电镀废水处理技术助力企业节能减排，实现清洁生产Ⅱ级要求

电镀废水处理技术助力企业节能减排，实现清洁生产Ⅱ级要求

摘要：本文分析了企业废水的来源及含量，应用化学方法处理各类含铬、镍、氰化物等废水，利用膜分离技术进行中水回用，设计建立了废水处理中心系统。该系统采用pH、ORP控制器控制各处理单元自动加药，过程稳定可控，结果可数字化、实时传输，满足清洁生产二级要求，实现了企业节能减排的目标。

关键词：电镀废水；化学处理；膜分离技术；中水回用；节能减排

是航天机电元件（组件）高新技术企业，主要研发生产军用继电器、接插件、专用开关及小型仪器设备等，表面处理工艺主要有镀金、镀银、镀铜、镀镍等。为进一步提高废水排放指标，按照“十二五”基础设施改造及节能减排固定资产投资项目要求，对电镀废水进行综合处理及回用。废水来源及水质

1.1 废水来源及分类

电镀废水的来源及其水质分析是废水处理工艺设计的基础，不同企业的生产工艺、产品不同，产生的废水也不同，需要进行综合分析。

1.1.1 废水预处理

表面预处理包括镀件脱脂和去除氧化膜两个主要过程。工件脱脂通常采用表面活性剂乳化法，这部分废水化学需氧量（COD）较高。氧化膜去除工艺的选择与基体材料密切相关，通常处理液由各种酸组成，这部分废水中含有基体材料的金属离子。一般预处理工艺产生的废水以酸碱性为主，含有Ni2+、Cu2+、Ag+、Fe2+、Fe3+、COD等污染物。

1.1.2电镀废水

按照生产工艺流程，电镀废水主要分为以下三类：

1）含铬废水：含铬废水主要来源于银合金的铬酐酸洗、铜合金的铬酐钝化、镀银抛光等工序，废水中主要含有Cr6+及极少量的Cu2+、Ag+等金属离子。

2）含镍废水：含镍废水的来源主要有电镀镍和化学镀镍两种。电镀镍废水主要来自酸性镀镍生产线的漂洗水，废水中主要含有NiSO4、NiCl2等。化学镀镍废水成分比较复杂，通常含有螯合剂、稳定剂、pH缓冲剂等。

3）含氰废水：氰化物镀铜、氰化物镀银、镀金均产生含氰废水，废水中含有CN-、Cu2+、Ag+等污染​​物，镀金废水回收后排入含氰废水处理厂。

1.1.3 废镀液及退镀液

镀液达到使用期限、镀槽处理、零件脱镀等都会产生废镀液、废退镀液，该类废液通常浓度较高、成分复杂，可单独收集、预处理后缓慢加入相应废水中进行处理，或单独收集后委托外部有资质的单位处理。

1.2 进水量及水质

分质分流是废水处理的前提，因此需要明确每个电镀槽排出的废水类别，计量各类废水的排放量并控制地面排水的走向。

预处理废水属于酸碱废水；氰化物电镀溶液废水属于含氰化物废水；铬酐电镀溶液废水属于含铬废水；

化学镀镍废水经初步处理后与镀镍废水一并归为含镍废水；清洗镀槽、车间地面产生的废水按类别归为相应废水。项目废水平均排放量约为120m³/d。根据相关要求，废水处理设施设计处理能力为144m³/d，每天运行8小时。各类废水设计处理水量及水质见表1。

2 设计目标

排放水质满足《电镀污染物排放标准》（-2008）中表2的要求。电镀水回用率满足环保部等三部委2015年第25号公告《电镀行业清洁生产评价指标体系》附录2中Ⅱ级要求，回水利用率≥40%，再生水水质优于《金属电镀及化学覆盖工艺水质规范》（-1991）一级水标准，再生水电导率≤100µS/cm。安全防护满足《国防科技工业安全防护系统技术要求》二级要求。

3. 流程设计

电镀废水处理工艺主要有化学法、电解法、吸附法、反渗透等，目前处理效果稳定、适应性强、处理成本低、管理简单的处理工艺仍为化学法。通过加入碱性溶剂，使废水中的金属离子形成氢氧化物絮凝体，然后沉淀、分离去除。

本项目的目标是提高中心城区企业电镀废水排放的可控性，实现安全、稳定、达标排放。因此，本项目在设计中采取了减少对周边环境影响的措施，合理集中分离废水，循环利用水资源；合理控制噪声、臭气；妥善处理处置固体废物，避免二次污染。同时充分考虑操作自动化，降低工人劳动强度；在处理站内设置必要的监测仪器，提高管理水平。与公司原有电镀废水处理系统相比，操作完全自动化，过程可控，结果数字化、实时传输，体现了公司对社会负责的工作方式。本项目电镀废水处理工艺流程如图1所示。

3.1 含铬废水体系

电镀废水中的铬主要以Cr6+离子形式存在，加入还原剂将Cr6+还原为有微毒的Cr3+，沉淀后进入酸碱废水体系。

选取焦亚硫酸钠为还原剂[3]，pH设定为2.5~3，氧化还原电位（ORP）为190~240 mV，搅拌下自动加入硫酸与焦亚硫酸钠溶液，反应时间为30~45 min，反应方程式如式（1）所示。

++→2Cr(2SO4)3++5H2O（1）

还原反应完成后，用NaOH调节pH为7.8～8.5进行中和反应，加入聚合氯化铝（PAC）进行混凝，加入聚丙烯酰胺（PAM）进行絮凝，然后废水进入含铬废水沉淀系统进行泥水分离，反应方程式如式（2）所示。

Cr3++3OH-→Cr(OH)3↓ （2）

泥水分离后，污泥进入污泥处理系统，溶液进入酸碱废水系统。

3.2 含镍废水系统

化学镀镍废水用H2O2反褶，pH设定为2~3，反应停留时间为3~5h，反褶后废水用NaOH调节pH为10.5~11.0，进行中和反应，加入PAC混凝、PAM絮凝，沉淀后的清水与镀镍废水混合，污泥排至综合污泥池。

将含镍废水用NaOH调节pH为9.6～11.0进行中和反应，反应时间为15～20min，加入PAC进行混凝、PAM进行絮凝，然后废水进入含镍废水沉淀系统进行泥水分离。

3.3 含氰废水系统

含氰化物废水采用NaClO为还原剂，采用碱性氯化法分两阶段破碎氰化物。

第一阶段为不完全氧化阶段，将氰化物氧化为氰酸盐。初级破氰pH控制在11.0~11.5，ORP值为330~350 mV，反应时间为30 min。反应方程式如式（3）、式（4）所示。

CN-＋ClO-＋H2O→CNCl＋2OH- （3）

CNCl+2OH-→CNO-+Cl-+H2O (4)

第二阶段为完全氧化阶段，氰酸盐进一步氧化分解为二氧化碳和氮气。二次破氰pH控制在8~8.5，ORP值为600~650mV，反应时间为30min。反应方程式如式（5）所示。

2CNO-＋3ClO-＋H2O→2CO2↑＋3Cl-＋N2↑＋2OH- （5）

氰化物销毁后的废水进入酸碱废水收集池，经过下一道工序进一步处理。

3.4 酸碱废水系统

将酸碱废水pH值调节为8.5～9.0，反应时间为30 min，投加PAC进行混凝、PAM进行絮凝，废水送至沉淀池进行沉淀[6]，上清液经多介质过滤器处理，去除悬浮物后，送至回用水处理系统进行回用处理。

3.5再生水回用及浓水处理系统

再生水回用工艺流程如图2所示。中间水箱收集各类废水，经pH调节后进入膜回用水系统[7]。柱式连续膜过滤（CCMF）装置作为回用系统前端，采用20μm袋滤，由9片单级反渗透（RO膜）膜组件组成，设计通量为45~60L/（m2·h），设备产水能力为6m3/h，配备反冲洗系统，实现自身再生。采用逐级过滤方式，保证系统出水水质满足浓水系统进水要求。由于CCMF连续超滤浓水和反冲洗水含有悬浮物及微量胶体，因此返回酸碱水池进行沉淀处理。

中水经反渗透处理后，产生一定量的浓水，浓水存在离子浓度和COD超标风险。浓水处理工艺流程如图3所示。首先将浓水pH调节至3左右，加入H2O2、FeSO4氧化废水中难降解物质，加入混凝剂，再调节pH至9左右进行混凝反应。废水进入60°斜板固液分离，设计最大表面负荷为1.0m2·h。上层清液进入回收池，污泥进入综合污泥池。原水经过多介质过滤器，滤料设计吸附值≥/g、粒径0.44~3mm、比表面积700~1400㎡/g，保证出水污染指数（Index，简称SDI）≤5，去除有机物和余氯，降低色度和浊度，延长膜系统使用寿命[8-9]。

3.6 污泥处理系统

各类废水经固液分离，沉淀出来的污泥经斜板沉淀池收集，由气动泵输送至板框压滤机进行干化，压滤机出水排至浓水收集池。

3.7 土木工程及安全体系

本项目新增使用面积216平方米，土地硬化防腐，彩钢瓦覆盖。根据《国防科技工业安全防范系统技术要求》二级防范要求，周边设置高2.4米的金属围栏，纵杆间距150mm，配备4台高清摄像机，视频图像录制像素大于704×576（4CIF），录制帧率大于25帧/秒，图像信息保存时间大于30天。设计门禁系统，新建应急处理池，安装水质在线监测设施并与环保局联网。

4 治疗效果

该项目已建成投入使用，运行良好。加药装置采用自动控制系统，设备通过程序实现手动、自动启停。中央监控室设有监控屏，显示系统运行状况。处理后的出水达到设计出水标准和《电镀污染物排放标准》（-2008），并已通过当地环保部门验收。回用水既能满足工件清洗质量，又不影响后续工序镀液质量。水回用率达40%。

5 效益分析

本电镀废水处理设施以节能、自动化为出发点，对配电设计、药剂选用、自动化程度等进行优化筛选，达到节约成本的目的。工艺技术人员均为兼职电镀技师，配备污水处理操作工1名，实行八小时工作制。日常运行费用主要包括电费、药剂费、人工费。以含铬废水处理回用系统为例，其处理费用主要包括用电量、药剂费，具体核算数据见表2。其他废水处理系统运行费用参照表2核算数据计算，见表3。按日处理废水量120m3/d计算，平均废水处理费用为9.6元/m3，项目运行成本较低。

6 结论与展望

本文在分析企业废水来源及含量的基础上，充分利用分质分流，应用化学方法处理含铬废水、含镍废水、含氰化物废水及酸碱废水。该技术成熟，效果稳定，对重金属污染物的去除适应性强。采用pH、ORP控制器控制各处理单元自动加药，操作简单。

采用膜分离技术对回用水进行回用，满足清洁生产二级要求，减少污染物排放，并可按需扩建，安全、防腐、应急设备设施均满足要求。