反渗透与电镀废水回用

王维平

（上海轻工业研究所有限公司 上海重金属污染控制与资源化工程技术研究中心，上海 200031）

反渗透与电镀废水回用

王维平

（上海轻工业研究所有限公司 上海重金属污染控制与资源化工程技术研究中心，上海 200031）

反渗透技术在电镀废水回用中的应用越来越多，但出现的问题也不少。分析了问题产生的原因及应对思路。

电镀；废水；回用；反渗透

0 前言

美国环保局（EPA）根据美国国会1972年通过的第92—500号公共法，要求全国厂、点自1983年7月1日起采用“经济上合理的最佳可行技术”（BATEA，或简称BAT）。有人认为：通过逆流漂洗、蒸发浓缩、离子交换、隔膜电解、电渗析、反渗透、活性炭吸附、硫化物沉淀等方法处理和回收电镀废水中的重金属，并使大部分水循环利用的“闭路循环”处理方法，将是未来BATEA的内容。上世纪70年代初，我国已经开始电镀废水回用技术的研究和应用，并取得成果。到1979年，已有300多家的工厂使用离子交换技术处理含六价铬废水，处理后的水几乎可全部循环利用［1］。近四十年过去了，电镀废水回用依然是一个热门话题，政府、企业和社会都给予高度关注。这说明两个问题：一是废水回用对于环境和资源的意义重大，有环境和市场的需求；二是废水回用技术应用还存在缺陷，未能充分满足这种需求。反渗透技术的发展为废水回用开辟了一条路径，不少企业应用了这项技术，但是遇到的问题很多。本文就反渗透技术在电镀废水回用中遇到的障碍发表一些观点，供大家参考。

1 反渗透在废水回用中的作用

电镀清洗水中溶入了各种污染物（如酸、碱、重金属、氰化物、油、有机物添加剂等），形成了不同类型的废水。为了达到环保标准，又在废水中加入了多种化学药剂。在废水处理过程中，污染物和化学药剂转换成了其他化合物。尽管废水处理后我们可以获得表观洁净透亮的水，但是水中溶解了大量的盐分，不能直接回用于生产。海水清澈见底，但不能饮用。这是因为海水中含有很高的盐分。海水脱除盐分（淡化）后可以饮用。同理，废水要成为合格的生产用水，也要经过脱盐处理。

可以选择的脱盐技术主要有蒸发、离子交换、电渗析和反渗透等。由于技术或经济的原因，反渗透逐渐取代了前三者，成为脱盐的主流技术。反渗透技术已经成功地应用于工业和民用的脱盐分离，近年来在废水回用方面也以较快的速度发展。应用反渗透技术可以脱除废水中95%以上的盐分，回收率可以达到70%。对于电镀行业而言，这是极具吸引力的数据。

2 反渗透技术在废水末端回用中的应用

所谓末端回用是把目光聚焦于废水处理的末端，以处理达标的排放水作为原水，经过深度处理后回用于生产。图1是简化的反渗透末端回用流程框图。

不同类型的电镀废水（如含铬、含氰、重金属、酸碱、除油等）经过不同的化学方法（如氧化还原、酸碱中和、化学沉淀等）处理后，污染物转化为低害或无害的物质；经过固液分离（如沉淀、过滤等），废水达到排放标准；然后应用反渗透技术脱除盐分，得到低含盐量的水，回用于生产。

由于末端回用可以不改变已有的废水处理系统，仅在废水排放口配置必要的设备就能实现废水回用，所以很容易为电镀企业所接受。近年来，以反渗透脱盐为核心的电镀废水末端回用技术推广速度很快，但是真正实现投资者期望的成功案例却不多。

3 反渗透技术在废水末端回用中存在的问题

反渗透脱盐技术在纯水制备、海水淡化等领域已经应用了很多年，技术比较成熟。在水资源日趋紧缺的今天，选择反渗透技术来实现电镀废水的脱盐回用也是顺理成章的事。然而，实际应用效果却不尽如人意。

3.1 原水水质

电镀废水经过处理后各项指标达到了排放标准，但并不代表满足了反渗透膜的应用条件。反渗透膜的供应商为确保其产品正常使用，设置了很高的进水水质门槛。表1列出了几项达标废水的水质与反渗透膜允许的进水水质的差别。

表1 达标废水水质与反渗透进水水质允许值的比较

由表1可以看出：达标废水的水质与反渗透的进水要求还有很大差距。如表征有机物含量的CODCr，允许值是15mg/L，而电镀废水的CODCr一般为200～300mg/L，化学处理后仍在100mg/L以上，即使经过生化处理也只能达到50～80mg/L，远高于允许值。由有机物造成的反渗透系统故障占全部系统故障的60%～80%。如果忽视这一点，废水回用一定不能达到预期的效果。CODCr指标如此，其他指标也是一样。

3.2 预处理设计

鉴于废水的特殊性，精心、周全的防污染设计必不可少，不能简单套用以城市自来水为水源的反渗透工艺，必须强化预处理过程。遗憾的是大多数的末端废水回用系统都忽视了废水水源与自来水水源的区别，简单的“砂滤＋炭滤＋精滤”预处理工艺难以有效防止反渗透膜受到污染。

3.3 设备管理

如果设计者考虑到了废水的特殊性，工艺和设备设计得非常周全，那么废水回用目标能否实现就取决于设备的操作和管理。对于一个反渗透废水回用系统而言，膜组件承受着比一般系统更大的污染负荷，必须加倍关注膜性能的变化，及时采取必要的措施避免或减缓膜的污染，以维持系统的产水量和水质。然而，相当一部分企业的管理和操作不能达到应有的水准，设备难以维持良好的运行状态，导致系统性能过快衰减。

3.4 废水回收率

为了迎合客户或环保部门的要求，设备供应商往往会把废水回收率设定得很高，回收率设在70%的情况很普遍。如果反渗透水处理系统采用50%的回收率操作时，其浓水中的盐浓度就会增加到进水浓度的两倍，回收率越高，产生结垢的风险越大。过高的回收率会加重设备运行的负荷，膜的性能衰减更快。对于废水回用的反渗透系统，不能以极限回收率为追求目标，否则会大大缩短膜的使用寿命。

3.5 浓水出路

浓水出路是反渗透技术用于末端废水回用不可回避的问题。按现行的电镀污染物排放标准，废水能够达标排放已经相当不容易了，达到特别限值更是难上加难。当从反渗透的淡水出口产出70%的脱盐回用水的同时，有30%的浓水要排放，其中污染物的浓度约为进水的三倍，对于勉强达标的废水，经反渗透处理后，排放的浓水一定是超标的。如果没有好的解决方案，浓水排放就成为反渗透末端回用的致命弱点。有些设备供应商回避了浓水出路问题，等超标问题出现时一筹莫展。

3.6 投资回报预期

企业对废水回用有很大的热情，不仅是出于环保考虑，还出于经济利益的驱动，因此，投资回报是必须考虑的。在做经济可行性分析的时候，设备供应商会以非常乐观的数据报给用户，节水减排带来的利益看似十分可观，在两年甚至一年内可以收回投资。实际情况往往与此大相径庭。膜污染引起产水量下降，膜性能正常衰减引起产水能力下降，膜清洗频度提高引起药剂成本增加，实际产水时间减少、原水水质不好引起预处理耗材增加等因素，都会实质性地延长设备的投资回报期，甚至根本无法获得正收益。

4 反渗透技术成功应用的途径

上述问题不同程度地影响了反渗透技术应用的成功率，但这并不能否认反渗透技术在废水回用领域中的重要地位，关键是如何用好该项技术，避免技术和经济的风险。

4.1 注重过程回用

与末端回用相比，过程回用更具有技术和经济的可行性。所谓过程回用是相对末端回用而言，有别于前者，反渗透的原水取自于废水处理之前的生产过程中的某一个环节。末端排放的废水虽然已经达标，但是成分非常复杂，特别是含有容易引起结垢的金属元素、容易引起污堵的悬浮物和有机物，也存在可能引起微生物污染的细菌。无论反渗透系统设计得如何周全，都难以完全避免这些物质对膜的污染。如果把回用水的取水点从末端移到前端，在过程中截留成分相对简单、污染成分较少的清洗废水，将其作为原水，进行反渗透脱盐处理，可以避免或减轻反渗透膜的污染，技术和经济的可行性更强。

4.2 选择合适水源

在电镀生产中有不少适合于反渗透技术的水源，如镀镍清洗废水、酸性镀铜废水、镀前活化清洗废水、产品末道清洗水等。这些废水的共同特点是有机物的浓度较低，成分比较简单，经过适当的预处理就可以进入反渗透脱盐系统，获得理想的废水回用效果。除油、除腊等含油、含有机物多，对膜污染严重的废水应该排除在回收对象之外。选取部分合适的废水进行回用处理，可以大大提高反渗透技术应用的成功率。虽然选取部分废水回用会降低电镀企业总的废水回用率，但是与其得一个徒有虚名的“高”回收率，还不如得一个切实有效的“低”回收率。与覆盖所有废水的末端回收相比，过程回用的设备投资大大减少，投资回报期更短。

4.3 强化预处理

即使选取低污染的水作为回收对象，也必须采取严格的预处理措施，毕竟废水的水质比自来水的差很多。在预处理设计中必须针对废水的特点，采取十分周全的污染预防措施，以下几点是需要考虑的：（1）有机物浓度的控制；（2）余氯浓度的控制；（3）pH 值的控制；（4）金属离子的控制；（5）微生物的控制；（6）污染指数SDI的控制。

4.4 提高管理能力

严格的管理制度和完善的设备维护保养措施，是反渗透系统正常运行和延长使用寿命的基本保证。设备操作人员必须经过严格培训，具备相关知识后才能上岗。除了严格按照说明书操作、维护保养之外，还必须按要求记录必须的设备运行参数，建立设备档案，便于观察设备运行的变化趋势，为反渗透膜的清洗和更换提供科学依据。

4.5 设定合理的回收率

反渗透的技术原理决定了进入系统的废水不可能100%的回收。以自来水为原水的反渗透系统的回收率一般可以达到70%左右，而废水回用系统的回收率不宜超过60%，过高的回收率会增加膜污染的风险。

4.6 浓水处理

反渗透浓水中污染物超标的问题必须引起重视，环保部门不会因为废水回用而放宽排放标准，因此，在准备应用反渗透技术回用废水时要考虑浓水的出路问题。如果采用过程回用方案，废水部分回用时，浓水量相对较少，可以归入其他废水一起处理；如果采用末端回用方案时，必须对浓水进行再处理，处理达标的废水必须排放，而不能再作为反渗透原水利用，否则盐分不断积累会导致反渗透系统无法正常运行。

5 结论

废水回用是环境保护和资源循环利用的必然要求。反渗透是废水回用最具发展前景的技术之一，但是必须正视目前反渗透技术在废水回用中所面临的问题。为了提高反渗透技术应用的成功率，必须针对废水的特殊性采取有别于自来水水源的、具有防污染能力的反渗透系统，优先考虑过程回用，强化预处理，设定合理的回收率，提高设备运行管理水平。此外，必须重视反渗透浓水可能带来的污染物超标问题，并采取有效的措施。

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［1］姚锡禄.电镀废水治理技术发展动向（上）［J］.电镀与环保，1981，1（1）：12-22.

Reverse Osmosis and Recycling of Electroplating Wastewater

WANG Wei-ping
（Heavy Metal Pollution Control and Resource Reuse Engineering Technology Research Center，Shanghai Light Industry Research Institute Co.，Ltd.，Shanghai 200031，China）

Reverse osmosis technology has been increasing used in recycling electroplating wastewater，but there are also many problems.The causes of these problems are analyzed，and the countermeasures are proposed.

electroplating；wastewater；recycling；reverse osmosis

X 781.1

A

1000-4742（2014）03-0050-04

2014-02-25