膜工艺在电镀废水处理工程中的应用

发布日期：2018-03-31

电镀是世界的三大污染产业之一，据相关统计显示，我国每年的电镀废水排放量为 4 亿立方米，而且电镀厂的分布广，用水量巨大。电镀废水含有很高的污染物质，危害性极大。一旦不经过处理进行排放，必然会对环境造成极大的影响。因此，电镀废水必须要经过处理才能排放。膜工艺技术是常见的电镀水处理技术，并取得了很好的效果。本文将进行分析，以供参考。

1 前言

当前，随着科技水平的快速发展，更多的新材料和新技术应用到电镀废水的处理过程中，其中膜工艺技术就是其中最常见的方法之一。

2 电镀废水处理现状

电镀废水一般含有铬、锌、铜、镉、铅、镍等重金属离子，酸、碱和氰化物等物质毒性大，有的也属于致癌和致畸型，突变体毒性高的物质，所以必须认真处理，不然污染环境贻害下一代。20 世纪 50 年代末是中国电镀废水处理的开始。60 年代到 70 年代中期开始注意，但仍然在简单的控制排放。从 20 世纪 70 年代中期到 80 年代初期，大多数电镀废水已经得到更有效的处理，离子交换，薄膜蒸发等工艺在全国推广使用反渗透，电渗析等工艺进入了阶段工业用途，有价值的材料和水回用技术的回收也取得了长足的进步。80 年至 90 年间开始研究污染技术的基本控制，综合防治研究取得了可喜的成果。上世纪90 年代以来，电镀废水处理经过改造，回收和闭环进一步向综合防控的方向，多元化组合的自动控制与资源再利用技术相结合，成为电镀废水的主流治疗。电镀废水主要来自预处理脱脂酸洗、电镀清洗和废电镀浴，各种清洗、运行、滴水和排水等。这些废水含有铜、镍、铬和锌等重金属离子和氰化物，对环境的危害较大。目前国内外电镀废水处理方法有：离子交换法回收重金属、化学处理混合废水、铁素体、生物方法，但投资昂贵，技术管理要求较高，在中小型企业中很难电镀企业推广应用。

3 电镀废水的危害

电镀废水中的主要污染物为各种金属离子，其次是酸碱物质，除了一些电镀废水中还含有氰化物等高毒物质外。这些污染物本身或其化合物与其他离子在某些条件下对生物有一定的毒性，甚至有一些癌症的风险。如铬、铜和镉可导致肺癌，镉也可引起前列腺癌和骨痛;镍和铅在体内有积累作用，长期摄入可引起慢性中毒。氰化物是一种高毒性物质，急性氰化物中毒可以抑制细胞呼吸，导致严重的组织缺氧，然后由于窒息而窒息。

4 电镀废水的处理方法

4.1 物理方法

物理方法是利用物理效应将废水分离悬浮在污染物的状态。在此过程中不改变物质的化学性质，如电镀废水在脱脂，蒸发浓缩水中。蒸发回收是重金属电镀废水回收再利用的一种处理方法。它通常用于处理铬、铜、银和含镍离子废水，并经常与其他方法结合使用，如采用大气压蒸发和逆流冲洗的方法，处理电镀含铬废水。蒸发浓缩法处理电镀重金属废水，具有良好的环境效益和经济效益，但由于能源消耗，高运营成本受到某些限制，通常仅作为其他处理方式的辅助手段。

4.2 化学方法

是通过化学反应将化学药品添加到废水中，改变废水中污染物的化学性质，使其与废水无害或易于分离，去除处理过程。

4.3 电渗析法

也就是说，在阴离子中使用渗透膜和阳离子进行定向迁移，电镀废水浓缩。电渗透具有能耗低，浓缩液体可重复使用等优点，但不能回收镀铬废金属铬，所得稀溶液只能用作清洗水，不能用于生产线，过量稀释溶液在放电前需要进一步处理，形成二次污染。

4.4 离子交换法

指离子交换树脂在废水中使用的阳离子和阳离子被去除。与化学沉淀法相比，具有能耗低，无污泥的优点，但不能产生高浓度的溶液返回镀槽，不能除去清洗液中的有机物，因此处理水不能满足生产供应，即使用水需求。传统的处理过程可以确保符合国家二级排放标准，但需要深入处理新标准的排放限值。

5 膜分离技术的应用特性

5.1 反渗透法

反渗透主要用于无机离子，低分子有机物等溶质分离。反渗透膜对无机离子，特别是二价和高金属离子分离速率，一般可达 95％以上。

不能通过无机离子膜等溶质，可以分离浓缩组合物在浴液附近，浓缩后可以重新使用后返回水箱。如果电镀工艺在电镀过程中，其他杂质对其他杂质的质量与其他杂质混合不能返回到再利用中，不能通过浓缩的浓缩水，而且通过化学沉淀法。电镀废水的反渗透处理主要技术限制为：
（1）膜可承受废水的 pH 值。目前市面上反渗透膜的化学稳定性较好，pH 范围为 2—12，可用于大部分电镀废水处理，少量高 pH 值的废水不能直接处理。
（2）废水浓度的限制，随着浓度的增加而增加，处理废水所需的渗透压增加，膜的渗透速率也降低。

反渗透法

5.2 超滤膜法

超滤膜法主要用于处理能够将金属离子转化为大分子絮凝物的废水，金属离子主要依靠废水的反应过程 pH 值调节化学转化率。超滤膜处理的要点主要有：
（1）超滤膜对大分子絮凝物具有较高的分离速度，通过膜的水质化学沉淀比反渗透膜好多于反渗透膜 1—2 个数量级；
（2）能耗低；
（3）维护管理简单，清洁超滤膜；
（4）设备投资少，废水处理量相同，超滤膜价格仅为反渗透 1/3—1/4；
（5）能耗低，封堵后，只需要使用酸洗或次氯酸钠即可清洗。

超滤膜法

5.3 电渗析法

电渗析主要使用离子交换膜或带电膜，仅用于处理电镀废水金属离子的主要污染源。电镀工艺的特点是：
（1）预处理要求反渗透低；
（2）反渗透中金属离子的初级分离速率也较低；
（3）电渗析浓缩废水的能力这种反渗透性好；
（4）随着废水中离子浓度的增加，功耗也随之增加。一般国内外学者认为，在以下电镀废水中使用电渗析离子浓度为 3000—5000ppm 具有较好的经济性，大于上述浓度的废水需要使用反渗透处理，过度浓缩电镀废水，通过蒸馏浓缩在经济上更有利。

6 膜分离技术的组合

在原来的工艺中，用亚硫酸氢钠还原含铬废水，通过使用氢氧化钠调节 pH 以形成氢氧化铬沉淀。含镍废水使用氢氧化钠调节 pH 值以形成氢氧化镍沉淀。用于过滤全量的过滤方法，过滤夜晚调整 PH 价值为中性，如果 PH 调节部分控制不好，或沉淀反应时间不够，容易调整中性过程在晚上重新形成重金属离子溶解，导致过多的废水。因此，我们向铬 PH 调节罐和镍废水 PH 调节槽添加了一种新型的重金属捕获剂。这种重金属捕获剂对 PH 范围广泛，PH 值>8 在铬和镍离子范围内具有很好的降水效果。调整 PH 值，并充分响应，直接进入超滤膜系统，废水远低于国家排放标准，可用作生产用水再利用，超滤过程由浓缩水浓缩生产的压滤机进入污泥到专业回收行业回收利用。这种化学沉淀和超滤联合应用方法可以使原有的系统发挥作用，也解决了超滤膜的水质问题，既实现了废水处理工艺经济运行的目的，又使电镀废水综合利用。