膜工艺在电镀废水处理工程中的应用研究

薛 琦，刘芊妤，汪 超

(江苏龙环环境科技有限公司,江苏 常州 213000)

在加工行业中，电镀工业是一个重要的内容，但是电镀生产中需要消耗很多工艺用水，并且会有大量废水产生。包括设备冷却洗涤工序废水、废电镀液、镀件漂洗废水、镀件前处理废水等，其中都含有金、铬、镉、镍、锌、铜等一种或多种重金属离子，以及氰化物、酸碱有害物质等。如果直接排放废水，将会造成严重的生态系统破坏及环境污染问题。所以，对电镀废水应当进行有效的处理，甚至实现一定程度的回用，对于电镀行业的健康可持续发展非常重要。

1 膜生物反应器在电镀废水处理中的应用

以某金属表面加工公司为例，在正常开工条件下，每天可产生废水250m3。在电镀生产车间，排放的废水中含有不同种类污染物，废水的水质也有较大差异。虽然已经建立了化学氧化还原预处理系统，两级反应沉淀处理系统等，但是处理后的废水仍然难以达到排放标准水质。所以，以现有的设施和工艺为基础，对废水处理进行改造升级[1]。加强分类收集和分质预处理，然后进入综合调节和两级反应沉淀处理，最后增加膜分离废水深度处理。应用生物膜反应器，模块化的系统设备能减少占地面积，所以有较好的可行性。相比于传统活性污泥处理技术，膜生物反应器的污泥浓度、容积负荷都比较高，可避免污泥膨胀，保持良好运行状态。利用这种方法，废水中可生化降解的有机污染物质，能够通过好氧微生物、兼性微生物作用降解为水、二氧化碳等无机物，从而提升废水处理效果。

2 膜集成技术在电镀废水回用中的应用

2.1 成套膜集成工艺

在膜集成工艺中，选择分离性能不用的膜，通过组合形成系统，或将一种或多种膜过程，与其它传统净水技术相结合，形成新的处理工艺。通过运用成套膜集成工艺，能够让系统中不同的水处理方法，分别在最为合理的情况下工作，从而提升效率[2]。例如某大型电镀企业中，为了扩大生产规模，满足废水处理标准，需要建设废水回用工程。综合电镀废水每日量为916m3，分别设置多介质过滤器预处理、超滤净化、一段反渗透浓缩、二段纳滤浓缩，建立集成膜分离工艺，具体工艺流程如图1所示。电镀废水经多介质滤器，将颗粒性悬浮物、部分胶体物质去除，分别进入功能不同的成套膜分离装置。能够深度净化废水，将肺水肿各种小分子有机物和各种无机离子截留，回用水回到回用水箱，浓缩水经过多种工艺流程处理后，能够符合排放标准水质。

图1 膜集成系统处理与回用电镀废水工艺流程

2.2 单元膜分离工艺流程

以回用水目标为基础，各个单元膜过程，在膜集成系统中，具体工艺参数见表1所示。在不同的成套膜分离设备中，利用最先进的集散型控制系统，对操作参数实现集中监测、分散控制，从而能够提升管理效率，对各级出水水质、设备安全运行、系统能耗控制等进行管理[3]。各个膜系统作为单元操作，分别都有独立性和完整性。因此，及时在废水处理过程中，有某个设备需要性能维护或故障检修而停止运行，也只会影响本单元，不会对其它单元造成影响，保证了废水处理的连续性和安全性。

表1 膜集成系统中各个膜的工艺

2.3 集成系统膜装置运行性能

根据系统运行结果可以发现，在任何一个膜分离装置中，如果运行期间的进水电导率值等相关参数发生较大变化，进水水质也会发生大范围的波动。因此，进水水质不稳定，也会对膜的运行稳定性造成影响，从而引起出水水质不稳定。基于此，系统工艺中设计了多介质滤器，在废水进入膜装置之前，可以将其中很多杂志滤除[4]。然后对超滤膜操作参数进行优化，从而确保超滤装置保持良好的运行稳定性。在超滤膜装置运行中，能够保持16%～50%的COD去除率，而平均值在30%左右。对低分子量物质或离子，超滤膜没有截留作用。超滤膜透过水进入反渗透膜装置，处理后的COD值会显著下降，逐渐达到5mg/L并保持稳定。而最后在进入纳滤膜在此分离，能达到较高的脱盐率和50%的COD去除率，从而达到电镀工业回用水的标准水质。

3 反渗透膜在电镀废水中浓缩回收镍的应用

3.1 镀镍漂洗水的成分

在镀镍漂洗水中，对于镍的回收具有较高的价值。例如在某电镀企业镀镍漂洗废水中，不同的镀镍工序电镀液，温度条件不同，含有不同的物质成分[5]。例如在预镀镍工序中，温度条件为70℃，电镀液中主要成分包括硼酸、氧化镍、硫酸镍。在半亮镍工序中，温度条件为60℃，电镀液中主要成分包括次级光亮剂、硼酸、氧化镍、硫酸镍。在光亮镍工序中，温度条件为50℃～60℃，电镀液中主要成分包括光亮剂、硼酸、氧化镍、硫酸镍。从中能够看出，不同工序及不同温度条件下，电镀液中都含有较多镍的成分，因此采取有效措施进行镍的浓缩回收，具有良好的可行性。

3.2 镀镍漂洗水的镍回收工艺

在镀镍漂洗水处理中，可应用反渗透膜技术，能够实现对镍的浓缩回用。电镀企业中，不同电镀生产线的不同工序，镀镍漂洗废水中的主要成分可能有所不同，但是均可采用活性炭吸附预处理和两段反渗透膜处理浓缩镍的工艺[6]。通过对前置活性炭吸附环节的设置，能够将镀镍漂洗水中的杂志去除，含镍废水吸附精华处理后，进入反渗透膜系统，完成两级浓缩。例如，某工程中在3个镀镍工序，分别配套减少反渗透槽边回收系统，废水总量每日130m3，不同漂洗废水类型的处理量、和镍浓缩倍数如表2所示。由此可见，采用反渗透膜对活性炭吸附处理后的废水进行处理，镍浓缩倍数最低也可达到25倍以上。

表2 反渗透处理镀镍漂洗废水效果

3.3 镍回收的经济效益

以每天排放镀镍漂洗水60m3，其中镍离子含量为300mg/L计算，使用反渗透膜凝缩到镍离子达到9000mg/L浓度，每日浓缩液2m3，设备投资为每套40万元。综合相关费用，日处理成本为685.94元。根据金属镍每千克150元，镍回收率50%计算，每日回收镍的价值为1350元。根据当地水价每立方米5.95元，每日回用水的价值为345.10元。按照未回收镍处理废水药剂3元/m3计算，每日减少水处理成本180元。综上，日投资回报可达到1189.16元。因此，按照40万元的设备投资费用计算，每年按330d计算工作时间，仅需1.02年就可收回投资，之后就能够实现盈利。因此，对镀镍电镀废水中的金属镍，采用反渗透膜法进行浓缩回收，能够快速收回成本，提高经济效益，具有重要的经济价值[7]。

4 结论

电镀废水一种常见的工业废水类型，其中含有较多的有毒成分，且具有较高的污染物浓度。如果处理不当就直接排放，将会造成严重的生态破坏和环境污染。基于此，将膜工艺应用到电镀废水处理工程中，利用不同的集成膜技术，实现对电镀废水进一步的深度处理和回用，同时还能够对电镀废水中价值较高的重金属离子提取浓缩，进而提高效益。