对甲苯磺酰胺、糖精、十二烷基硫酸钠、二乙基己基硫酸钠、正辛基硫酸钠等为添加剂，次磷酸钠或氨基硼烷为还原剂。镀液是漂洗水中污染物的来源。 镀镍漂洗废水主要水质特征为[1-6]：pH值2～9、电导率592～2480μS/cm、Ni2+40～600mg/L、COD15～350mg/L。

2.镀镍漂洗水回用技术

2.1 化学沉淀与膜处理联合工艺

电镀废水处理通常采用含铬废水破铬、含氰废水破氰后与综合废水混合进行化学沉淀的方法，但出水不能满足中水回用的需求，目前常规方法是在化学沉淀后增加膜处理工艺。罗强[7]等采用化学沉淀-超滤-纳滤工艺处理电镀废水，出水电导率为190μS/cm、CODcr为4.8mg/L、镍离子为0.17mg/L。钟丽琼等[6]的工程实践表明，采用化学沉淀-超滤-反渗透组合工艺，出水中总镍、总铬及六价铬均未检出。 杨伟志 [2] 采用络合破乳、混凝沉淀法处理含镍废水，经超滤-反渗透膜处理后回用于工艺生产。该工艺的特点有：一是回用水系统相对独立于废水处理系统，便于对已有的废水处理设施进行升级改造；二是操作灵活，可根据实际需水量确定回用水系统产水量；三是由于采用集中处理方式，节省空间，操作管理方便。但也存在缺陷：一是由于反渗透系统的清洗及浓水的排放，导致反渗透系统的水回用率不高，一般只有 70% 左右；二是在化学沉淀处理中添加了钙盐、铁盐，在反渗透系统高压下易造成膜的高盐结垢，导致膜中毒； 三是膜技术只是对污染物进行了分离浓缩，浓缩液中仍然含有重金属，约占总水量的30%，重金属排放问题并未得到根本解决。

2.2 电解

余德龙等[8]研究了电解回收镀镍废水中金属镍的方法，用此方法处理浓度约1g/L至约50mg/L的镀镍废水，电流效率可达60%以上。王宝群等[9]认为工业生产中适合电解回收镍的操作条件为镍离子浓度为0.5～2.5g/L，电流效率不低于40%，经过10次操作，浓度可恢复到0.1g/L以下，回收槽回收率大于99%。镍的标准电极电位较低(-0.246V)，实际工程应用中，在酸性溶液中电解时，先析出氢气，会造成大量的阴极电流消耗在析氢上，电流效率较低。另外，由于浓差极化等因素，对于低浓度镍溶液，电解的去除效率十分有限。 此外，电解对废水中的COD、TDS、SS基本无去除效果，尚未大规模应用。

2.3 微电解

微电解是利用铁屑和活性炭的电化学反应，通过置换、共沉淀、过滤等多个过程去除水中重金属离子的技术，近年来得到广泛应用。苏桐等[10]的研究表明，对于镍离子浓度为9.2 mg/L的硫酸镍废水，经微电解装置处理后，出水镍离子浓度可满足电镀污染物排放标准。杨建[11]利用微电解处理高浓度含镍废水，去除率可达64%。微电解技术处理电镀废水具有投资少、操作简单、有机物去除效果好、运行费用低等优点，缺点是不能回收有用金属，实现资源循环利用。

2.4 离子交换法

沈航军等[4]研究发现采用阳离子柱-阴离子柱-混合柱工艺处理镀镍漂洗水，出水水质稳定，电导率小于10 μS/cm，未检出镍。车荣和[12]介绍了浮床交换-移动床工艺和螯合树脂工艺处理含镍废水的成功工程实例。离子交换法根据含镍废水水质的不同，可有针对性地选用螯合树脂、阳离子(阴离子)树脂、强(弱)酸树脂等各类树脂。工程实践表明，离子交换法具有工艺成熟、回收效果好、适用范围广、对不同镍浓度适应性强等优点，但也存在一定的缺陷，如不能去除废水中的COD、TDS、SS等； 另外，离子交换系统再生淋洗液浓度太低、酸性太高，不宜直接返回镀槽使用。

2.5全膜处理法

全膜处理法是利用微滤膜、超滤膜、纳滤膜、反渗透膜等不同的膜系统直接浓缩分离电镀废水的工艺技术。楼永通等[5]的研究表明，纳滤膜对镍离子的截留率大于97%，反渗透膜对镍离子的截留率大于99%。对于镍离子浓度为145mg/L的进水，膜分离技术可将电镀镍漂洗水浓缩100倍以上。经过一级纳滤、两级反渗透浓缩后，浓缩液中镍离子浓度可达50g/L，透过液处理后回用。潘文刚等[3]采用三级膜浓缩系统处理含镍漂洗水，废水回用率超过98%。 回用水作为后部漂洗水循环使用，浓缩液浓度小于2%作为镀液补充镀槽。周利军等[1]采用超滤、纳滤和反渗透组合工艺技术对漂洗废水中的镍进行浓缩分离，出水水质接近纯水。周利军等[1]采用超滤-反渗透组合工艺对镀镍漂洗水中总镍进行浓缩分离，出水水质接近纯水。对于含镍、含铜或含铬废水，直接采用纳滤膜或反渗透膜进行浓缩分离，具有分离效果好、操作简单等优点。但由于镀液老化、膜清洗、运行费用等因素，系统废水回收率远未达到理论水平。同时，膜处理系统较高的设备投资和维护费用，直接限制了全膜处理系统的应用和推广。

2.6 组合处理工艺

李嘉业[13]采用膜生物反应器-反渗透组合工艺处理电镀镍废水，COD去除率基本保持在95%以上，SS去除率达到100%，脱盐率保持在94%以上，出水可满足回用要求。郑英汉等[14]研究了反渗透-电去离子组合工艺去除废水中的镍离子，将废水中镍离子浓度由原来的200mg/L降低到0.5mg/L。张伟峰等[15]在工程实践中首先采用离子交换吸附法处理含铜综合废水、含镍废水、含铬废水，而后采用双膜法对处理后的废水中的重金属离子进行脱盐浓缩，成功实现了中水回用。高荣等[16]采用膜生物反应器-反渗透组合工艺处理电镀镍废水，COD去除率基本保持在95%以上，SS去除率达到100%，脱盐率保持在94%以上，出水可满足回用要求。郑英汉等[17]研究了反渗透-电去离子组合工艺去除废水中的镍离子，将废水中镍离子浓度由原来的200mg/L降低到0.5mg/L。张伟峰等[18]在工程实践中首先采用离子交换吸附法处理含铜综合废水、含镍废水、含铬废水，而后采用双膜法对处理后的废水中的重金属离子进行脱盐浓缩，成功实现了中水回用。高荣等[19]采用膜生物反应器-反渗透组合工艺处理电镀镍废水，COD去除率基本保持在95%以上，SS去除率达到100%，脱盐率保持在94%以上。 [16] 采用超滤-反渗透-连续电脱盐工艺处理电镀清洗废水，制备的高纯水可直接回用于生产，废水回用率达到60%。

3. 结论和建议

（1）近年来，电镀废水回用项目得到了广泛的应用和推广，并取得了一定的成效。但回用项目投资和运行维护费用高，以及部分回用技术无法实现资源循环利用等问题仍然困扰着电镀废水回用技术的发展。如何有效解决以上问题，实现重金属零排放将是发展的主要方向；而膜处理技术由于其重复利用率高，且近年来膜材料价格下降，必将成为未来镀镍漂洗废水回用的主流工艺。

（2）回用水水质指标缺乏相关标准。由于电镀废水中含有重金属离子，现行的《废水再生利用工程技术规范》、《再生水用作循环冷却水水质标准》、《城市杂用水水质标准》、《再生水用作景观水水质指标》、《生活杂用水水质标准》等水质标准不适合作为电镀废水回用的参考指标。

《金属电镀及化学覆盖工艺用水水质规范》虽然对不同镀种、不同工段的工艺用水水质提出了要求，但分类过于详细，对电镀废水回用缺乏切实可行的指导。为规范电镀废水回用工程，有必要制定专门针对电镀废水的回用指标，降低回用成本，拓展电镀废水回用空间。

参考：

[1]周利军,徐杰.电镀废水浓缩分离回收工艺及经济效益分析[J].污染控制技术,2012,25(4),41-43.

[2]杨伟志,刘文远.电镀废水综合处理及回用技术研究[J].当代化工,2012,41(9):957-960.

[3] 潘文刚, 张水水. 全膜法处理含镍电镀漂洗水零排放技术[J]. 复旦学报(自然科学版), 2012, 51(2): 255-258.

[4] 沈杭军, 夏阳, 杨月萍. 离子交换法处理及回用镀镍清洗废水[J]. 水处理技术, 2006, 32(10): 48-51.

[5] 楼永同, 陈益堂, 王守根. 膜分离技术在镀镍冲洗水回收中的应用[J]. 膜科学与技术, 2002, 22(2): 43-47。

[6]钟丽琼,翁新军.电镀废水达标处理及回用对策研究[J].给水排水,2010,36:233-235.

[7] 罗强, 黄瑞敏, 周海滨, 等. 超滤作为纳滤回用预处理技术的研究[J]. 电镀与涂饰, 2011, 30(4): 47-49.

[8] 余德龙, 秦启贤, 刘淑兰. 电解法从镀镍废水中回收镍的研究[J]. 电镀与环保, 1997, 17(2): 22-25。

[9] 王宝群, 宋宝珍, 刘静玲, 等. 槽边循环电解回收电镀废水中Ni的研究[J]. 材料进展, 2012, 31(2): 54-58.

[10]苏彤,卢刚,李朝林.微电解处理含镍模拟电镀废水[J].电镀与涂饰,2011,30(6):38-41.

[11] 杨建. 微电解预处理高浓度含镍电镀废水研究[J]. 广州化工, 2012, 40(9): 154-156.

[12] 车荣和. 离子交换剂在含镍电镀废水处理中的应用[J]. 电镀与环保, 1988, 8(6): 17-21.

[13]李嘉业.镀镍废水处理及回用技术研究.硕士学位论文。

[14] 郑英汉, 吴浩, 陈胜英, 等. 反渗透-电去离子组合工艺处理水中Ni2+的研究[J]. 浙江大学学报, 2012, 39(1): 85-88.

[15]张伟锋,周汉新.电镀废水处理新工艺及回用技术介绍[J].科技与企业,2012,18:236.

[16] 高荣,顾红,林振锋,等.全膜法处理及回用电镀清洗废水[J].工业水处理,2011,31(6):83-84.