作 者：胡宗华 周斌 等 1 引言 电镀生产过程中产生的废水量虽然不是很大，但其毒性较大，一旦废水处理达不到要求，造成环镜污染的后果较严重。而由于废水中含有一定量的酸、碱、重金属离子及其它有毒物质等，不仅水处理难度较大，不易达标，且运行成本较高。因此，成为工程建设中非常棘手的问题。为此，笔者结合工程实际，在对国内一些电镀厂家进行考察，收集资料的基础上，总结了目前实际生产中电镀废水常用的处理方法及特点，并提出在工程设计中需着重研究的几个关键问题。 2 电镀废水的来源及特征 电镀工艺是一种使镀件表面获得所需的金属镀层的先进方法，为了保证电镀产品的质量，使金属镀层具有平整光滑的良好外观并与基体牢固结合，必须在镀前把镀件表面的污物(油、锈、氧化铁皮等)彻底清理干净，同时，在电镀过程中以及电镀结束后还需用水多次清洗镀件。因此，电镀生产过程中必然产生含有多种杂质的废水。 电镀废水的来源一般为：①镀件清洗水。它是电镀生产经常排出的数量最大废水，是电镀废水的主要来源;②废电镀液。电镀母液经多次使用后，重金属离子或其它杂质累积超过一定数量时会影响电镀质量，需进行倒槽过滤或其它净化处理，以恢复正常工作能力，在倒槽过滤或其它净化处理过程中将产生少量废弃的镀液;③其他废水。包括冲洗车间地面、极板以及操作管理不当造成跑、冒、滴、漏的各种槽液和排水。 电镀废水的水质、水量与电镀生产的工艺条件、生产负荷、操作管理及用水方式等因素有关。不同镀种、不同产品的电镀车间排出的废水的水质、水量差异很大，即使同一车间同一镀种在不同的时间排出的废水也有变化。电镀废水的水质复杂，电镀可分有氰电镀和无氰电镀两大类，所产生的废水也有含氰和不含氰之分。此外，废水中还含有铬、镉、镍、锌、金、银等重金属离子。氰化物属于剧毒物质，重金属离子也有非常大的毒性，有些属于致癌、致畸、致突变的剧毒物质，对人体危害极大。因此，必须对电镀废水进行认真处理，消除其对环境的污染，达到保护环境，造福人类的要求。 3 电镀废水处理的基本方法及特点 电镀废水处理的方法较多，有化学法、电解法、离子交换法、氢氧化物沉淀法、活性炭法、气浮法等。含不同杂质的废水，其处理方法也有所不同，对于不同水质常用的典型处理方法有如下几种。 3.1含氰电镀废水处理 3.1.1碱性氯化法 基本原理是在含氰废水中投加氧化剂(如漂白粉)，将氰氧化成二氧化碳和氮。氧化分为两个阶段，第一阶段是将氰化物氧化成氰酸盐，第二阶段再将氰酸盐氧化成二氧化碳和氮气。主要水处理构筑物需设氧化反应池两座、沉淀池一座以及相应的投药装置等。反应池中设pH计及ORP计(氧化还原电位计)控制水质及投药量，并设搅拌装置。第一阶段氧化反应时间控制在10～15min，pH值控制在10～11，第二阶段氧化反应时间控制在10～30min，pH值控制在8左右。 3.1.2电解法 电解法处理含氰废水的实质就是次氯酸氧化法，其原理同样是基于氧化反应，与碱性氯化法不同的是其所投加的氧化剂是通过电解食盐水所产生的次氯酸根。因此需设一套电解食盐水装置。该方法的优点是处理效果稳定可靠，管理方便，操作简单，无泥渣，可不设沉淀池。缺点是耗电量较大。 3.1.3活性炭法 此种方法主要用于氰化镀铜废水处理。基本原理：含有氰化物的废水在有足够的溶解氧和铜离子的条件下，通过活性炭的催化氧化作用，生成NH3及CuCO3·Cu(OH)2等物质，从而破坏氰化物的毒性，同时铜和氰构成的络合离子被活性炭吸附。基本流程：废水→氧化剂柱→活性炭柱(两级)→排放或回收。活性炭吸附达饱和后，用6%的硫酸铵和含有效氯为8g/L的次氯酸钠再生。此种方法的优点是投资少，操作简单，费用低，水处理效果好。缺点是再生废液难处理，易造成二次污染。 对于含氰废水，除上述处理方法外，还有离子交换法、薄膜蒸发回收法等。离子交换法同样存在再生废液二次污染的问题，且投资大、成本高。而薄膜蒸发回收法设备较复杂，且需消耗蒸气，辅助设备较多，运行管理不易掌握，因此在中小型电镀生产厂中很少使用。 3.2含铬电镀废水处理 3.2.1化学法 铬在废水中以六价铬的形式存在，六价铬的毒性很大。化学法处理含铬电镀废水有药剂还原法、钡盐法等。 (1)药剂还原法应用化学氧化还原的机理，向废水中投加还原剂(硫酸亚铁、亚硫酸钠、亚硫酸氢钠等)，在酸性条件下(pH<3)使六价铬被还原为三价铬，从而改变其毒性。然后再在碱性条件下(pH：7.7～9)使生成的三价铬盐沉淀而去除。主要水处理构筑物：需设氧化反应池两座，沉淀池一座以及相应的投药装置等。反应池中设pH计、ORP计及搅拌装置。 (2)钡盐法在酸性条件下(pH=4～6)，向废水中投加氯化钡使六价铬生成铬酸钡沉淀而被去除。基本流程：废水→反应池→沉淀池→石膏除钡池→过滤池→排放或回收。 化学法处理含铬电镀废水的优点是设备简单，处理效果稳定，不产生二次污染，缺点是化学反应效果难控制，渣量较大。 3.2.2离子交换法 、离子交换法是一种借助离子交换树脂上的离子和水中的离子进行交换反应而去除水中有害离子的水处理方法。离子交换法处理含铬电镀废水的流程有：双阴柱串联全饱和流程，三阴柱低纯水流程，分段再生的移动床流程。其优点是不仅水处理效果好，同时有利于回收铬酸;缺点是再生废液难处理，易造成二次污染，且辅助设备较多，投资大。 3.2.3电解法 在直流电作用下，电解的铁阳极不断溶解，产生的亚铁离子在酸性条件下使六价铬被还原为三价铬。主要水处理构筑物包括：电解池、沉淀池、过滤池、食盐溶液槽及盐水投配槽等。优点是水处理效果稳定可靠，操作简单;缺点是投资高，耗电量大。 3.3含其他重金属离子电镀废水处理的基本方法 含不同杂质的电镀废水虽处理的方法不同，但在方法上它们有许多共同的特点，只是所需的条件不同而已。表1列出含其它重金属离子电镀废水处理的基本方法见表1。
表1所示处理方法中离子交换法、蒸发法、电渗析法、反渗透法、蒸发法均具有能较好回收重金属物质的特点，但其系统较复杂，投资较大，运行成本高;其它方法则仅侧重于去除污染物，系统较简单，投资及运行成本较低。 4 电镀废水处理工艺设计需着重研究的几个问题 4.1废水处理系统的选择 如前所述，不同水质的废水在处理方法上不完全相同，而电镀生产过程中各槽罐排出废水所含杂质往往是不相同的，如果对一个排水点或一两种杂质就设一套处理装置，那么整个废水处理系统就非常庞大，特别是对一些中小型电镀厂或车间来说这是非常不经济的。因此，在工程设计时，必须根据具体情况具体分析，如果废水处理的目的不仅仅是水质达标，还需回收贵重金属，那么应按回收贵重金属的处理方法局部设单独的处理设施;如果仅是以水质达标为目的，则应尽可能简化系统，找出水中不同杂质在处理方法上的共性，采取单独与混合或部分混合相结合的方式进行处理。 例如：氯化镀锌电镀废水，从各个槽罐排出的酸性废水中都含有铬、铁、锌、镍等金属离子及硫酸根、硝酸根、氯离子等。其废水处理可利用上述重金属离子均能够在碱性条件下生成氢氧化物沉淀的特性，应用氢氧化物沉淀法进行混合处理。但在进行混合处理前需对含六价铬废水投加还原剂进行化学处理，使六价铬被还原为三价铬，然后再混入其他废水进行混合处理。经处理后的水，调整pH值达标后排放。对氰化镀锌废水，水中所含的氰也必须进行预处理后才能混入其他废水进行混合处理。 4.2给排水系统设计应力求废水量均衡 在电镀生产中，部分用水槽罐内的水是采用一边供水，一边排水的方式来进行逐步换水的，也有采用生产一定时间后一次性排空的方式换水。需注意的是，如果采用后者换水势必造成较大的冲击负荷，这对废水处理是非常不利的。而一些特殊电镀工艺则必须采用定期换水，这就必须设置废水均衡池。 对定期更换的废电镀液，要采用过滤设备对其进行连续的循环过滤处理，以延长电镀液的使用寿命，减少污染。 4.3控制好废水处理药剂的投加量 在上述的电镀废水处理方法中尤其是化学法，大都是直接或间接地依赖于化学反应或条件来达到水处理目的的。这些化学反应是否完全或化学条件是否恰到好处，直接影响到处理效果。因此，在水处理过程中要严格控制各种水处理药剂的投加量。在实际工程中应设置自动检测仪器(如：pH计、ORP计等)，根据检测情况自动控制各种水处理药剂的投加量。目前国内一些厂家的废水处理设施，有的虽建有较完整的废水处理建、构筑物，但因未设置自动检测及药剂投加自动控制装置，其废水处理效果根本无法保证;而另一些厂家虽设有自动检测及控制装置，但因其装置质量不过关，也达不到满意的效果。据初步调查，目前水处理效果较好的一些生产厂家，大多采用进口控制装置。因此，在工程设计时对此问题要引起高度重视。 4.4水处理药剂的选择 在废水处理工程中，水处理药剂是多种多样的。如：进行含铬废水处理的还原剂就有硫酸亚铁、亚硫酸钠、亚硫酸氢钠等。有的企业因考虑生产成本问题，采用铁屑作为还原剂，但铁屑不能较好地与废水发生反应，还原反应效果差，达不到要求。也有的厂家在采用氢氧化物沉淀法处理含金属离子的废水时，投加石灰、电石渣、碱液等。尽管石灰及电石渣价格便宜，但生成的污泥量大，需建的污泥处理设施相应较大;而碱液虽生成的污泥量小，但价格较贵，增加了水处理成本。因此在工程设计中，应根据具体情况通过技术经济比较选择最佳的药剂。 |
