電鍍廢水物化法零排放的應用實例

翟海燕 劉傳山

摘要：采用氣浮+芬頓氧化+金屬離子物理濃縮法和TMF系統+雙級反滲透+二效蒸發器的工藝處理電鍍廢水，可實現電鍍前處理廢水、電鍍含鋅和鉻廢水的零排放。經檢測，回用水的TDS≤20PPM、Zn≤0.02mg/l、PH為6-7，符合電鍍用水要求。電鍍廢水處理達標后全部回用到生產線，在線回收的重金屬離子可直接回用到鍍槽。該工藝的運行，帶來了十分可觀的經濟、環境和社會效益。

關鍵詞：電鍍廢水;重金屬離子回收;循環使用;零排放

近些年隨著我國工業化的發展，大量工業廢水排放至外環境，對水體的污染越來越嚴重[1] 。惡化的水質給工業生產和人們健康帶來嚴重威脅，使整個社會獲取水資源的成本增加。我國工業用水效率總體水平較低，水資源浪費嚴重。2012年我國工業用水總量為1423.9億立方米，占全國用水總量的23.2%，工業用水的節約，至關重要[2] 。要實現廢水回用或者零排放，最關鍵的一點就是要去除廢水中的各種雜質或者污染物，使凈化后的水滿足工業用水水質要求[3] 。目前，電鍍廢水的治理把握住無害化的原則，但是如何更好地實現電鍍廢水的資源化，回收利用有用資源，國內外學者進行了廣泛深入的研究。本文以濟南某鑄造公司為例，介紹電鍍廢水經物理+化學法處理，實現全部循環利用的工藝。

1、電鍍廢水產生情況

該公司擬搬遷+技術升級4條氯化鉀電鍍鋅生產線，加工過程中產生的工業電鍍廢水包括前處理廢水、電鍍鋅廢水和鈍化含鉻廢水，廢水量分別為170m3/d、50m3/d和30m3/d，廢水中主要含有鋅、鉻、鐵、COD、酸、堿等，公司為了配合鉀鹽鍍鋅電鍍線工藝用水要求，同時為了響應國家環保和節水的號召，前處理增加氣浮+芬頓氧化，去除水中油脂，后續處理采用微濾+雙極反滲透全膜法深度處理電鍍漂洗廢水工藝，對反應中產生的高鹽水利用海水淡化膜進濃水處理，減少50%的量，配合二效蒸發器，實現廢水零排。前處理、含鉻/鋅漂洗水在線回收系統水回收率為100%。

2、廢水種類及指標要求

采取分類收集、分質處理、在線處理，實現廢水零排放，車間不留排放口，廢水分為三類，具體分類和水量、水質如表1。

3、處理工藝描述

該公司電鍍線廢水特點與一般工業廢水相比，最大的不同點在于含有大量酸堿和Cr、Zn重金屬離子。保證各種物質含量降低到最低水平，保證廢水經處理后循環利用及金屬回用，工藝流程見下圖1：

3.1前處理廢水處理工藝：

3.1.1化學處理系統：

本工藝分為化學處理系統和回用水處理系統二部分。酸廢液、堿廢液、鉻廢液、鋅廢液分別收集，間斷式進入廢液化學處理系統，以免其高濃度波動對整個廢水處理系統造成沖擊。含油廢水經隔油后進入廢液化學處理系統。

化學處理系統設計方案為：采用一套過濾精度在0.1μm的管式微濾（TMF）系統，用于取代傳統的沉淀工藝，從而保證廢水的出水效果。TMF系統產水再進入回用水處理系統進行深度處理。

回用水系統設計方案為反滲透（RO）膜分離，分離出淡水回用，高鹽水進一步膜濃縮分離，最終超濃水去蒸發系統。處理流程如下：

酸廢液池、堿廢液池→自吸泵→隔油池（含刮油機）→氣浮→PH調節→廢液化學系統

堿洗廢水→隔油池（含刮油機）1、2、3→堿洗廢水收集池→自吸泵酸洗廢水→酸洗廢水收集池→自吸泵→PH調節槽1→氣浮→芬頓氧化→PH調節槽2→絮凝槽→沉淀池→濃縮槽→循環泵→TMF管式固液膜分離系統→TMF水箱→增壓泵→過濾器→高壓泵1→膜處理系統1→中間水箱→高壓泵2→膜處理系統2→回用水箱

污泥處理工藝流程：

濃縮槽→污泥濃縮池→隔膜泵→隔膜壓濾機（含壓榨泵）→干泥打包外運

3.2電鍍含鋅廢水、含鉻廢水處理工藝

反滲透膜分離法的基本特點是以壓力差（1～10MPa）為推動力，傳質機理是溶劑的擴散傳遞，透過膜的物質是水溶劑，截留物為溶質（鹽、懸浮物、有機物、金屬離子），反滲透的選擇透過性與組分在膜內的溶解、吸附和擴散有關，因此除與膜孔大小結構有關外，還與膜的化學、物理性質有密切關系，即與組分和膜之間的相互作用密切相關。電鍍廢水零排放循環處理裝置的工作原理是：電鍍廢水在壓力差存在的情況下依次通過不同孔徑的多介質過濾和反滲透膜來實現循環的物理過程。電鍍廢水通過過濾膜反滲透后，透過液回到清洗槽重復使用（即純水回用，分離后濃縮液回到電鍍槽中作為再生資源的循環利用）。Zn2+、Cr3+采用物理濃縮的方法達到零排放。

含鋅廢水流程：

含鋅廢水收集池→自吸泵→PH調節槽→濃縮槽→循環泵→TMF管式固液膜分離系統→TMF水箱→增壓泵→過濾器→高壓泵1→膜分離系統1→中間水箱→高壓泵2→膜分離系統2→回用水箱

濃水到濃縮水收集池

含鋅廢液---廢液化學處理系統

含鉻廢水流程：

含鉻廢水收集池→自吸泵→PH調節槽→濃縮槽→循環泵→TMF管式固液膜分離系統→TMF水箱→增壓泵→過濾器→高壓泵1→膜分離系統1→中間水箱→高壓泵2→膜分離系統2→回用水箱

濃水到濃縮水收集池

含鉻廢液---廢液化學處理系統

備注：含鋅、含鉻、廢酸及廢堿廢液處理為同一套系統。

其中重金屬離子回收裝置的工藝如圖2。

3.3廢槽液處理工藝

廢槽液如直接排入清洗廢水，則會引起水質的較大波動，需單獨處理，根據這類廢水污染來源及水質特征，利用廢酸洗槽液中的酸調節pH，采用隔油+破乳+混凝沉淀的工藝預處理該類廢水，預處理后并入其余廢槽液廢水進一步去除污染物。廢槽液采用間歇式批處理。

3.4 污水收集

收集池摒棄傳統的地下池模式，采用負一層加水箱的處理方法，避免了地池泄露后無法看到的情況

4、優勢總結

A、廢水收集、貯存、回用的可視化（1）電鍍線架高2.2米，實現生產線跑冒滴漏的可視化;（2）給、排水管道沿電鍍槽架空（離地面）鋪設，避免管道腐蝕，解決水輸送的可視化;（3）酸廢水、堿廢水通過管道自流至污水站酸堿水收集池，鋅系水、鉻系水自流至污水站地上PP水箱。

B、節點前移，源頭控制水質（1）電鍍生產線、污水處理站生不設自來水取水點，所有用水均為純水。（2）純水制備由單級反滲透改為雙極反滲透，進一 步降低Ca、Mg離子含量。

C、前處理酸堿廢水處理增加氣浮、催化氧化設施，降低酸堿水COD、油脂含量，增強污水處理設施穩定性。

D、四類膜技術的應用，系統更穩定（1）管式微濾膜（TMF）替代沉淀池和超濾，不使用PAM、PAC藥劑，減少污泥產生;（2）增加納濾膜系統，減少后端反滲透膜的污和堵;（3）中水單級反滲透改為雙級反滲透，提高脫鹽率、產水量;（4）采用海水淡化膜設施，對高鹽水進一步濃縮提高水的利用率，減少蒸發量。

E、廢酸、廢堿單獨收集存放，一是減少污水站壓力，二是廢酸作為氣浮藥劑，廢堿作為中和藥劑;廢槽液（包括廢鍍鋅液和廢鈍化液）單獨收集，經過酸堿中和處理，過濾后，進雙效蒸發器。

F、工位循環水加熱、高鹽水兩效蒸發器加熱均使用沖天爐余熱產生的蒸汽、不使用煤、天然氣等能源。

H、增加1噸/小時雙效蒸發器，蒸餾水返回生產線，結晶鹽委外處理。

5、電鍍廢水循環利用的處理效果及效益

鉀鹽鍍鋅電鍍線廢水經此種工藝工藝處理后，各項指標完全滿足電鍍線回用水的要求。由于電鍍廢水處理技術條件變化多，壓力、溫度、濃度、PH以及離子強度等各種操作條件對于膜分離系統的性能影響大，本項目膜組件在原水處理工藝及水質分析的基礎上進行仔細的工藝優化分析，目前從運行結果來看，該項目已具備較為滿意的截留率、產水量及清洗周期等系統性能。含鋅、鉻廢水100%回用于電鍍工序，鋅、鉻回用純水TDS≤20PPM、Zn≤0.02mg/l，濃縮液回用于渡槽。而前處理廢水80%回用于前處理工序，其余20%回用于水激渣等工序，PH為6-7、電導率≤300μs/m。

經計算，該工藝的運行成本為6.3元/m3污水，主要是電費和人工費，藥劑費用較少。因電鍍廢水處理后全部回用，可節約新鮮水的用量，其中工業用水為4.5元/m3，另外可回收鋅和鉻等金屬，從而減少了電鍍原輔材料的消耗，回收的原輔材料量為4.5g/m3污水，因此該工藝的運行，可給企業帶來十分可觀的直接經濟效益。同時減少外排環境水體的廢水量為336m3/d，帶來一定的環境效益。

6、結論

該公司借鑒國內成熟、先進的復合膜分離技術對鉀鹽鍍鹽電鍍漂洗廢水進行治理并初步實現電鍍廢水零排放。通過采用“氣浮+芬頓+絮凝+沉淀+機械過濾+TMF+雙級反滲透+二效蒸發器和金屬離子在線濃縮回收”的工藝方案，可實現電鍍廢水處理達標后全部回用到生產線和重金屬離子回用的目的。

參考文獻：

[1] 王輝.錦西石化分公司污水處理及回用技術研究[D].天津：天津大學，2005

[2] 周星星.中國工業用水效率評價及影響因素研[D].浙江：浙江工商大學，2014

[3] 余素耘.膜技術在電鍍中水回用處理中的應用[J].科技風，2013，16：77