电镀含铬废水零排放工艺的分析

何海良

（石狮九牧卫浴有限公司 福建石狮 362700）

0 引言

铬及其化合物具有优良的理化性能，被广泛的应用和推广在化工领域，例如胶片、皮革、电镀等领域［1］。电镀行业在生产的过程中会形成一定量的含铬废水，如果不采取科学的对策将废水中的铬去除，会对自然环境、人类身体健康产生不良的影响，尤其是Cr3+，具有非常高的毒性，一旦进入人体，将会对人体细胞的代谢产生严重的负面影响，甚至导致细胞出现癌变，所以需要通过一系列的技术处理来实现含铬废水的零排放。

1 含铬废水情况

电镀行业的飞速发展，伴随的是大量含铬废水的产生。根据分类收集、分类处理的原则，将实际生产过程中产生的废水，按照处理技术进行划分，可分为含铜、含锌、含镍、含铬废水处理工艺等，针对含有不同有害物质的废水采用相应的无害化处理工艺进行处理［2］。

2 废水处理工艺选择

根据要求，需要对含铬废水进行回收利用来实现零排放的目的。首先经过化学沉淀的方法去除废水中大部分的无机物，主要是Cr3+，然后经过活性炭处理去除有机物等，再经过膜处理脱盐工艺以及蒸发结晶处理去除废水中剩余的杂质，处理后的废水还能够回收用于工业生产中，实现含铬废水的零排放。含铬废水处理工艺流程如图1所示。

采用化学沉淀工艺对含铬废水进行预处理，将COD控制在140～150 mg/L之间，出水经生物活性炭处理，去除水中有机污染物，将含铬废水的COD控制在5 mg/L以内，防止废水中的杂质将反渗透膜和机械式蒸汽再压缩蒸发器（简称“MVR蒸发器”）的处理单元堵塞，对后续工序的运行不利。生物活性炭工艺能够把含铬废水内的有机物降解，然后采用自清洗过滤器将降解后的有机物污染物去除，或者可以采用砂滤将悬浮物滤除，保证处理效果。

2.1 化学沉淀

电镀行业产生的含铬废水，一般采用吸附工艺、膜分离、生物法、电解工艺以及沉淀法等进行处理，沉淀工艺具有操作简单、成本低等优点，被广泛的应用和推广。生物法处理含铬废水，必须采用人工购买和培养菌群的方式，保障菌群具有足够的成活度，才能保证处理效果，处理成本较高。电解工艺比较简单，但在实际生产过程中必须对电极进行更换，同时每隔一段时间还需要对滤料进行处理。如果处理不当，将会导致二次污染。

所以本文采用化学沉淀法对含铬废水进行处理。在NaOH反应池内加入硫酸亚铁（硫酸亚铁当混凝剂使用），具体反应方程式如下：

形成Cr（OH）3沉淀后废水中的铬含量较少，溢流到PAM反应池中，在聚丙烯酰胺PAM絮凝剂的作用下，剩余的Cr3+形成沉淀，从而达到去除的目的。具体的含铬废水化学沉淀处理工艺流程如图2所示。

2.2 生物活性炭处理工艺

为了使处理后的废水能够达到一般工业用水的标准，还需要对出水进一步处理。生物活性炭是通过物理吸附的方式吸附废水中的有机物质等，在活性炭吸附和微生物氧化分解有机物的协同作用下，能够将含铬废水中的病原体、细菌、胶体、碳酸钙、硫酸钙以及有机质等分离出来，尤其是镁离子、钙离子等，其去除率超过95%。如果不对其预处理直接进行膜处理脱盐工艺，则会出现破坏膜元件的情况。

2.3 膜处理脱盐工艺

为了防止蒸发器的处理单元堵塞，在进行蒸发结晶工艺处理前，需要利用双膜浓缩工艺，对含铬废水进行脱盐处理。含铬废水脱盐工艺的膜处理技术包括反渗透、纳滤及超滤工艺等。根据生产需求和工艺要求，本文采用超滤联合反渗透工艺的方式，对含铬废水进行脱盐处理［3］。反渗透低污染复合膜（LFC）的优势为强度高、稳定性高、脱盐率高 （脱盐率超过97%）、水利用率高（超过75%）等。在高压泵的作用下，废水透过LFC膜流入蒸发结晶的反应池中，浓缩液再次进入调节池。

2.4 蒸发结晶

蒸发结晶的目的在于对出水进一步提纯，使其能够达到工业回用水的标准。蒸发结晶是整个含铬废水处理的最后一个处理单元，经膜处理脱盐工艺处理后的水通过管道输送至MVR蒸发器中进行处理。在处理的过程中没有废水、废气产生，并且还能够对出水进行循环利用。蒸发结晶工艺利用MVR蒸发器对处理料液内的水分进行分离，工艺流程简单，只消耗极少的外部能源，利用电能进行生产，具有良好的生产性能和环保性，得到人们的广泛应用。

2.4.1 基本原理

MVR蒸发器的工作原理是采用压缩机对经过蒸发器的低温蒸汽进行压缩，提高低温蒸汽的压力以及温度，提升其热焓，升高温度后的蒸汽在换热器内进行冷凝，对蒸汽的热能进行有效利用。启动阶段，MVR蒸发器只需要外部提供特别少的蒸汽热能，后续工序均采用二次蒸汽提供热能，由压缩机压缩之后的高温蒸汽通过管道传输至加热室，对低温蒸汽进行加热处理，始终保持料液处于沸腾状态。蒸汽对料液加热之后形成的冷凝水通过管道排出。该工艺流程能够对废弃的蒸汽进行回收利用，充分发挥废弃蒸汽热能的作用，降低对外部能源的消耗，能够节省锅炉建造、运行成本。因为MVR蒸发器采用电能，并且对废弃蒸汽进行充分利用，不会对环境排放任何污染物，能够实现污染零排放［4］。

2.4.2 工艺流程

MVR蒸发器的组成部分包括：单效或多效蒸发器、管道、阀门、控制柜、作业平台、真空泵、预热装置、压缩装置、分离装置等，工艺流程简单，操作便捷，运行效率高。MVR蒸发器的工艺流程示意图如图3所示。

2.4.3 MVR优势

MVR的优势主要包括以下4个方面：①占地面积比较小。利用压缩机完成对蒸汽的二次利用，该种方式和传统蒸发器相比，不仅占地面积更小，而且能效更高，降低能源浪费和损耗。②自动化水平高。采用智能的自动化控制系统对MVR蒸发器进行管控，能够提高运行的可靠性和稳定性。③成本较低。MVR蒸发器的运行效率高，在提高含铬废水处理效率的同时，还能够降低能源损耗，能耗仅为传统蒸发器的三分之一左右。④节能降耗，污染少。MVR蒸发器在启动时，采用蒸汽进行预加热，后续运行时不需要额外提供蒸汽，而是利用二次蒸汽对蒸发器进行加热。当二次蒸汽不足时只需要提供少量的蒸汽即可，且不产生废蒸汽，具有良好的节能效果。

3 总结

为了达到电镀含铬废水零排放的目标，本文根据相关规范和标准，利用化学沉淀+生物活性炭+超滤+反渗透+蒸发结晶工艺结合的方式，对含铬废水进行无害化处理。经过实践表明，该处理系统具有效果好、成本低等众多优点。此外，经过处理的废水可以重新回收利用，对于含铬废水处理后形成的固体废弃物，则需要进行妥善处理。