電鍍行業鍍鎳漂洗廢水回用技術綜述

馬文娟 吳洪鋒 黃紹榮 沈燕芬 葉劍川

（余姚市環境保護局，浙江 余姚 315400）

電鍍可以使機械制品獲得裝飾保護性和各種功能性的表面層，如在零部件上鍍鎳可以使零部件具有優良的耐腐蝕性、耐磨性、可焊性及高硬度等優點，滿足零件的使用要求，提高零件的使用壽命。電鍍已經成為國民經濟發展中不可缺少的一個行業，但其所產生的重金屬等環境污染，成為困擾行業發展和環境保護的一大問題。由此，在電鍍生產工藝的現實基礎上，實現電鍍廢水分質收集、分流處理和中水回用，顯得重要而迫切。鍍鎳漂洗廢水水質單一，具有較高的回收利用價值，適合進行資源回收和廢水回用操作。本文就目前主要的回用技術進行分析，并提出建議與措施。

1 鍍鎳漂洗廢水水質特性分析

電鍍液在電鍍過程中由鍍件從鍍槽帶至漂洗槽，構成了電鍍漂洗廢水中的主要污染物；而電鍍溶液主要由主鹽、絡合劑、導電鹽、緩沖劑、陽極活化劑、添加劑等組成。通常又以氨基磺酸鎳或硫酸鎳為主鹽，乙二氨四乙酸、酒石酸、檸檬酸等為絡合劑，硼酸或檸檬酸鹽作為緩沖溶劑，氯化鎳作為陽極活化劑，萘磺酸、對甲苯磺酰胺、糖精、十二烷基硫酸鈉、二乙基已基硫酸鈉、正辛基硫酸鈉等作為添加劑，次磷酸鈉或氨基硼烷作為還原劑。電鍍液作為漂洗水中污染物質來源。鍍鎳漂洗廢水主要水質特性為[1～6]：pH 2～9，電導率 592～2480 μS/cm， Ni2+40～600 mg/L,COD 15～350 mg/L。

2 鍍鎳漂洗水回用技術

2.1 化學沉淀和膜處理組合工藝法

電鍍廢水通常采用的含鉻廢水破鉻、含氰廢水破氰處理，與綜合廢水混合進行化學沉淀的處理工藝，但出水無法滿足水回用需要。目前常規方式是在化學沉淀后增加膜處理工序。羅強[7]等采用化學沉淀—超濾—納濾工藝處理電鍍廢水，出水電導率為 190 μS/cm,CODcr為 4.8 mg/L，鎳離子0.17 mg/L。鐘麗瓊等[6]的工程實踐表明，采用化學沉淀—超濾—反滲透組合工藝，出水中總鎳、總鉻和六價鉻未檢出。楊偉志[2]將含鎳廢水進行破絡合和混凝沉淀，再利用超濾—反滲透膜處理后回用到工藝生產中。該工藝的特點在于：一是回用水系統與廢水處理系統相對獨立，便于對已有廢水處理設施進行升級改造；二是操作靈活，可根據實際用水量需求來決定回用水系統的產水量；三是由于采用集中處理的方式，占地省，方便操作與管理。但也存在缺陷：一是由于反滲透系統的清洗、濃水排放等原因，導致反滲透系統的水回用率不高，一般只能達到70%左右；二是在化學沉淀處理中加入了鈣鹽和鐵鹽等，在反滲透系統的高壓下，極易造成膜高鹽結垢，進而導致膜中毒；三是膜技術只是將污染物進行了分離濃縮，約占總水量30%的濃縮液中仍有重金屬，沒有從根本上解決重金屬排放問題。

2.2 電解法

于得龍等[8]研究了從鍍鎳廢水中電解回收金屬鎳的方法，并利用此法將1 g/L左右的鍍鎳廢水處理至50 mg/L左右，電流效率達到60%以上。王寶群等[9]研究認為，電解法回收鎳適合工業生產中使用的操作條件為鎳離子濃度0.5～2.5 g/L，電流效率不低于40%，經過10次操作，可回收到濃度小于0.1 g/L，回收槽的回收率大于99%。鎳的標準電極電位較低（-0.246 V），在實際工程應用中，酸性溶液中電解時氫較鎳先析出，將導致大量的陰極電流消耗在氫的析出上，電流效率較低。加之濃差極化等因素，電解法對低濃度鎳溶液的去除效率非常有限。另外，電解法對廢水中的COD、TDS和SS基本無去除效果，未見大規模使用。

2.3 微電解法

微電解是利用鐵屑與活性炭的電化學作用，通過置換、共沉、過濾等多種作用去除水中重金屬離子的技術，近年來得到了廣泛應用。蘇彤等[10]研究表明，對于鎳離子濃度為9.2 mg/L的硫酸鎳廢水，經過微電解裝置處理，出水鎳離子濃度可達到電鍍污染物排放標準。楊劍[11]用微電解法處理高濃度含鎳廢水，去除率達到64%。微電解技術處理電鍍廢水具有投資少、操作簡便、去除有機物效果好、運行費用低等優點。不足在于無法回收利用有用金屬，實現資源再生利用。

2.4 離子交換法

沈杭軍等[4]研究表明，采用陽柱-陰柱-混合柱工藝處理鍍鎳漂洗水，出水水質穩定，電導率低于10 μS/cm,鎳未檢出。車榮和[12]介紹了浮床交換-移床在這工藝、螯合樹脂工藝處理含鎳廢水成功工程實例。根據含鎳廢水水質的不同，離子交換法可有針對性地選擇螯合樹脂、陽（陰）樹脂、強（弱）酸性樹脂等各型樹脂。工程實踐表明，離子交換法具有工藝成熟、回收效果好、適用范圍廣的優點、能適應不同鎳濃度等優點。但其也有一定缺陷，如不能去除廢水中的COD、TDS和SS等；另外，離子交換系統再生洗脫液濃度過低、酸性過高，不宜直接返回鍍槽使用。

2.5 全膜處理法

全膜處理法是利用微濾膜、超濾膜、納濾膜和反滲透膜等不同膜系統，直接濃縮分離電鍍廢水的工藝技術。樓永通等[5]的研究表明，納濾膜對鎳離子的截留率大于97%，反滲透膜對鎳離子的截留率大于99%。對于鎳離子濃度為145 mg/L的進水，膜分離技術可濃縮電鍍鎳漂洗水100倍以上，經一級納濾，兩級反滲透濃縮，濃縮液中鎳離子濃度可達到50 g/L，透過液經處理后回用。潘文剛等[3]采用三級膜濃縮系統處理含鎳漂洗水，廢水回用率超過98%，回用水作為后段漂洗水循環使用，小于2%的濃縮液作為鍍液補充到鍍槽。周理君[1]等采用超濾、納濾和反滲透組合工藝技術濃縮分離漂洗廢水中的鎳，出水水質接近純凈水。周理君等[1]采用超濾—反滲透組合工藝濃縮分離鍍鎳漂洗水總的鎳，出水水質接近純凈水。

對含鎳、含銅或含鉻廢水，直接利用納濾膜或反滲透膜進行濃縮分離處理，具有分離效果好，操作簡便等優點。但由于電鍍液老化、膜清洗和操作成本等因素，系統廢水回收率遠沒達到理論水平。同時，膜法處理系統設備投資和使用維護費用高，直接限制了全膜處理系統的應用和推廣。

2.6 組合處理工藝

李家業[13]利用膜生物反應器—反滲透組合工藝處理電鍍鎳廢水，對COD去除率基本保持在95%以上，對SS的去除率達到100%，脫鹽率保持在94%以上，出水能滿足回用要求。鄭穎韓等[14]研究了反滲透—電去離子復合工藝去除廢水中的鎳離子，使廢液中鎳離子濃度由原先的200 mg/L下降到0.5 mg/L。張偉鋒等[15]在工程實踐中，對含銅綜合廢水、含鎳、含鉻廢水先分別進行離子交換吸附處理，經處理廢水再采用雙膜法除鹽濃縮重金屬離子，成功實現中水回用。高融等[16]利用超濾—反滲透—連續電除鹽工藝處理電鍍清洗廢水，制備的高純水可直接回用于生產，廢水回用率達到60%。

3 結論與建議

（1）近年電鍍廢水回用工程得到了極大應用推廣，取得了一定成效。但回用工程投資和運行維護成本高企、部分回用技術無法實現資源回收利用等問題仍然困擾著電鍍廢水回用技術的發展。如何有效解決上述問題，實現重金屬的零排放，將是發展的主要方向；而膜處理工藝技術因其回用率高，加之近年來膜材料價格的下降，其必將成為今后鍍鎳漂洗廢水回用的主流工藝。

（2）缺少針對回用水質指標的相關標準，由于電鍍廢水中含重金屬離子，現行《污水再生利用工程技術規范》、《再生水作為循環冷卻水水質標準》、《城市雜用水水質標準》、《景觀用水的再生水水質指標》、《生活雜用水水質標準》等水質標準都不適合作為電鍍廢水回用的參考指標。《金屬鍍覆和化學覆蓋工藝用水水質規范》雖然對不同鍍種和不同工段的工藝用水水質提出了要求，但分類過細，對電鍍廢水回用缺乏實際指導意義。為規范電鍍廢水回用工程，有必要制定一個專門針對電鍍廢水的回用指標，降低回用成本，擴大電鍍廢水回用空間。

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