电镀废水治理与回用技术探究

马彩玲

（广东水清环保科技有限公司，广东 广州 511400）

电镀制品加工技术是一种直接利用金属化学品和电解质的化学原理，在某些硬质有色金属或其他有色非金属硬质基体材料的表面，直接加热镀上一层其他硬质有色金属或其他硬质电镀合金的一种加工方法。虽然电镀制品加工对于有效提高有色金属材料基体的美观性、抗磨性、抗蚀性等多种重要性能至关重要，但该行业也是目前全球三大化学金属污染物质排放严重的行业之一。在该行业的生产过程中，各种镀层镀膜电镀制品工业废水的长期排放占据了我国各类工业废水实际累计排放总量的10%。目前，在这些工业废水中，只有一种总量比例超过三分之一的镀层镀膜电镀制品工业废水并未完全得到科学有效的综合治理，其中主要含有金、银、铜等多种主要重金属有害化学物质以及其他金属铜和氰化物等有害化学成分。另外，电镀制品工业废水长时间的排放不能达到科学有效的综合治理和前期有效回用，也一定程度上加重了饮用水资源管理中的压力。所以，如何合理有序高效地进行各种镀层镀膜电镀制品工业废水的回用治理和回用管理，就成为了一个难以解决的管理技术难题。

1 电镀重金属废水的危害

电镀加工废水中可能会含有大量的酸性重金属等类物质，如果这些大量的重金属物质不经过合理处理就直接进入自然生态水体，不仅会在自然生物体内快速聚集，还不能通过生物化学降解，最终会通过食物链直接进入人体，从而严重影响人们的身体健康。同时，还存在食物致癌或致畸以及致癌物突变等多种可能性，而这些重金属物质还会对人类的呼吸系统、神经系统等造成损伤。除了这些重金属外[1]，电镀加工废水中还可能存在大量的酸性有机物、酸类、碱性等类物质，同样会对人们的身体健康造成严重威胁。此外，这些酸碱类等物质都具有较强的化学腐蚀性，不仅会对废水的处理设施设备造成严重破坏，还会严重破坏自然水体中临界酸碱值浓度值的稳定，以及危及水生动植物的安全生存，从而破坏自然生态水体的自身生态系统结构，使其自净排水能力严重退化。而酸碱度严重失衡的自然水体及其周边砂质土壤，就会容易出现过度酸化或发生盐碱化等不良现象，会使自然水体植物和其他农业生产作物出现大面积的大量减产甚至枯萎死亡。

2 电镀废水治理与回用过程中存在的问题

2.1 电镀废水治理的设备、工艺达标率不高

随着《电镀污染物排放标准》（GB21900-2008）等多项相关规章制度的颁布以及深入施行，电镀企业污染物的综合排放水平与之前相比有了较大进步。但还是有相当一半的电镀企业的大型电镀设备废水治理生产工艺、电镀企业废水污染治理设备依旧难以达到国家标准化的要求。

2.2 电镀废水分类不合理

随着工业现代化的迅速发展，在电镀废水行业中广泛地运用了各种新生产技术、新生产工艺、新技术材料，但废水处理中的一些污染物也随之变得越来越复杂。根据国内[2]许多有关现代电镀废水行业的相关文献显示，电镀行业废水少则可分为三到五类，多则达数十类。但因为电镀行业废水的污染分类不清晰、不合理，使得废水污染治理与清收回用的工作难度不断增强、成本也难以控制。

2.3 电镀废水治理回用率不高

在加强清洁废水生产政策的带动下，电镀金属废水的吸收回用率已有了很大程度的提升，特别是电镀膜排污处理、纳滤等新一代技术的广泛应用，有效提升了工业电镀金属废水的排污处理利用水平。但就整体而言，我国工业电镀金属废水的回收利用率并不高，尤其是对电镀金属废水中大量有机物的排污处理，其利用效果不是很理想。当前，已采用现代化的电镀金属废水排污治理技术的回用系统对电镀金属和负离子进行排污处理，其利用效果已有了一定进步，但该系统的回用技术装置的性能稳定性依旧较差，难以完全满足我国工业化废水排污处理标准的总体要求。

3 电镀废水治理与回用技术的具体实施方法

3.1 物化处理方法

（1）物化废水处理技术主要是通过利用离子交换、膜离子分离、吸附辅助剂等多种方法，以有效去除原有电镀化工废水处理中的有害杂质。该技术也是目前现代电镀工业中最常用的原有电镀化工废水的治理和回用的一种技术，主要包括离子交换吸附技术、膜离子分离处理技术和利用活性炭离子吸附剂方法等。

（2）其中，离子交换吸附法主要是一种利用离子交换吸附剂，以分离原有电镀化工废水中各种有害物质的一种方法，但该技术处理产生的电镀溶液其酸碱性浓度相对较高，所以，容易直接造成原有电镀化工废水的二次污染。而膜离子分离处理技术是目前电镀化工废水处理中应用前景最好的一种技术。该技术是通过[3]利用膜离子分离技术纳滤和镀膜反渗透，不仅可以有效地截留、去除原有电镀化工废水中的有害重金属和负离子，还可以对其他电镀化工废水中的有机化学污染物或无机化学污染物进行离子分离，且处理后的废水能直接达到国家饮用水的排放标准，具有极高的回用经济价值。活性炭离子吸附的方法通常是用于电镀含铬化铅废水或其他含铅和氰化铬废水的物化处理，应用该方法处理废水安全可靠，但由于吸附剂的容量小，不利于现代工业化工的应用。

3.2 电化学处理方法

（1）电化学处理方法是目前电镀电池废水处理过程中的主要工艺，常见的处理方法有净化电解处理法、原电池法、电渗析处理法和净化电解的凝聚生物气泡上浮法等。

（2）净化电解方法的主要目的是通过利用净化电解法的原理进行池中的废水处理，以有效回收池内的重金属，并通过电解的方法同时有效去除池中废水中的多种惰性金属和阳离子，该方法的优点是具有泥土废渣处理产量少、占地面积小和废水净化效果好等诸多优点。但因为电解法会大量消耗电能和使用钢材，导致处理成本太高。而原电池处理法通常是以携带颗粒性煤炭等其他惰性化学物质为阴极、其他铁屑材料为阳极，并按照原电池离子反应器的原理对电池废水进行处理。电渗析的方法主要是将阴、阳离子交换器和膜交替均匀地排列于正负两个电极之间，再利用离子交换器和膜的特性选择以及透过性质来进行电池废水的物理浓缩、淡化、精制和废水提纯净化处理，以达到电池废水净化回用的目的。净化电解凝聚生物气泡上浮法是以电解电池处理中废水产生的微生物气泡为凝聚气浮物的载体，使其携带电镀废水处理中的絮体快速上浮，以达到有效净化电池水质及完成循环废水回用的目的。

3.3 化学处理方法

（1）化学法的主要原理是通过化学氧化剂和还原化学反应或其中的氧化反应，将存在电镀含铬废水固体中的各种有毒化学物质直接分解成为无毒的化学物质；或通过各种化学反应，以各种金属固体沉淀或其他气体浮出的化学形式直接除去各种有害物质。通常，化学法大致可再细分为气溶沉淀法、还原法、氧化消除法和气溶悬浮法等。

（2）气溶沉淀法主要是用于电镀含铬废水的处理，也是最常见的处理方法。该方法在实际应用时，可有助于直接去除存在电镀含铬废水固体中的各种重金属的氯离子和化学硫化物，但也会存在处理不彻底、容易产生二次污染等重大缺点。而气浮还原消除法和气浮氧化消除法的主要原理是通过加入还原的溶剂和化学氧化剂直接去除存在电镀含铬废水固体中的各种有害物质，或将这些有毒化学物质直接氧化为低温有毒或其他无毒化学成分，因此，该方法适用于处理各种含铬电镀废水。其中，气溶悬浮法的主要原理是用一台高压水泵将浮渣水连续加压至达到几个点的大气压，并直接注入在气溶罐中，使气、水相互混合后形成固体溶气浮渣水，再通过空气减压将存在电镀含铬废水固体中的各种凝聚性粉状物质以固体浮渣水的形式进行排除。该处理方法有利于绿色环保，具有较大的发展潜力。

3.4 生物处理方法

（1）生物法主要是通过利用微生物载体代谢的各种方式，间接利用已使用化学电镀方法处理过的废水，并利用其他重金属中的化学生物离子的聚集组合作用进行装填，或通过间接利用其他微生物载体作为主要菌群的组合作用，再通过生物载体聚集组合的凝聚、吸附化学作用，直接去除水中其他重金属中的化学生物离子。在实际应用中，主要方法大致包括间接利用生物载体聚集组合凝聚、生物载体聚集组合吸附和其他利用生物载体聚集吸附这三种技术方法。

（2）利用生物直接聚集分子凝聚的方法主要原理是，通过充分利用生物中重金属和细菌自身较高的化学结合力和电荷较强的化学亲和力、排水性、疏松性及其化学特征，在化学电镀方法处理过的废水中直接凝聚形成一种新型流体网状三维流体分子凝聚结构，使水中所有重金属盐、化学离子、物质直接聚集沉淀，其凝聚方法具有较高的安全性和天然无毒，且受废水环境中和外界影响小，同时，也易于综合利用，可在工业化学和工程材料等方面展现出该技术的优点。

（3）而微生物菌体凝聚化学吸附固体化学法的主要原理是，将微生物菌体和其他生物藻类作为一种固体菌群提取物，直接去除水中含有的重金属，但处理难度较大。这主要是因为该技术受限于使用化学电镀方法处理工业废水时的环境空气温度、化学金属离子结构形态、其他含重金属化学离子和重元素矿物含量等自然环境因素的不同程度的影响，再加上直接利用水中微生物藻类作为固体菌群容易直接受到外界自然环境的影响，因此，实际处理效果并不理想。

（4）有机生物化学法主要通过综合利用水中微生物与使用化学电镀技术处理工业废水中的有机金属离子、化学生物离子直接结合发生有机化学反应，再将水中各种可溶性有机金属化学离子直接氧化转为其他各种不溶性有机金属离子化合物，然后再进行化学去除。该处理方法虽然具有有机生物化学选择性强、吸附快和培养容量大等技术优点，但在生物化学菌群中作为主要培养基的金属离子材料的消耗量大、成本相对较高。

3.5 综合废水处理方法

对于已处理后的综合废水，其环境污染综合治理的操作方法依然比较复杂，也有一个比较规范性的具体操作以及管理方法流程。

（1）首先，工作人员要确定在一次综合废水处理后的废水中加入酸碱氧化破络复合氧化剂，并在废水温度可以调节时对池中的处理水进行一个酸碱氧化破络复合氧化剂反应。

（2）其次，当池中的处理水逐渐形成一个个大气泡，并在污浊了的空气中快速地向上浮时，废水排放液体滤网中的处理砂和液体中的杂质会迅速与水凝结，并直接随着废水逆流输送到一个处理砂滤网中，而pH过滤值的最高值经过反复多次的过滤温度调和之后会发生变化，这时再将处理砂的过滤液体杂质与清水分离，当处理砂的过滤液和水体中的杂质浓度达标后，再开始进行废水排放。综合利用废水处理的一项关键技术是废水破络处理工艺，其具体实施操作方式如下：第一，工作人员在富含金属磷的废水和离子钙的络合物中要加入少量的有机氧化剂，此时，离子络合物的水会呈现出分散流动状态，再将3%的金属磷酸钙释放在一层石灰乳中，以达到迅速去除土壤表面污渍的主要效果。而磷酸盐在受到各种氧化剂的强力压迫后会逐渐迅速分解，并使土壤中有机物的排放总量逐渐减少，从而达到清洁土壤水质的主要作用。同时，氧化铝和漂白废水后的试剂一般会在机电设备的镀膜表层连续停留长达3 h，这样既打破了电镀废水中富含氢氧化物的表层组织的化学结构，同时，又起到了去除废水油渍的重要效果。第二，从综合气浮电镀工艺的技术分析来看，应用该工艺的主要目的是在于，对综合电镀金属废水的部分油脂和盐类物质成分进行乳化处理，同时去除部分电镀金属和铜离子过程中的氧化残渣。所以，工作人员需要将二次乳化后的油滴在一些综合电镀废水中，并对其与回收油量的比例情况进行实时监控。而当园区回收油量已达到园区总体的30%时，就要及时测定园区的排水污染系数，以实现优化污水治理的实施方法。

（3）最后，在综合过滤回收工艺处理方面[4]，工作人员通过自动滤砂池将体内悬浮沉淀颗粒与附在胶体中的物质分为两个小部分，并在布水过滤装置中另外增添一层滤膜，形成以自流配水系统过滤为主的排水滤头，将园区综合工业废水处理中的悬浮沉淀物全部排除在外，并通过利用电磁辐射感应计对其进行综合回收，通过这种反射式渗透和再增压的治理方式可以达到综合水资源高效节约的治理目的，从而为园区环境资源保护工作奠定良好基础。

4 电镀废水治理与回用技术的未来应用展望

电镀行业废水的综合治理已从行业末端污染治理向清洁能源生产工艺、物质能源循环经济利用、废水资源回用等行业综合污染防治方向发展。同时，电镀行业也十分注重物质循环经济、清洁能源生产工艺技术的研究开发与推广应用，这是为了有效提高电镀行业的物质和废水资源的有效转化率及物质循环经济使用率，从而在源头上有效削减电镀重金属废水污染物处理的产生量，并通过采用电镀全过程质量控制、结合电镀废水综合治理，最终真正实现电镀废水资源的零排放。从目前来看，废水综合治理技术的应用也是以后许多电镀行业废水综合治理工艺技术的研究重点。而且，由于各种类型电镀治理工艺技术的差异很大，所以，仅使用一种电镀废水综合治理技术方法往往具有一定技术局限性，也难以达到预想的治理成效。因此，综合多种废水治理方法技术不同特点的电镀一体化治理技术，就显得尤其重要。

综上所述，随着我国电镀废水行业的快速健康发展，以及人们环保意识的日益提高，电镀企业的废水综合治理已逐步进入清洁能源生产、循环经济利用的新阶段，而电镀企业废水的回收资源化、综合回收和废水循环经济利用也将成为该行业未来发展的一个主流服务方向。此外，我国大型电镀加工企业废水的分布点较多、覆盖面较广，可综合考虑将一个大中城市和一个偏远地区的回收资源进行集中利用，以实现废水社会化综合治理，如开发区新建立的国家电镀企业废水处理服务中心。同时，也要继续增强电镀行业的监督管理，更要严格按照国家的相关行业标准，健全纪律法规、落实规章制度，真正落实新形势下电镀废水行业的节能低碳减排的政策要求，从而实现电镀废水行业的健康可持续发展。