电镀污水处理中的零排放技术分析

黄植梅

（广东智环创新环境科技有限公司，广东 广州 510000）

引言

随着科技的发展，传统电镀工业已经不能满足当前社会可持续发展的要求，因为电镀污水中的高含量重金属未能有效去除，污水就无法及时处理。电镀生产作业与电镀污水处理的区分变得越来越模糊，“重电镀、轻污水处理”的现象也日益严重。零排放技术作为一种环保、可持续发展的技术手段，已经被广泛应用于电镀工业，不仅可以有效改善传统电镀工业污水处理的不足，还可以实现零污染的目标。如何在保证电镀质量的同时，科学合理地处理污水，实现零排放，已经成为电镀行业发展的主要方向。

1 相关理论概述

1.1 电镀污水

电镀污水是一种极具破坏性的环境问题，其主要来源于工业生产过程中的电镀工艺，这种工艺不仅会排放大量有害物质，还会给生态环境带来极大地危害，严重影响了人们的健康和生活质量。电镀污水是一种危险的环境污染源，不仅会使镀件表面的有害物质超标，甚至超过80%，还会残留大量液体，对环境造成极大地破坏。此外，一些装饰性或防护性产品的过滤过程也会产生大量污水，其中的污染物浓度也极高，因此，电镀企业应该采取有效措施来减少和控制电镀污水的排放。此外，电镀污水的产生与工业生产车间管理不到位也有着直接关系，一些工厂电镀车间在生产过程中会存在污水“跑、冒、滴、漏”等各种不良现象，而且相关工作人员并未及时采取合理措施进行处理，只是将电镀污水与普通污水一起处理，所以导致电镀污水未得到合理处理就被排放，从而对生态环境造成严重破坏。

1.2 零排放技术

“零排放”提倡的零排放技术旨在通过采取有效措施，最大限度地降低污染物的排放，以达到零排放的目的。因此，“零排放”提倡采取清洁生产、生态产业技术，以及其他有效技术，以最大限度地保护大气、水体和土壤，使其可持续发展。20世纪70年代，零排放技术开始被应用于电镀行业，但由于其成本较高，“零排放”等技术被淘汰，使电镀废水处理技术受到了一定限制。目前，达到规定的排放标准依然是电镀行业首选的污染控制方式。

2 电镀污水零排放的技术原理

通过采用先进的污水处理技术，电镀污水可以实现零排放，既不会对环境造成污染，也不会产生大量的危险废物和固体废物。例如，一些企业在镀槽后的回收槽和清洗槽的两侧安装了自动微量雾化水喷射装置，将回收液及时补充到原镀槽中，并补充蒸发产生的微量水，从而实现“零排放”标准。

在国内实现零排或接近零排放的电镀园区，通常采用的工艺路线是“一系列预处理技术+膜技术+蒸发技术”，该工艺结合了电化学、离子交换、吸附等技术，有效控制和降低了污染物的排放，使排放量更加可控。如某市一电镀厂，为了更好地控制污染物排放，采取了零排放设计方案，制定“膜法为主、化学法为辅”的设计思想，降低了危险废物和固体废物的排放，从而有效地保护了环境。

为了降低总溶解性固体物质（TDS）负担，应该采取一系列的措施。首先，通过精确地控制预处理的加药量，利用电化学设备去除废水中的COD和悬浮物等，以满足进膜水质的要求；其次，采用超滤、纳滤、反渗透等技术，将大部分重金属离子、有机物、悬浮物等分离出来，并将其回用于车间生产，使废水回用率达到90%以上；最后，通过MVR系统蒸发结晶，生成结晶盐，并作为危废进行处理，而蒸汽经冷凝后再回到超滤前的水池，以达到更好的废水处理效果，并实施闭环管理，从而达到零污染的目标。

目前，尽管实现零排放仍然是一种挑战，但是园区内的污水厂可以采取有效措施来处理电镀企业产生的高浓度废液，如废槽液、退镀液等，从而进一步减少污染物的排放。由于电镀企业缺少有效的废水分类收集和管理措施，再加上电镀工艺的持续运行，使废水中含有的有害物质，如铬、镍、铜、油等，无法得到有效控制，因而也就无法实现零排 放的目标。这样的改变对于未来的生物化学、膜分离和MVR系统的稳定运行构成了挑战[1]。

3 零排放技术在电镀污水处理中的应用

3.1 膜分离技术

20世纪末，反渗透技术已经被广泛应用于电镀污水的净化，其具备的优势包括：既能够实现中间浓缩、脱盐，又能够有效地提取出水体中的有价值物质，在镀锌、镍、铬漂洗水及混合重金属污水的净化过程中，其作用也是十分显著的。反渗透技术是一种利用压力来改变水分子运动的方式，可以将污水中的盐分转移到膜的另一边，从而达到净化水质的目的。这种技术的主要应用原理是通过施加比自然渗透更大的压力来实现这一目的。纳滤膜是一种高效的反渗透技术，可以有效地降低污水处理成本，并且能够有效去除电镀废水中的有机物。通过苦咸水反渗透膜和海水淡化反渗透膜，可以更好地处理污水，实现净化。

3.2 电吸附技术

电吸附技术在电镀污水处理中发挥着重要作用，因其具有低水质要求、高产水量、适中的除盐程度、简单易操作、稳定性良好等优点，使其成为污水处理的首选方法，并且后期维护方便，在应用期间无需药剂，避免了二次污染。

自21世纪初以来，电吸附技术的进步和发展为电吸附模型带来了巨大的改进，使其具有更强的功能性和可靠性，从而充分发挥出了最大该技术的潜力。电吸附除盐技术是一种有效的净化水质的方法，其核心原理是：当水流经阴阳电极时，离子会被吸附在电极表面，并形成一层薄膜，可以将带电粒子和其他电子物质有效地富集和浓缩，从而达到净化水质的目的。短接电极可以有效地吸附被污染物，使电极重新焕发出活力，从而实现对污染物的净化。

3.3 MVR蒸发技术

MVR蒸发技术是一种新型蒸发浓缩技术，主要原理是通过真空蒸发器，将不同浓度的溶液进行加热蒸发，使溶液浓缩，最后实现污水零排放。

MVR蒸发技术在电镀行业中的应用较为广泛，主要用于重金属污水的处理。在MVR蒸发技术中，主要采用机械蒸汽压缩式蒸发器、薄膜蒸发器和蒸汽发生器等。其中，机械蒸汽压缩式蒸发器是由多台压缩机串联组成的蒸发器；薄膜蒸发器是由多个薄膜蒸发器串联而成的；蒸汽发生器则是将蒸汽作为加热源来加热的液体，并通过冷凝实现液体的回收利用。MVR蒸发技术在电镀污水处理中的应用可以减少污水排放量、降低污水对环境的污染[2]。

4 电镀污水处理中零排放技术处理的实现途径

4.1 预处理系统

通过采用先进的预处理技术，如精密过滤器、丙烯过滤机和活性炭过滤器，可以有效去除污水中的悬浮物，减少对后污水处理的不利影响。同时，通过利用这些技术，可以将处理过的水质达到冷却标准，并可以被安全地运送至回收冷藏系统中，实现可持续发展，还可以获得较高的经济效益。污水经过有效地处理，可以显著降低污水总量，从而有效降低电镀污水中的氧化物含量，使其达到最低水平。在长期的应用过程中，人们不断研究污水处理技术，使技术越来越成熟，并且在整个处理过程中可以实现零排放，从而极大地提升了相关企业的环保水平，同时降低了生产成本。

4.2 处理含盐污水

随着工业的不断发展，许多工业企业都采用膜处理技术及时处理含盐污水。在具体处理过程中，利用高分子过滤工艺将污水中的盐类物质进行有效分离，达到去除电镀污水中大部分盐分的目的。通过蒸发结晶的方式，将污水中的盐类物质进行高温蒸发，使其达到沸点，以实现更好的净化效果。通过逐一提取，再根据提取物的性质进行分类，并将其存储起来。通过蒸发处理，可以更加有效地利用电镀污水中的各种材料，将其冷却后再次送回冷水系统中，从而实现了资源的循环利用，大大提高了电镀污水的利用率，同时也减少了各种有害物质的排放。

处理含盐污水的蒸发和结晶是两个相互独立的过程，现阶段，许多企业采用膜蒸发技术，将电镀污水自降流入蒸发器内，再流入加热室内，并利用设备细化到不同的换热管中，保持真空，形成一层均匀的膜，使液体能够由上向下自由流动，实现快速蒸发，从而达到浓缩的目的。在结晶过程中，采用闪蒸原理，经过相关处理，可以有效回收各种不同类型的盐，使冷凝后的水回流到原始冷凝区，再加入适量的冷水，可以进一步提高结晶效率。在此过程中，相关人员必须要特别注意，要确保所有的回流水质都符合标准。同时，应当充分利用现有技术，使水经过处理后能够达到更高的再生水标准，从而使冷却系统能够能够更好地运行。

4.3 处理污泥与结晶盐

电镀污水中的污泥类型主要分为三种，分别为有机污泥、化学污泥、母液与杂盐。

在电镀污水处理过程中，除了有机物处理设备外，还需要使用其他辅助性设备，比如离心机、污泥干燥机等。为了确保最终的污水处理效果，相关工作人员应当仔细审核所使用的设备，并且要严格按照规定的质量标准进行操作，以避免出现任何质量问题。为了确保污水处理质量符合相关要求，工作人员还应该定期检查和维护所用设备，以确保其正常运行。通过采用先进的污泥处理设备，以及结晶盐的有效利用，可以大幅度减少工业生产过程中产生的各种污水，从而实现零排放的目标。

4.4 反渗透浓液处理系统

通过使用多种技术，如MVR蒸发，可以有效处理电镀污水。MVR技术具有许多优点，例如低成本、节能和自动化，已经被广泛应用于零排放的电镀污水处理领域。MVR蒸发系统是由多个部件组成的，其中包括预热器、加热器、分离器、强制循环泵、稠厚器、离心机、蒸汽压缩机、储罐、水泵、自控系统和其他相关的辅助设备。在MVR系统的实际应用中，会面临许多挑战，例如换热器结垢、加热器堵塞、跑料等，为了确保浓液的有效排放，需要对其进行有效的预处理。首先，在设计中，为了有效地去除易导致结垢的钙离子和重金属离子，可以采用加碱、加Na2CO3、PAC、PAM絮凝沉淀的方法；其次，采用电催化氧化技术可以有效降低废水中COD的含量，从而降低管道、阀门和换热器的堵塞风险；最后，为了防止跑漏现象的发生，工作人员还需要采取必要的消泡措施，如添加消泡剂等。另外，为了确保整个系统的正常运行，工作人员还应定期对系统进行清洁，缩短清洁周期，及时分离盐泥，并采取有效措施防止堵塞。如果发现堵塞，应立即采取加压水冲洗或真空抽吸的方式，以解决问题[3]。

5 电镀污水处理中零排放技术的应用实例

某公司专注于汽车零部件电镀，其主要产品是汽车零部件半成品加工-电镀。该公司的生产规模达到了500万套，其中主要原材料包括锌板、镍板、锡板和铜板，每年的使用量分别为800 t和200 t。该公司拥有6 000 m2的土地，每天可以处理1 000 t污水。该公司的污水处理站包括综合调节池、镍系调节池和铬系调节池，负责收集工厂排放的污水，并经过严格处理，使其达到规定的标准，然后再经过市政管道的处理，最终将其回归至污水处理厂。

为了提升生产效率，该公司建立了多条电镀锌生产线，但是在实施过程中，会产生大量工业污水，其中，预处理的污水量可达到170 m3/d，而电镀锌和钝化后的污水则达到30 m3/d，其中不仅含有有毒的铁、铬、锌，还包括酸碱等有害物质。在后处理阶段，污水处理人员则需要使用微滤和双极反渗透全膜技术来处理电镀漂洗污水。通过采用海水淡化膜和二效蒸发器的联合处理，可以有效减少反应产生的高盐水排放，从而实现零排放的目标[4]。

5.1 污水种类及处理工艺介绍

为了实现零排放的目标，采取分类收集和分质处理的方法，并将电镀废水划分为三个主要类别：分类情况、水质、水量。然而，由于这些废水中含有大量重金属离子和酸碱性污染物，与其他工业废水处理方式相比，这一任务更具有挑战性。通过本研究发现，采取该方法不仅可以有效地处理污水，使其中的污染物浓度降至最低，还可以实现资源的再生和再利用，从而实现了经济效益和环境效益的的双丰收[5]。

5.2 前处理污水处理工艺

采用管式微滤膜（TMF）系统，可以大大提高过滤精度，达到0.1 μm，因而提升了污水处理效率，比传统沉淀工艺更有效。同时，TMF系统还可用于回用水处理，实现更深层次的污染控制。采用反渗透膜分离技术，可以有效地从淡水中提取出有价值的物质，并将其回收再利用，同时利用具有较高盐度的膜材料进行浓缩分离，最终实现超浓水的净化处理。通过采用自吸泵、隔油池、pH值调节、芬顿氧化、沉淀、浓缩等技术，可以有效处理酸、碱污水，其中，碱洗污水可以采用收集、自吸泵酸洗、pH值调节、芬顿氧化、沉淀、浓缩等技术，最终在TMF系统中实现固液膜分离，从而达到净化水质的目的，并将其回用至水箱。首先污泥需要通过浓缩槽进行初步处理，然后进入浓缩池，通过隔膜泵和隔膜压滤机进行精细过滤，最终将干泥打包，并运往污泥处理厂进行进一步处理。

5.3 电镀含锌、铬污水处理工艺

在本研究中，提出了一种新型的零排放循环系统，其基本原理是：当压力施加在电镀废水上时，多种介质会被不同的过滤器过滤，而反渗透膜则会将废水再次回收，从而实现资源的可持续利用。通过利用该先进工艺技术，Zn2+和Cr3+已经完全得到消除，不管是锌、铬、废酸、碱液，都采用同一套系统进行处理，获得了最佳的环境保护效果[6]。

5.4 处理效益分析

经过评估，该公司钾盐镀锌电镀处理的参数和指标均达到了电镀线回用水的要求，但由于温度、压力、pH值等多种因素的影响，膜分离系统的性能也会受到一定程度的影响。经过本次研究，对原有处理工艺进行了深入分析，并对其进行了优化，使该系统的运行效果得到了显著提升，截留率和产水量均达到了预期目标。经过预处理，污水中的铬和锌的比例达到100%，其中80%被用于前处理，形成良性循环，而剩余的20%则可以用于水淬渣工序，检测到pH值的范围为6～7，电导率为300μS/m左右。

经过经济效益分析，处理1 m3污水的成本为6.2元，其中人工费用和电费占比较大，而药剂费的占比较小。此外，采用回用技术，可以有效减少对新鲜水的消耗，根据目前的市场价格，1 m3的工业用水的价格大约为4.5元。通过采取有效措施，能够有效利用回收的锌、铬等重金属物质，不仅能够节省资源，还能够减少对电镀原材料的消耗，1 m3的污水中可以回收4.5 g原辅材料，这样就能够让企业获得更高的经济效益。此外，通过采取有效措施，每日能够大幅度降低330 m3的污水排放，从而改善了环境，实现了可持续发展[7]。

6 结论

总之，在现代工业生产中，人们必须不断学习和创新新技术，重视对生产设备的改进。相比于许多传统工业生产过程中会产生大量有害物质，采用零排放技术可以解决电镀污水问题。当前，零排放技术的应用和实施面临着诸多挑战，相关工作人员应该不断加强对这种技术的研究，提升创新能力，并进一步提高技术的合理性，为企业的可持续发展提供有力支撑。