電鍍廢水治理與回用技術探究

馬彩玲

（廣東水清環(huán)?？萍加邢薰荆瑥V東 廣州 511400）

電鍍制品加工技術是一種直接利用金屬化學品和電解質的化學原理，在某些硬質有色金屬或其他有色非金屬硬質基體材料的表面，直接加熱鍍上一層其他硬質有色金屬或其他硬質電鍍合金的一種加工方法。雖然電鍍制品加工對于有效提高有色金屬材料基體的美觀性、抗磨性、抗蝕性等多種重要性能至關重要，但該行業(yè)也是目前全球三大化學金屬污染物質排放嚴重的行業(yè)之一。在該行業(yè)的生產(chǎn)過程中，各種鍍層鍍膜電鍍制品工業(yè)廢水的長期排放占據(jù)了我國各類工業(yè)廢水實際累計排放總量的10%。目前，在這些工業(yè)廢水中，只有一種總量比例超過三分之一的鍍層鍍膜電鍍制品工業(yè)廢水并未完全得到科學有效的綜合治理，其中主要含有金、銀、銅等多種主要重金屬有害化學物質以及其他金屬銅和氰化物等有害化學成分。另外，電鍍制品工業(yè)廢水長時間的排放不能達到科學有效的綜合治理和前期有效回用，也一定程度上加重了飲用水資源管理中的壓力。所以，如何合理有序高效地進行各種鍍層鍍膜電鍍制品工業(yè)廢水的回用治理和回用管理，就成為了一個難以解決的管理技術難題。

1 電鍍重金屬廢水的危害

電鍍加工廢水中可能會含有大量的酸性重金屬等類物質，如果這些大量的重金屬物質不經(jīng)過合理處理就直接進入自然生態(tài)水體，不僅會在自然生物體內(nèi)快速聚集，還不能通過生物化學降解，最終會通過食物鏈直接進入人體，從而嚴重影響人們的身體健康。同時，還存在食物致癌或致畸以及致癌物突變等多種可能性，而這些重金屬物質還會對人類的呼吸系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)等造成損傷。除了這些重金屬外[1]，電鍍加工廢水中還可能存在大量的酸性有機物、酸類、堿性等類物質，同樣會對人們的身體健康造成嚴重威脅。此外，這些酸堿類等物質都具有較強的化學腐蝕性，不僅會對廢水的處理設施設備造成嚴重破壞，還會嚴重破壞自然水體中臨界酸堿值濃度值的穩(wěn)定，以及危及水生動植物的安全生存，從而破壞自然生態(tài)水體的自身生態(tài)系統(tǒng)結構，使其自凈排水能力嚴重退化。而酸堿度嚴重失衡的自然水體及其周邊砂質土壤，就會容易出現(xiàn)過度酸化或發(fā)生鹽堿化等不良現(xiàn)象，會使自然水體植物和其他農(nóng)業(yè)生產(chǎn)作物出現(xiàn)大面積的大量減產(chǎn)甚至枯萎死亡。

2 電鍍廢水治理與回用過程中存在的問題

2.1 電鍍廢水治理的設備、工藝達標率不高

隨著《電鍍污染物排放標準》（GB21900-2008）等多項相關規(guī)章制度的頒布以及深入施行，電鍍企業(yè)污染物的綜合排放水平與之前相比有了較大進步。但還是有相當一半的電鍍企業(yè)的大型電鍍設備廢水治理生產(chǎn)工藝、電鍍企業(yè)廢水污染治理設備依舊難以達到國家標準化的要求。

2.2 電鍍廢水分類不合理

隨著工業(yè)現(xiàn)代化的迅速發(fā)展，在電鍍廢水行業(yè)中廣泛地運用了各種新生產(chǎn)技術、新生產(chǎn)工藝、新技術材料，但廢水處理中的一些污染物也隨之變得越來越復雜。根據(jù)國內(nèi)[2]許多有關現(xiàn)代電鍍廢水行業(yè)的相關文獻顯示，電鍍行業(yè)廢水少則可分為三到五類，多則達數(shù)十類。但因為電鍍行業(yè)廢水的污染分類不清晰、不合理，使得廢水污染治理與清收回用的工作難度不斷增強、成本也難以控制。

2.3 電鍍廢水治理回用率不高

在加強清潔廢水生產(chǎn)政策的帶動下，電鍍金屬廢水的吸收回用率已有了很大程度的提升，特別是電鍍膜排污處理、納濾等新一代技術的廣泛應用，有效提升了工業(yè)電鍍金屬廢水的排污處理利用水平。但就整體而言，我國工業(yè)電鍍金屬廢水的回收利用率并不高，尤其是對電鍍金屬廢水中大量有機物的排污處理，其利用效果不是很理想。當前，已采用現(xiàn)代化的電鍍金屬廢水排污治理技術的回用系統(tǒng)對電鍍金屬和負離子進行排污處理，其利用效果已有了一定進步，但該系統(tǒng)的回用技術裝置的性能穩(wěn)定性依舊較差，難以完全滿足我國工業(yè)化廢水排污處理標準的總體要求。

3 電鍍廢水治理與回用技術的具體實施方法

3.1 物化處理方法

（1）物化廢水處理技術主要是通過利用離子交換、膜離子分離、吸附輔助劑等多種方法，以有效去除原有電鍍化工廢水處理中的有害雜質。該技術也是目前現(xiàn)代電鍍工業(yè)中最常用的原有電鍍化工廢水的治理和回用的一種技術，主要包括離子交換吸附技術、膜離子分離處理技術和利用活性炭離子吸附劑方法等。

（2）其中，離子交換吸附法主要是一種利用離子交換吸附劑，以分離原有電鍍化工廢水中各種有害物質的一種方法，但該技術處理產(chǎn)生的電鍍?nèi)芤浩渌釅A性濃度相對較高，所以，容易直接造成原有電鍍化工廢水的二次污染。而膜離子分離處理技術是目前電鍍化工廢水處理中應用前景最好的一種技術。該技術是通過[3]利用膜離子分離技術納濾和鍍膜反滲透，不僅可以有效地截留、去除原有電鍍化工廢水中的有害重金屬和負離子，還可以對其他電鍍化工廢水中的有機化學污染物或無機化學污染物進行離子分離，且處理后的廢水能直接達到國家飲用水的排放標準，具有極高的回用經(jīng)濟價值?；钚蕴侩x子吸附的方法通常是用于電鍍含鉻化鉛廢水或其他含鉛和氰化鉻廢水的物化處理，應用該方法處理廢水安全可靠，但由于吸附劑的容量小，不利于現(xiàn)代工業(yè)化工的應用。

3.2 電化學處理方法

（1）電化學處理方法是目前電鍍電池廢水處理過程中的主要工藝，常見的處理方法有凈化電解處理法、原電池法、電滲析處理法和凈化電解的凝聚生物氣泡上浮法等。

（2）凈化電解方法的主要目的是通過利用凈化電解法的原理進行池中的廢水處理，以有效回收池內(nèi)的重金屬，并通過電解的方法同時有效去除池中廢水中的多種惰性金屬和陽離子，該方法的優(yōu)點是具有泥土廢渣處理產(chǎn)量少、占地面積小和廢水凈化效果好等諸多優(yōu)點。但因為電解法會大量消耗電能和使用鋼材，導致處理成本太高。而原電池處理法通常是以攜帶顆粒性煤炭等其他惰性化學物質為陰極、其他鐵屑材料為陽極，并按照原電池離子反應器的原理對電池廢水進行處理。電滲析的方法主要是將陰、陽離子交換器和膜交替均勻地排列于正負兩個電極之間，再利用離子交換器和膜的特性選擇以及透過性質來進行電池廢水的物理濃縮、淡化、精制和廢水提純凈化處理，以達到電池廢水凈化回用的目的。凈化電解凝聚生物氣泡上浮法是以電解電池處理中廢水產(chǎn)生的微生物氣泡為凝聚氣浮物的載體，使其攜帶電鍍廢水處理中的絮體快速上浮，以達到有效凈化電池水質及完成循環(huán)廢水回用的目的。

3.3 化學處理方法

（1）化學法的主要原理是通過化學氧化劑和還原化學反應或其中的氧化反應，將存在電鍍含鉻廢水固體中的各種有毒化學物質直接分解成為無毒的化學物質；或通過各種化學反應，以各種金屬固體沉淀或其他氣體浮出的化學形式直接除去各種有害物質。通常，化學法大致可再細分為氣溶沉淀法、還原法、氧化消除法和氣溶懸浮法等。

（2）氣溶沉淀法主要是用于電鍍含鉻廢水的處理，也是最常見的處理方法。該方法在實際應用時，可有助于直接去除存在電鍍含鉻廢水固體中的各種重金屬的氯離子和化學硫化物，但也會存在處理不徹底、容易產(chǎn)生二次污染等重大缺點。而氣浮還原消除法和氣浮氧化消除法的主要原理是通過加入還原的溶劑和化學氧化劑直接去除存在電鍍含鉻廢水固體中的各種有害物質，或將這些有毒化學物質直接氧化為低溫有毒或其他無毒化學成分，因此，該方法適用于處理各種含鉻電鍍廢水。其中，氣溶懸浮法的主要原理是用一臺高壓水泵將浮渣水連續(xù)加壓至達到幾個點的大氣壓，并直接注入在氣溶罐中，使氣、水相互混合后形成固體溶氣浮渣水，再通過空氣減壓將存在電鍍含鉻廢水固體中的各種凝聚性粉狀物質以固體浮渣水的形式進行排除。該處理方法有利于綠色環(huán)保，具有較大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

3.4 生物處理方法

（1）生物法主要是通過利用微生物載體代謝的各種方式，間接利用已使用化學電鍍方法處理過的廢水，并利用其他重金屬中的化學生物離子的聚集組合作用進行裝填，或通過間接利用其他微生物載體作為主要菌群的組合作用，再通過生物載體聚集組合的凝聚、吸附化學作用，直接去除水中其他重金屬中的化學生物離子。在實際應用中，主要方法大致包括間接利用生物載體聚集組合凝聚、生物載體聚集組合吸附和其他利用生物載體聚集吸附這三種技術方法。

（2）利用生物直接聚集分子凝聚的方法主要原理是，通過充分利用生物中重金屬和細菌自身較高的化學結合力和電荷較強的化學親和力、排水性、疏松性及其化學特征，在化學電鍍方法處理過的廢水中直接凝聚形成一種新型流體網(wǎng)狀三維流體分子凝聚結構，使水中所有重金屬鹽、化學離子、物質直接聚集沉淀，其凝聚方法具有較高的安全性和天然無毒，且受廢水環(huán)境中和外界影響小，同時，也易于綜合利用，可在工業(yè)化學和工程材料等方面展現(xiàn)出該技術的優(yōu)點。

（3）而微生物菌體凝聚化學吸附固體化學法的主要原理是，將微生物菌體和其他生物藻類作為一種固體菌群提取物，直接去除水中含有的重金屬，但處理難度較大。這主要是因為該技術受限于使用化學電鍍方法處理工業(yè)廢水時的環(huán)境空氣溫度、化學金屬離子結構形態(tài)、其他含重金屬化學離子和重元素礦物含量等自然環(huán)境因素的不同程度的影響，再加上直接利用水中微生物藻類作為固體菌群容易直接受到外界自然環(huán)境的影響，因此，實際處理效果并不理想。

（4）有機生物化學法主要通過綜合利用水中微生物與使用化學電鍍技術處理工業(yè)廢水中的有機金屬離子、化學生物離子直接結合發(fā)生有機化學反應，再將水中各種可溶性有機金屬化學離子直接氧化轉為其他各種不溶性有機金屬離子化合物，然后再進行化學去除。該處理方法雖然具有有機生物化學選擇性強、吸附快和培養(yǎng)容量大等技術優(yōu)點，但在生物化學菌群中作為主要培養(yǎng)基的金屬離子材料的消耗量大、成本相對較高。

3.5 綜合廢水處理方法

對于已處理后的綜合廢水，其環(huán)境污染綜合治理的操作方法依然比較復雜，也有一個比較規(guī)范性的具體操作以及管理方法流程。

（1）首先，工作人員要確定在一次綜合廢水處理后的廢水中加入酸堿氧化破絡復合氧化劑，并在廢水溫度可以調(diào)節(jié)時對池中的處理水進行一個酸堿氧化破絡復合氧化劑反應。

（2）其次，當池中的處理水逐漸形成一個個大氣泡，并在污濁了的空氣中快速地向上浮時，廢水排放液體濾網(wǎng)中的處理砂和液體中的雜質會迅速與水凝結，并直接隨著廢水逆流輸送到一個處理砂濾網(wǎng)中，而pH過濾值的最高值經(jīng)過反復多次的過濾溫度調(diào)和之后會發(fā)生變化，這時再將處理砂的過濾液體雜質與清水分離，當處理砂的過濾液和水體中的雜質濃度達標后，再開始進行廢水排放。綜合利用廢水處理的一項關鍵技術是廢水破絡處理工藝，其具體實施操作方式如下：第一，工作人員在富含金屬磷的廢水和離子鈣的絡合物中要加入少量的有機氧化劑，此時，離子絡合物的水會呈現(xiàn)出分散流動狀態(tài)，再將3%的金屬磷酸鈣釋放在一層石灰乳中，以達到迅速去除土壤表面污漬的主要效果。而磷酸鹽在受到各種氧化劑的強力壓迫后會逐漸迅速分解，并使土壤中有機物的排放總量逐漸減少，從而達到清潔土壤水質的主要作用。同時，氧化鋁和漂白廢水后的試劑一般會在機電設備的鍍膜表層連續(xù)停留長達3 h，這樣既打破了電鍍廢水中富含氫氧化物的表層組織的化學結構，同時，又起到了去除廢水油漬的重要效果。第二，從綜合氣浮電鍍工藝的技術分析來看，應用該工藝的主要目的是在于，對綜合電鍍金屬廢水的部分油脂和鹽類物質成分進行乳化處理，同時去除部分電鍍金屬和銅離子過程中的氧化殘渣。所以，工作人員需要將二次乳化后的油滴在一些綜合電鍍廢水中，并對其與回收油量的比例情況進行實時監(jiān)控。而當園區(qū)回收油量已達到園區(qū)總體的30%時，就要及時測定園區(qū)的排水污染系數(shù)，以實現(xiàn)優(yōu)化污水治理的實施方法。

（3）最后，在綜合過濾回收工藝處理方面[4]，工作人員通過自動濾砂池將體內(nèi)懸浮沉淀顆粒與附在膠體中的物質分為兩個小部分，并在布水過濾裝置中另外增添一層濾膜，形成以自流配水系統(tǒng)過濾為主的排水濾頭，將園區(qū)綜合工業(yè)廢水處理中的懸浮沉淀物全部排除在外，并通過利用電磁輻射感應計對其進行綜合回收，通過這種反射式滲透和再增壓的治理方式可以達到綜合水資源高效節(jié)約的治理目的，從而為園區(qū)環(huán)境資源保護工作奠定良好基礎。

4 電鍍廢水治理與回用技術的未來應用展望

電鍍行業(yè)廢水的綜合治理已從行業(yè)末端污染治理向清潔能源生產(chǎn)工藝、物質能源循環(huán)經(jīng)濟利用、廢水資源回用等行業(yè)綜合污染防治方向發(fā)展。同時，電鍍行業(yè)也十分注重物質循環(huán)經(jīng)濟、清潔能源生產(chǎn)工藝技術的研究開發(fā)與推廣應用，這是為了有效提高電鍍行業(yè)的物質和廢水資源的有效轉化率及物質循環(huán)經(jīng)濟使用率，從而在源頭上有效削減電鍍重金屬廢水污染物處理的產(chǎn)生量，并通過采用電鍍?nèi)^程質量控制、結合電鍍廢水綜合治理，最終真正實現(xiàn)電鍍廢水資源的零排放。從目前來看，廢水綜合治理技術的應用也是以后許多電鍍行業(yè)廢水綜合治理工藝技術的研究重點。而且，由于各種類型電鍍治理工藝技術的差異很大，所以，僅使用一種電鍍廢水綜合治理技術方法往往具有一定技術局限性，也難以達到預想的治理成效。因此，綜合多種廢水治理方法技術不同特點的電鍍一體化治理技術，就顯得尤其重要。

綜上所述，隨著我國電鍍廢水行業(yè)的快速健康發(fā)展，以及人們環(huán)保意識的日益提高，電鍍企業(yè)的廢水綜合治理已逐步進入清潔能源生產(chǎn)、循環(huán)經(jīng)濟利用的新階段，而電鍍企業(yè)廢水的回收資源化、綜合回收和廢水循環(huán)經(jīng)濟利用也將成為該行業(yè)未來發(fā)展的一個主流服務方向。此外，我國大型電鍍加工企業(yè)廢水的分布點較多、覆蓋面較廣，可綜合考慮將一個大中城市和一個偏遠地區(qū)的回收資源進行集中利用，以實現(xiàn)廢水社會化綜合治理，如開發(fā)區(qū)新建立的國家電鍍企業(yè)廢水處理服務中心。同時，也要繼續(xù)增強電鍍行業(yè)的監(jiān)督管理，更要嚴格按照國家的相關行業(yè)標準，健全紀律法規(guī)、落實規(guī)章制度，真正落實新形勢下電鍍廢水行業(yè)的節(jié)能低碳減排的政策要求，從而實現(xiàn)電鍍廢水行業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展。