电镀废水治理与回用技术探究

陈祥和

摘 要：电镀指通过利用化学中电解的原理，在部分物质表面镀上一层金属或者合金的方法，具有较高的应用价值。文章主要分析电镀工作形成的废水治理技术和回收利用技术，在概述现阶段电镀废水治理和回用情况的基础上，分析其治理和回用的技术措施，希望对我国电镀废水治理和回用提供参考。

关键词：电镀废水;治理技术;回用技术

中图分类号：X703 文献标识码：A 文章编号：1674-1064（2021）12--03

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2021.12.037

电镀技术可以提高被镀基体物质的美观程度、抗腐蚀性能及耐摩擦性能等。电镀行业是世界范围内三大主要环境污染行业之一，现阶段电镀废水的排放占工业生产废水排放量的1/10，有1/3以上没有得到处理，且电镀废水中含有大量重金属污染物。

1 现阶段电镀废水治理和回用的情况

现阶段，电镀废水由于没有得到治理和回收利用，导致自然环境污染物（重金属污染物以及氰化物）排放量增加，在一定程度上给社会的水资源使用带来压力。电镀废水存在不容易控制、成分复杂、水质变化程度较大以及对环境污染较大的问题，所以，要重点关注电镀废水的治理和回收使用。

电镀废水一般可以分为含铬电镀废水、含氰电镀废水、酸性电镀废水、碱性电镀废水四个类别。治理和回收利用电镀废水时，要解决三个方面的问题：一是电镀废水分类不合理;二是电镀废水治理后的回收利用效率较低;三是电镀废水治理后的回收利用达标程度较低。

以高压电气行业为例。由于高压电气行业具有一定的特殊性质，其在电镀工艺方面使用的主要方法为氰化镀铜以及氰化镀银，以电镀生产工艺对产生的电镀废水进行分类，其产生的电镀废水类型主要有氰铜废水、氰银废水、含氰废水、含铬废水、地面废水以及重金属综合废水等，废水的分类和占比如表1所示。

氰铜废水指的是氰化镀铜槽之后的水洗槽排出废水，一般含有硝酸铜、氰化钾等和镀铜槽相同的污染成分。

氰银废水指的是氰化镀银槽之后的水洗槽排出废水，一般含有一般含有硝酸银、氰化钾等和镀银槽相同的污染成分。

含氰废水指的是镀锌工艺之后的水洗槽排出废水，一般含有氰离子以及锌离子等污染成分。

含铬废水指的是主要污染物为铬离子（三价和六价）以及锌离子等污染成分。

重金属综合废水指的是主要污染物為磷酸盐、石油类、固体悬浮物、铜离子、锌离子、铁离子（二价）、铝离子以及镍离子等污染成分。

地面废水指的是对地面进行冲洗后产生的废水，此类废水水质十分复杂，几乎含有上述全部污染成分。

电镀废水分类不合理体现在，当下电镀行业中应用各种新型工艺技术以及新型材料后，电镀废水中存在的污染物种类不断增加，导致电镀废水的污染物类别更为复杂。

根据相关资料，我国的电镀废水在分类上多达数十种污染成分，导致电镀废水出现分类不合理的情况，致使电镀废水治理和回收利用的成本升高。

电镀废水治理后的回收利用效率较低体现在尽管电镀行业开展电镀废水的治理和回收利用技术，且大幅提高了电镀废水的利用效率，但从我国电镀行业的整体情况看，电镀废水的回收使用效率较低，特别是电镀废水中的有机物处理效果较差，且电镀废水的治理回收利用设备的稳定程度较低，无法达到工业化污水排放标准的要求。

电镀废水治理后的回收利用达标程度较低还体现在当下较多的电镀企业对于电镀废水的治理以及回收利用工艺、电镀废水治理及回收利用设备等方面仍没有达到国家相关法律法规中的标准要求，使得电镀废水的回收利用达标程度不高[1]。

2 电镀废水治理和回用的技术措施

2.1 化学措施

电镀废水治理和回用中使用的化学措施主要通过化学反应的方式（中和反应或氧化还原反应），分解电镀废水中的有毒物质，使其成为无毒物质，或者是经过化学反应的方式，将电镀废水中的有害物质通过沉淀析出或者气化浮出的形式进行消除。

电镀废水治理和回用的常用化学措施主要有沉淀析出法、氧化法、还原以、气泡浮出法四种，其中使用最多的是沉淀析出法。使用沉淀析出法可以明显去除电镀废水中的大量重金属离子及硫化物，但也存在处理不彻底、容易造成二次污染的情况。沉淀析出法的电镀废水处理流程如图1所示。

氧化法和还原法的主要原理是通过在电镀废水中加入氧化剂或还原剂的方式，使电镀废水中的有害物质转变为无毒物质或者毒性较小的物质，去除电镀废水的有害物质，适用于对含铬电镀废水的处理。

气泡浮出法的原理是使用高压水泵将电镀废水进行加压操作并注入溶罐，使电镀废水可以在几个大气压下，气水得到充分混合形成溶气水，缓慢减少压强，使电镀废水中的有害物质形成絮凝状物质，之后通过浮渣过滤的方式去除这些絮凝状物质。与其他化学措施相比，气泡浮出法环保意义较大，具有较大的发展潜力。

2.2 电化学措施

电镀废水治理和回用中使用的电化学措施较为常见的有电解法、电渗析法、原电池法、电凝聚气浮法四种。

电解法是通过利用电解质的原理，对电镀废水进行治理和回收利用的方式，这种处理方式可以回收电镀废水中的重金属离子，同时清除电镀废水中不同的重金属离子。使用电解法处理电镀废水，产生的泥渣量较小，泥渣占地面积较小，净化治理效果较好，但是会消耗大量电能和钢材，导致成本过高。

电渗析法是在正负电极间通过使用阴、阳离子交换膜的方式，使电镀废水中的金属离子交替排列在正负电极间，主要应用离子交换膜的选择透过性，对电镀废水进行淡化、精制、浓缩及提纯处理。

原电池法的处理原理则是通过将颗粒碳等惰性物质当作原电池的阴极，使用铁屑作为原电池阳极，根据原电池的反应原理处理电镀废水。

电凝聚气浮法是将电镀废水电解处理阶段形成的微气泡作为浮出的载体，使微气泡携带着电镀废水电解处理后形成的絮状物质上浮，以此达到电镀废水的净化及循环回收利用的目的[2]。

2.3 生物措施

生物措施是在电镀废水中加入微生物群，通过微生物代谢的方式填充电镀废水中的重金属离子，或者利用微生物菌落自身具有的生物吸附和凝聚功能，去除电镀废水中的重金属离子。现阶段，应用生物措施处理电镀废水的主要方法有生物吸附法、生物凝聚法、生物化学法三种。

生物吸附法通常使用微生物菌体或藻类生物作为电镀废水中重金属离子的提取成分，但容易受到电镀废水温度、水体酸碱度、重金属离子化学形态以及其他离子含量等因素的影响，微生物菌落很容易受到环境因素的影响，导致生物吸附法实际使用效果较差，难以达到预期处理标准。

生物凝聚法利用微生物菌落自身具有的较强亲水性、疏水性以及电荷量较高的特性，使电镀废水中的微生物菌落形成一种三维网状结构，通过这种方式让电镀废水中的重金属离子沉淀，达到净化电镀废水的目的。生物凝聚法具有受外界环境影响小、安全无污染、无害以及容易实现工业化使用等优点。

生物化学法的原理和化学处理电镀废水的方式类似，即通过微生物菌落和电镀废水中的重金属离子产生化学反应的方式，将电镀废水中的可溶性金属离子转换成不溶性的金属化合物，并通过沉淀或过滤的方式去除电镀废水中的金属化合物。生物化学法的选择针对性极高，对电镀废水中的金属离子反应吸附的容量较大，但会消耗大量的微生物菌落的培养基，实际应用中成本消耗较大，因此只能在特定环境下使用。

2.4 物化处理措施

现阶段，在电镀废水的治理和回收利用技术中，使用较为广泛的是物化处理。物化处理是利用电镀废水中的离子交换性质、膜分离方式以及使用吸附剂的形式，去除电镀废水中有害物质和杂质，主要方法有离子交换技术、活性炭吸附技术、膜分离技术。

离子交换技术是通过在电镀废水中添加离子交换剂的形式，分离电镀废水中的有害物质，但产生的溶液酸碱值非常高，十分容易造成电镀废水的二次污染。

活性炭吸附技术大多应用于含铬电镀废水或含氰电镀废水的处理，十分安全可靠，但是由于活性炭的吸附容量较小，因此不能大范围进行工业化使用。

膜分离技术是当下电镀废水处理工作中发展前景最好的措施。膜分离技术的应用原理是通过膜分离的过滤和反渗透性质，截留电镀废水中的重金属离子，分离电镀废水中的有机污染物、无机污染物，部分污染较小的电镀废水在经过膜分离技术处理后甚至可以达到饮用水的标准，对于电镀废水的回收利用具有极高的应用价值[3]。

2.5 有机电镀废水的处理措施

对有机电镀废水的本质来说，其内部含有的有机物含量较高，一般需要采用物理方法和化学方法结合的方式才能较为彻底的降解电镀废水中的污染成分。即首先应将有机电镀废水进行沉淀，以此分离有机电镀废水中的大量污染物，但有机电镀废水经过沉淀之后仍含有较多可溶于水的有机污染成分，对于此类有机污染成分便需要经过再次处理才能将有机电镀废水中的有机污染成分彻底的分解。在处理有机电镀废水时，需要将废水的pH值调节到中性，之后将有机电镀废水通过水解酸化反應的方式进行处理[4]。

水解酸化反应主要由以下两个阶段构成。一是水解部分，即将有机电镀废水中的固体污染物质通过水解的方式变为可溶性的有机污染物质，再将可溶性的大分子有机污染物质降解为小分子的有机污染物质。二是酸化部分，即将有机电镀废水中的碳水化合物降解为有机脂肪酸。在有机电镀废水的水解酸化处理阶段，此反应的处理速度较快，一般在2 h～5 h内便能全部完成[5]。

水解酸化反应是厌氧处理有机电镀废水的基础工序，这种有机电镀废水处理的方式可以对全部类型（大型、中型以及小型）的电镀污水进行处理，且稳定程度较高，但是这种处理方式也具有处理过程中需要加入大量材料作为辅助的缺点[6]。

3 结语

在社会经济的快速发展及生活质量不断提升的背景下，人们对电镀产品的需求量逐渐增加，电镀行业的电镀废水治理和回收利用已经发展到清洁生产、循环利用阶段，但是面临日益严峻的环保形势，电镀行业废水治理的规范化管理及技术更新问题愈加突出，废水中的有害物质一旦处理不当，会严重破坏生态环境，对社会可持续发展战略的实施造成严重阻碍。

基于此，电镀废水的资源回收利用将是行业未来的重点研究方向之一，相关研究人员应围绕目前电镀行业废水治理的相关技术及前沿趋势展开分析和研究，探索电镀废水处理的社会化治理问题，以期为行业发展作出应有的贡献。

参考文献

[1] 杨建文.有关电镀废水治理技术问题分析[J].化工管理，2017（21）：82-83.

[2] 毛莉莉，叶太林，刘艳华.电镀废水治理技术问题[J].华东科技：综合，2021（3）：200.

[3] 钟芳.化工企业废水综合治理措施应用分析[J].化工管理，2021（26）：31-32.

[4] 罗妮娜，席亚妮，郝碧莹.电镀行业废水处理技术及现状[J].化学工程与装备，2020（9）：271-272.

[5] 蒋素琦.我国电镀工业园的现状调查和对策思考[J].表面工程与再制造，2020，20（3）：55-61.

[6] 孙杰，李爱英，曲荣昌，等.电镀废水的处理及其研究进展[J].浙江化工，2020，51（6）：44-46.