电镀污水有机物污染处理工艺的探索与实践

电镀污水有机物污染处理工艺的探索与实践

1. 简介

电镀废水中的有机污染问题近几年才引起电镀界和环保界的重视，其含量通常用CODc来表示。电镀行业废水的处理和监测仅仅侧重于重金属离子的去除，即便是目前运行和建设中的电镀废水处理系统，也没有针对其有机污染物的处理工艺或处理单元。随着排放标准的日益严格，特别是全要素达标的要求，这一问题需要更加重视。目前，电镀废水处理的设计规范、教科书和专业出版物中，尚无相关的参考资料和工程实例。针对以上情况，笔者在三期扩建工程的工艺选择和处理工艺设计中，充分重视了有机污染物的处理，并参考其他相关行业的有机污染物处理工艺进行了多次试验，初步掌握了电镀废水中有机污染物的特性和相关的处理工艺。

2、电镀废水中有机污染物的来源

电镀废水中有机污染物的来源主要有三个：电镀前处理过程、电镀生产过程、电镀后处理过程。

表1为电镀废水中有机污染物的占比，从表中可以看出，电镀废水中的有机污染物主要来源于镀前处理部分，而电镀工艺本身所占比例较小。

2.1 电镀预处理废水中有机污染物的产生

镀前工序中的CODc与电镀企业的产品类型、工艺路线有很大关系。工件在电镀前必须进行表面精加工(如抛光、滚压、压花等)，然后进行脱蜡、脱脂、酸洗、活化等工序，其目的是为后续的电镀工序提供洁净的表面。目前，大多数电镀厂采用乳化脱蜡、脱脂工艺，其废水中含有大量的非离子表面活性剂、阴离子表面活性剂及其它助剂(如缓蚀剂等)，这些助剂本身就是高分子有机污染物。另外，工件表面的蜡、油在生产过程中被乳化进入工作母液，随着生产过程的进行，工作母液中的油会逐渐积累到极限值，此时必须将工作母液全部排出，然后重新配制。由于镀前处理工作母液中的污染物主要为表面活性剂、助剂、矿物油及蜡类，这部分废液无回收价值，所以各电镀企业均直接将其排入污水处理系统，此时的母液CODcr可达2万～5万mg/L。一般来说，电镀企业镀前处理母液的工作周期为7～15天，所以这部分废水对污水处理系统的CODc值影响较大。

正常情况下，镀前工序排放的清洗水CODc在100～200mg/L之间，该类废水量较大，约占废水排放量的20%～25%，其负荷状态比较稳定。

2.2 电镀工艺废水中有机污染物的产生

电镀工艺中的有机污染物主要来自于电镀液中添加的各种光亮剂，这些光亮剂为多组份混合的高分子有机化合物，单一品种的添加量为80～150mt/(kA·h)，一般电镀槽中需添加2～3种光亮剂。工件在电镀过程中会消耗这些光亮剂，一部分经分解后进入镀层，一部分残留在镀液中，一部分被工件带出而进入清洗水。因此，电镀工艺过程中清洗水中的CODcr在40～60mg/L之间。有些镀种不含有机光亮剂，如加稀添加剂的镀铬工艺和不加光亮剂的镀前碱铜工艺。电镀工艺的清洗水占总排放量的60%～70%，这部分废水的CODc比较稳定。

2.3 电镀后处理废水中有机污染物的产生

镀后处理是指工件电镀后进行的工艺过程，如用表面活性剂(又称脱水剂)进行脱水处理，或为增加耐腐蚀性能进行化学防腐处理，如镀铜或镀铜锌合金后再浸入苯并三唑溶液中。还有生产过程中产生的废品、不良品工件需要进行退镀(即脱镍)。若采用防染盐退镀(又称脱镍粉)，废水中含有大量的间硝基苯磺酸钠和氰化钠，废液呈深褐色，造成处理后的排水呈微黄色(有人误认为六价铬超标)，其颜色很难去除。电镀后处理产生的废水中CODcr变化较大，母液在2000～/L，清洗水COD0在50～150mg/L（与所采用的工艺有关），这部分废水量不是很大，约占总排水量的5%。

3 电镀废水中有机污染物的去除方法

针对电镀预处理废水中有机污染物的组成、物理化学及生物特性，作者进行了生化法、微波化学法和物理化学法3种工艺试验。

3.1 生化法

在生化法实验过程中，新大禹公司制作了小型模拟装置进行测试，该方法的工艺流程如图1所示。

污水在物化处理池中pH调节为8-9，加入混凝剂后，在沉淀池中去除重金属离子和少量有机物。然后有机物在厌氧池中被微生物降解，在好氧池中被缺氧微生物进一步降解。在后期处理过程中，有机物被微生物代谢分解，最终随着微生物的死亡以絮凝物的形式沉降出来。

但考虑到预处理废水中可能混入重金属离子、阴离子表面活性剂等对细菌有毒性，因此在生化处理前应增加一套物化设备，去除废水中的重金属离子，稳定废水的pH值。鉴于电镀前废水中的有机污染物大多为表面活性剂、矿物油等，可生化性较差，以及生化处理系统在运行过程中的耐冲击负荷、可靠性等综合考虑，笔者认为采用该处理工艺并非最佳选择，具有较高的风险性。

3.2 微波化学法

微波化工废水处理技术是近年来发展起来的一种新型废水处理技术，利用微波独特的物理、化学和生物效应，配合多种化学药剂，完成有机污染物的氧化、分解、吸附和混凝作用，该方法的工艺流程如图2所示。

该方法采用2 kW微波反应器，波长为2 450 MHz。由于该公司以技术保密为由拒绝让笔者参与具体实验，因此笔者并不清楚实验过程中的投加量、pH、温度、微波功率调节等工艺参数。根据昆明市第六污水处理厂3 500 m3/d生活污水微波化学法深度处理系统试验报告及现场勘察所得资料，其原理为：利用微波为化学反应提供外界能量场，废水中的有机污染物一部分在相关药剂作用下直接被氧化，另一部分在敏化剂作用下，剧烈吸收微波场中的能量，导致敏化剂局部温度迅速升高，从而分解有机物。从实验测试数据看，此工艺的去除率可以很高。而且反应时间很短，在微波谐振腔内仅需10~25秒，反应中产生多种气体，如CH4、CO、CO2、N2、H2S、H20等8种气体，对氰化物和重金属也有很好的去除率，详见表2。

若要求该工艺污染物去除率大于80%，则必须增加投加到废水中的氯系氧化剂的量，此时在反应后经混凝沉淀过滤后排出的清水中可以闻到一股刺鼻的余氯气味；若去除率小于80%左右，则无明显气味。另外，微波化学法去除污水有一个明显的效果，就是有很强的杀菌作用。因此，在高平电镀废水处理厂选用该工艺的重点是要测试该工艺用于生活污水处理的可能性，特别是综合处理成本。根据昆明市环保局提供的昆明市第六污水处理厂微波化学法深度处理装置验收报告的数据，生活污水入水时CODCr为300～450mL，出水时CODCr为7～15mL。其单位处理成本为0.886元/m3，北京润泽东方公司给出的运行成本预算为1.35元/m3（指电镀前处理废水），由于该技术属于新技术，目前对其工艺的可靠性、经济性、可操作性还不能充分评估。

3.3 物理化学法

物化工艺试验由三角环保院人员设计，首先在实验室内筛选出大量物化反应所需的试剂，并优化组合工艺流程及参数，去除率可达70%~80%。随后在高平电镀废水厂进行了3次1000L小规模工业试验，均取得了较为理想的处理效果。本方法工艺流程如图3所示。

在pH调节池中加入烧碱(或消石灰)或酸，控制pH在8.5～9.5之间，此时会产生大量的沉淀(沉淀中含有重金属离子和部分有机物)。再加入一定量的氧化剂、混凝剂和吸附剂，对剩余的有机物进行深度分解吸附，再经沉淀分离。此方法确保预处理后的废水与处理后CODCr较低的其他废水混合后排放的CODCr=l可保证在70～80ⅡL左右(即达标排放)，且所用药剂价格低廉，易购，设备简单，工程造价低，运行可靠。易于对不需独立处理装置的现有工程进行改造，单位处理费用为0.50～0.70元/m3。

3.4 三种处理工艺效果比较

电镀废水中有机污染物种类因各地电镀工艺、所用原材料等差异较大，处理效果也存在差异，因此需要各地同行根据当地具体情况采用不同的工艺、药剂，才能达到最佳处理效果。即使是去除率最高的微波化学法，在处理规模为/d的设备上，在2个月的调试过程中，去除率也仅为75%以下，需要进一步提高。表3对比了三种工艺的处理效果。

4. 结论

电镀废水中有机污染物的去除工艺是一个全新的研究课题，但尚未引起电镀界和环保界的重视。随着环保呼声越来越大，排放标准越来越严格，环境污染现状不容乐观，电镀行业这一涉及众多行业的传统高污染行业污染治理应引起高度重视。在电镀行业较为发达的地区，在电镀行业集中入园、统一定点、污水集中处理的政策引导下，如何实现全要素达标，完成《清洁生产法》要求的电镀行业中水回用率60%的目标，亟待研究开发实用的有机污染物去除工艺。笔者目前的工作只是对此进行初步的探索和研究，希望引起同行的关注和探索。