摘要：電鍍廢水的成分非常復(fù)雜，除含氰（CN）-廢水和酸堿廢水外，重金屬廢水是電鍍業(yè)潛在危害性極大的廢水類別。多數(shù)廢水為含鉻（Cr）、 鎳（Ni）、含鎘（Cd）、銅（Cu）、鋅（Zn）廢水，而含金（Au）和銀（Ag）貴重金屬廢水直接回收。隨著電鍍工業(yè)的快速發(fā)展和環(huán)保要求的日益提高，目前，電 鍍廢水治理已開(kāi)始進(jìn)入清潔生產(chǎn)工藝、總量控制階段，但是進(jìn)步的資源回收利用和閉路循環(huán)將是發(fā)展的主要方向。所以現(xiàn)所提出的微濾+反滲透處 理回收電鍍廢水技術(shù)，將會(huì)被更多企業(yè)采用。

關(guān)鍵詞：電鍍廢水；膜分離；微濾；反滲透

1.概述

電鍍是利用化學(xué)和電化學(xué)方法在金屬或在 其它材料表面鍍上各種金屬。廣泛應(yīng)用于機(jī)器 制造、輕工、電子等行業(yè)。為提高鍍件的質(zhì) 量,電鍍生產(chǎn)中使用的電鍍添加劑種類和數(shù)量 越來(lái)越多,成分也越來(lái)越復(fù)雜,這些添加劑含有 與重金屬離子絡(luò)合作用較強(qiáng)的成分,如:酒石酸、 EDTA、焦磷酸鹽、檸檬酸和氨等,在采用傳統(tǒng) 化學(xué)沉淀法處理電鍍廢水過(guò)程中,重金屬離子 就不能完全形成氫氧化物沉淀,其中的重金屬 離子含量極容易超過(guò)國(guó)家廢水排放標(biāo)準(zhǔn)。以本 公司設(shè)計(jì)施工的上海世界知名拉鏈電鍍廠，電 鍍廢水采用雙膜法深度處理里回用實(shí)現(xiàn)零排 放，取得經(jīng)濟(jì)與環(huán)境效益的雙重收益為案例， 論證雙膜法工藝的優(yōu)異。

2.工藝流程

3.前段傳統(tǒng)工藝說(shuō)明

3.1化學(xué)沉淀對(duì)高濃金屬處理

本案例工藝前段處理采用傳統(tǒng)電鍍重金屬廢水基本治理技術(shù)。化學(xué)沉淀法，是使廢水中呈溶解狀態(tài)的金屬離子，轉(zhuǎn)變?yōu)椴蝗苡谒�或者溶解度很低的金屬化合物，包括堿性條件下氫氧化物沉淀法和硫化物沉淀法等。此法可以處 理高濃金屬離子，但是不能夠?qū)ξ⒘侩x子進(jìn)行去除。隨著環(huán)保要求標(biāo)準(zhǔn)不斷提高，僅靠化學(xué)沉淀不能夠讓廢水穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放，尤其是銅離子和磷經(jīng)常超標(biāo)，考慮到經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益所以增設(shè)了后續(xù)雙膜深度處理工藝，全部廢水分質(zhì)回用實(shí)現(xiàn)零排放。

3.1.1中和沉淀法

在含重金屬的廢水中加入堿提高廢水的 PH值，使重金屬生成不溶于水的氫氧化物絮 凝體沉淀加以分離。中和沉淀法操作中需要注 意以下幾點(diǎn)：（1）根據(jù)廢水中含有的金屬離 子情況，控制合適的pH值。（2）當(dāng)廢水中 含有兩性金屬時(shí)，pH值高會(huì)出現(xiàn)再溶解，因 此要嚴(yán)格控制pH值，實(shí)行分段沉淀；（3） 廢水中有些陰離子如：鹵素、氰根、腐植酸等，可與重金屬形成絡(luò)合物，因此要在中和之 前需經(jīng)過(guò)預(yù)處理；（4）有些顆粒小，不易沉 淀，則需加入絮凝劑輔助沉淀生成。通過(guò)大量 試驗(yàn)與實(shí)際運(yùn)行，此工藝在車(chē)間廢水排放變化 較大情況時(shí)，處理水銅離子經(jīng)常超過(guò)0.5mg/l 一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)重時(shí)候會(huì)接近5mg/l。

3.1.2硫化物沉淀法

為了強(qiáng)化銅處理效果，也試驗(yàn)加入硫化物 藥劑，使廢水中重金屬離子生成硫化物更好的 沉淀除去。與中和沉淀法相比，S2-與Cu2+形成 CuS具備更低的溶度積，難溶于水不溶于稀鹽 酸。但是形成金屬硫化物單質(zhì)細(xì)小不容易沉 淀，需要投加絮凝劑或者助凝劑。并且硫化物 投加不能過(guò)量，否則遇酸生成硫化氫氣體，產(chǎn) 生二次污染。

3.2氧化還原處理

3.2.1化學(xué)還原法

電鍍廢水中的Cr主要以Cr6+離子形態(tài)存在，因此向廢水中投加還原劑將Cr6+還原成微毒的Cr3+后，投加石灰或NaOH產(chǎn)生Cr（OH）3 沉淀分離去除。其治理原理簡(jiǎn)單、操作易于掌握、能承受大水量和高濃度廢水沖擊。根據(jù)投加還原劑的不同，可分為FeSO4法、NaHSO3法、鐵屑法、SO2法等。

3.2.2化學(xué)氧化法

氧化法是投加強(qiáng)氧化劑對(duì)污染物氧化處 理，例如破氰、投加漂水降低COD方法。

3.3吸附法

利用吸附法處理電鍍重金屬廢水的吸附劑 有活性炭、腐植酸、海泡石、聚糖樹(shù)脂等�；� 性炭裝備簡(jiǎn)單，在廢水治理中應(yīng)用最廣泛，但 活性炭再生效率低，運(yùn)行時(shí)間短極容易失效， 更換成本更是昂貴，且活性炭處理水質(zhì)很難達(dá) 到回用要求，穩(wěn)定達(dá)標(biāo)都困難。活性炭對(duì)有機(jī) 物的吸附能力很強(qiáng)，但是對(duì)金屬吸附效率低、 速度慢、飽和容積小。以本拉鏈廠電鍍廢水工 程為例，原工藝進(jìn)水銅離子小于1mg/l，水量 700立方米/天，出水0.2mg/l，吸附量490g， 如此僅能有效運(yùn)行一個(gè)月，現(xiàn)場(chǎng)沒(méi)有設(shè)計(jì)再生 裝置失效后更換。活性炭共2個(gè)塔、每個(gè)8 噸，這樣更換一次費(fèi)用就是16萬(wàn)，如此之高 很少有工廠能夠接受，同時(shí)因環(huán)保指標(biāo)提高及 政策要求很快更換為雙膜，實(shí)現(xiàn)零排放。

3.4生物處理技術(shù)

根據(jù)生物去除重金屬離子的機(jī)理不同可分 為生物絮凝法、生物吸附法、生物化學(xué)法以及 植物修復(fù)法。此工程案例采用接觸酸化槽處理 電鍍沉淀池調(diào)節(jié)水，主要針對(duì)不達(dá)標(biāo)的銅離 子。接觸酸化槽中能夠培養(yǎng)出幾百種菌群，使 水中膠體懸浮物相互凝聚沉淀。對(duì)重金屬有絮凝作用的約有十幾個(gè)品種，生物絮凝劑不僅氨 基和羥基可與Cu2+等重金屬離子形成穩(wěn)定的鰲 合物而沉淀下來(lái)。同時(shí)接觸酸化槽中采用了兼氧式工藝，使好氧與厭氧交替運(yùn)行。在厭氧條件下產(chǎn)生H2S可與廢水中的重金屬離子，生成溶解度很低的金屬硫化物沉淀而被去除。同理接觸氧化槽能處理微量未除去Cr6+，去除率可達(dá)99.7%。

4.膜分離技術(shù)

4.1微濾膜技術(shù)特點(diǎn)

微濾英文縮寫(xiě)：MF，它的過(guò)濾孔徑在： 0.1um以上，遠(yuǎn)遠(yuǎn)夠不上脫鹽的那種精度，所 以它的脫鹽率為0。微濾過(guò)程操作分死端過(guò)濾 和錯(cuò)流過(guò)濾兩種方式。在死端過(guò)濾時(shí)，小于膜 孔的溶質(zhì)粒子在壓力的推動(dòng)下可以隨水一同透 過(guò)膜，大于膜孔的溶質(zhì)粒子被截留，通常堆積 在膜面上。隨著時(shí)間的增加，膜面上堆積的顆 粒越來(lái)越多，膜的滲透性將下降，這時(shí)必須停 下來(lái)清洗膜表面或更換膜。錯(cuò)流過(guò)濾是在壓力 推動(dòng)下料液平行于膜面流動(dòng)，把膜面上的滯留 物帶走，從而使膜污染保持一個(gè)較低的水平。 微濾膜使用方式分為在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中有 很多差異，液中膜把膜片浸在生物處理池中， 這樣可以強(qiáng)化生物處理效果，減少修建生物二 沉池。也可以使用管式微濾膜，如同反滲透一 樣運(yùn)行，這樣在膜的清洗過(guò)程中比較方便運(yùn)行 管理，可以使用高濃度清洗液在線清洗，每次 清洗后運(yùn)行時(shí)間久同時(shí)膜片容易更換。這兩種 都屬于MBR工藝，考慮到間歇運(yùn)行特點(diǎn)，采用后種方式管式膜處理沉淀池出來(lái)接觸酸化槽 廢水。

4.2超濾膜

超濾膜是一種具有超級(jí)“篩分”分離功能的多孔膜。它的孔徑只有幾納米到幾十納米，只有一根頭發(fā)絲的1‰，在膜的一側(cè)施以適當(dāng) 壓力，就能篩出大于孔徑的溶質(zhì)分子，以分離 分子量大于500道爾頓、粒徑大于2～20納米的顆粒。超濾膜屬于深層過(guò)濾，后者具有較致密的表層和以指狀結(jié)構(gòu)為主的底層，表層厚度為0.1微米或更小，并具有排列有序的微孔。超濾也可以說(shuō)介于微濾和反滲透之間的性能， 產(chǎn)水水質(zhì)達(dá)到生活雜用水標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)反滲透的保護(hù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于微濾膜，有條件的工程可以優(yōu)先考慮采用超濾+反滲透工藝。

4.3反滲透

目前，反滲透膜如以其膜材料化學(xué)組成來(lái)分，主要有纖維素膜和非纖維素膜兩大類。如按膜材料的物理結(jié)構(gòu)來(lái)分，大致可分為非對(duì)稱膜和復(fù)合膜等。在纖維素類膜中最廣泛使用的是醋酸纖維素膜。該膜總厚度約為100μm，全表皮層的厚度約為0．25μm，表皮層中布滿微孔，孔徑約5~10埃，故可以濾除極細(xì)的粒子，而多孔支撐層中 的孔徑很大，約有幾千埃。非纖維素類膜以芳 香聚酷胺為主要品種，其他還有聚酰胺膜，殼聚糖膜，聚砜酰胺膜，聚四氟乙烯接枝膜，聚乙烯亞胺膜等等。近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的聚酰胺復(fù)合膜，高交聯(lián)度芳香聚酷胺由苯三酰氯和苯二胺聚合而成。由于這種膜是由三層不同材料復(fù)合而成故稱為復(fù)合膜。反滲透膜的品牌:海德能膜、陶氏膜、通用流體膜、東麗膜、世韓膜等。

由于反滲透脫鹽能力極強(qiáng)，在污水處理回 用中，對(duì)溶解固形物仍然可以穩(wěn)定達(dá)到95% 以上，COD和BOD的去除率在97%左右，因 此其處理出水指標(biāo)高于自來(lái)水，部回用水不需 要軟化即可作為鍋爐補(bǔ)給水，省去軟化設(shè)備和 軟化藥劑。本工程每天不但減少700噸自來(lái)水 消耗量，同時(shí)不再向附近水體排放700噸污 水，在一定程度上節(jié)約成本，有很高點(diǎn)的環(huán)境 效益和經(jīng)濟(jì)效益。

反滲透出水電導(dǎo)大的原因:反滲透清洗條 件在正常操作過(guò)程中,反滲透元件內(nèi)的膜片會(huì) 受到無(wú)機(jī)鹽垢、微生物、膠體顆粒和不溶性的有機(jī)物質(zhì)的污染，這些污染物沉積在膜表面， 導(dǎo)致標(biāo)準(zhǔn)化的產(chǎn)水流量和系統(tǒng)脫鹽率分別下降 或同時(shí)惡化，需要及時(shí)清洗。

5.電鍍重金屬廢水治理技術(shù)展望

隨著全球可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的實(shí)施，循環(huán)經(jīng)濟(jì)和清潔生產(chǎn)技術(shù)越來(lái)越受到人們關(guān)注。電鍍重金屬廢水治理已向清潔生產(chǎn)工藝、物質(zhì)循環(huán)利用、廢水回用等綜合防治階段發(fā)展。未來(lái)電鍍重金屬廢水治理將貫徹循環(huán)經(jīng)濟(jì)、重視清潔生產(chǎn)技術(shù)的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用；采用全過(guò)程控制、結(jié)合廢水綜合治理、最終實(shí)現(xiàn)廢水零排放。電鍍廢水種類繁多，各種電鍍工藝差異很大，僅使用傳統(tǒng)廢水治理方法往往有其局限性，達(dá)不到嚴(yán)格的環(huán)境要求，同時(shí)不穩(wěn)定。綜合多種治理技術(shù)特點(diǎn)的膜技術(shù)，因其穩(wěn)定優(yōu)異的性能，無(wú)可替代的深度處理技術(shù)，處理后水可以直接回用的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和環(huán)保價(jià)值必將逐步受到重視。

結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，雖然化學(xué)法、物理化學(xué)法、生物化學(xué)法都可以治理和回收廢水中的重金屬，但一般都具有選擇性，一種工藝只吸取或處理一種或幾種金屬，并且不能深度處理，從而限制廢水回用對(duì)環(huán)境始終有很大污染和破壞。但通過(guò)雙膜法處理重金屬重污染污水運(yùn)行成本低、效益高、容易管理、不給環(huán)境造成二次污染、處理廢水可以回收利用、實(shí)現(xiàn)零排放，有利于生態(tài)環(huán)境的保護(hù)和改善，其必將受到應(yīng)有重視。

參考文獻(xiàn)
[1]許振良.膜法水處理技術(shù)[M].北京：化學(xué)工業(yè) 出版社，2008：1-2.
[2]王偉文.秦兵電鍍廢水治理試驗(yàn)研究[J].油氣 田環(huán)境保護(hù)，2008，10（2）：36-37.
[3]李維，馬曉.膜技術(shù)對(duì)含重金屬?gòu)U水處理 技術(shù)研究[J].北京大學(xué)學(xué)報(bào)，2007.
[4]李原馳.湯唯佳廢水的應(yīng)用研究[J].福州大學(xué) 學(xué)報(bào)，2006，31（1）：116-119.
[5]張建梅，姜葉琴.重金屬廢水處理中的應(yīng)用[J]. 環(huán)境科學(xué)與技術(shù)，2002，25（3）：46-48.來(lái)源：谷騰水網(wǎng)