摘要：本文通過分析企業(yè)廢水來源和廢水含量，應用化學法處理含鉻、含鎳、含氰等多類型廢水，利用膜分離技術進行回水再利用，設計建立了廢水處理中心系統(tǒng)。該系統(tǒng)由pH和ORP控制儀控制各處理單元自動加藥，過程穩(wěn)定可控，結果可數(shù)據(jù)化且可實時傳遞至環(huán)保管理部門，達到清潔生產Ⅱ級要求，實現(xiàn)了企業(yè)節(jié)能減排的目的。

關鍵詞：電鍍廢水；化學法處理；膜分離技術；水回用；節(jié)能減排

桂林航天電子有限公司是航天機電元器（組）件的高科技企業(yè)，主要研制生產軍用繼電器、連接器、特種開關和小型儀器設備等產品，表面處理工藝主要有鍍金、鍍銀、鍍銅、鍍鎳等。為進一步改善廢水排放指標，按照“十二五”基礎設施改造和節(jié)能減排固定資產投資項目的要求對電鍍廢水進行綜合處理及回水利用。廢水來源及其水質

1.1 廢水來源及其分類

電鍍廢水來源及其水質分析是廢水處理工藝設計的基礎，各企業(yè)因生產工藝、生產產品不同而致使廢水各不相同，需全面分析。

1.1.1 前處理廢水

表面前處理由鍍件除油和去除氧化膜兩個主要工序組成。工件通常采用表面活性劑乳化方式除油，此部分廢水化學需氧量（Chemical Oxygen De?mand，簡稱 COD）較高。氧化膜去除工藝的選擇與基體材料密切相關，通常處理溶液由各類酸組成，此部分廢水含基體材料金屬離子。總的來說，前處理工序以酸性和堿性廢水為主，含 Ni2+、Cu2+、Ag+、Fe2+、Fe3+、COD等污染物。

1.1.2 電鍍廢水

根據(jù)生產工藝，電鍍廢水主要分為以下三類：

1）含鉻廢水：含鉻廢水主要來自于銀合金的鉻酐酸洗、銅合金的鉻酐鈍化以及銀鍍層的出光等工序，廢水中主要含有 Cr6+以及極少量的 Cu2+、Ag+等金屬離子。

2）含鎳廢水：含鎳廢水主要有兩個來源：電鍍鎳和化學鍍鎳。其中電鍍鎳廢水主要來自酸性鍍鎳生產線的漂洗水，廢水中主要含有NiSO4、NiCl2 等?；瘜W鍍鎳廢水組成較為復雜，通常含有絡合劑、穩(wěn)定劑、pH 值緩沖劑等。

3）含氰廢水：含氰廢水由氰化鍍銅、氰化鍍銀及鍍金產生，廢水中含有CN-、Cu2+、Ag+等污染物，鍍金廢水回收后再排入含氰廢水中。

1.1.3 廢棄鍍液和退鍍溶液

由于鍍液到達使用壽命、鍍槽處理以及退鍍零件等原因會產生廢棄鍍液和退鍍溶液，該類廢液通常濃度較高、成分較復雜，可以單獨收集、預處理后緩慢投加至相應廢水中進行處理，也可以單獨收集，委托外部資質單位進行處理。

1.2 進水水量和水質

分質分流是做好廢水處理的前提，因此需要明確每個鍍槽排出廢水的類別，計量每種廢水的排放量并控制地面排水的流向。

前處理廢水歸屬于酸堿廢水；含氰鍍液廢水歸屬于含氰廢水；含鉻酐鍍液廢水歸屬于含鉻廢水；

化學鍍鎳廢水經初步處理后與鍍鎳廢水一起歸屬于含鎳廢水；沖洗鍍槽以及車間地面的廢水按類別歸入相應的廢水。項目廢水的平均排放量約為120 m3/d，按有關要求，廢水處理設施設計處理能力144 m3/d，每天按 8 h 運行，各類廢水設計處理水量和水質如表1所示。

2 設計目標

排放水質滿足《電鍍污染物排放標準》 （GB21900—2008）中的表2要求。電鍍用水重復利用率達到2015年環(huán)境保護部等三部委25號公告中附件 2《電鍍行業(yè)清潔生產評價指標體系》Ⅱ級要求，回水利用率≥40%，回用水質優(yōu)于《金屬鍍覆和化學覆蓋工藝用水水質規(guī)范》（HB5472—1991）B類水標準，回用水電導率≤100 μS/cm。安全防范達到《國防科技工業(yè)安全防范系統(tǒng)技術要求》的二級。

3 工藝設計

電鍍廢水處理工藝主要有化學法、電解法、吸附法、反滲透等，而目前處理效果穩(wěn)定、適應性強、處理成本低、管理簡便的處理工藝仍是化學法，加入堿性溶劑使廢水中金屬離子形成氫氧化物絮體，然后沉淀分離去除。

本項目的目標是要提高位于中心市區(qū)企業(yè)的電鍍污水排放的可控性，實現(xiàn)安全、穩(wěn)定和達標排放。因此本項目在設計上采用了措施減小對周圍環(huán)境的影響，合理的將廢水進行濃縮分離、回收水資源；合理控制噪聲、氣味；妥善處理、處置固體廢棄物，避免二次污染。同時充分考慮操作自動化，減少勞動強度；處理站內設置必要的監(jiān)控儀表，提高管理水平。與企業(yè)原有電鍍廢水處理系統(tǒng)相比，操作全自動化、過程可控，結果數(shù)據(jù)化且實時傳遞至環(huán)保管理部門，體現(xiàn)了企業(yè)對社會負責的作業(yè)方式。項目電鍍廢水處理工藝流程如圖1所示。

3.1 含鉻廢水系統(tǒng)

電鍍廢水中的鉻主要以 Cr6+離子存在，加入還原劑將Cr6+還原成微毒的Cr3+，沉淀后進入酸堿廢水系統(tǒng)。

選擇焦亞硫酸鈉作為還原劑[3]，設定pH為2.5~ 3，氧化還原電位（Oxidation-Reduction Potential 簡稱ORP）190~240 mV，在攪拌狀態(tài)下自動加入硫酸和焦亞硫酸鈉溶液，反應時間 30~45 min。反應方程式如式（1）所示。

2H2Cr2O7+3Na2S2O5+3H2SO4→2Cr（2 SO4）3+ 3Na2SO4+5H2O （1）

還原反應完成后，用 NaOH 調節(jié) pH 至 7.8~8.5，進行中和反應，投加聚合氯化鋁（Polyaluminium Chloride，簡稱 PAC）混凝，投加聚丙烯酰胺（Poly?acrylae，簡稱 PAM）絮凝，再進入含鉻廢水沉淀系統(tǒng)進行泥水分離，反應方程式如式（2）所示。

Cr3++3OH-→Cr（OH）3↓ （2）

泥水分離后污泥進入污泥處理系統(tǒng)，溶液進入酸堿廢水系統(tǒng)。

3.2 含鎳廢水系統(tǒng)

化學鍍鎳廢水采用 H2O2破絡，設定 pH 為 2~ 3，反應停留時間3~5 h，破絡完的廢水采用NaOH調pH 至 10.5~11.0，進行中和反應，投加 PAC 混凝、PAM 絮凝，沉淀后清水與電鍍鎳廢水混合，污泥排至綜合污泥池。

含鎳廢水用 NaOH 調節(jié) pH 至 9.6~11.0，進行中和反應，反應時間15~20 min。投加PAC混凝、PAM絮凝，再進入含鎳廢水沉淀系統(tǒng)進行泥水分離。

3.3 含氰廢水系統(tǒng)

含氰廢水采用 NaClO作為還原劑，堿性氯化法二階段破氰。

第一階段為不完全氧化階段，將氰氧化成氰酸鹽。一級破氰的 pH 控制在 11.0~11.5，ORP 值為330~350 mV，反應時間為30 min。反應方程式如式（3）和式（4）所示。

CN-+ClO-+H2O→CNCl+2OH- （3）

CNCl+2OH-→CNO-+Cl-+H2O （4）

第二階段為完全氧化階段，將氰酸鹽進一步氧化分解成二氧化碳和氮氣。二級破氰的pH控制在8~8.5，ORP 值為 600~650 mV，反應時間為 30 min。反應方程式如式（5）所示。

2CNO-+3ClO-+H2O→2CO2↑+3Cl-+ N2↑+2OH- （5）

破氰后的廢水進入酸堿廢水收集池，由下一道工序繼續(xù)處理。

3.4 酸堿廢水系統(tǒng)

調節(jié)酸堿廢水pH至8.5~9.0，反應時間30 min，投加PAC混凝、PAM絮凝，進入沉淀池沉淀[6]；上清液經多介質過濾器處理，去除懸浮物后，進入回用水處理系統(tǒng)進行回用處理。

3.5 中水回用及濃水處理系統(tǒng)

中水回用工藝流程如圖 2所示，中間水槽收集各類廢水，調整pH后進入膜回用水系統(tǒng)[7]。柱式連續(xù)膜過濾（Cylindrical Continuous Membrane Filtra?tion，簡稱 CCMF）裝置作為回用系統(tǒng)的前置，采用20 μm 袋式過濾，由 9支單段式反滲透（Reverse Os?mosis Membrane，簡稱RO膜）膜組件構成，設計通量為 45~60 L/（m2·h），設備產水能力 6 m3/h，配備反洗系統(tǒng)實現(xiàn)自我再生。采取逐級過濾的方式，確保系統(tǒng)出水水質符合濃水系統(tǒng)進水要求。CCMF連續(xù)超濾濃水及反洗水由于含有懸浮物及微量膠體，將其回流至酸堿水池再經沉淀處理。

中水經過反滲透處理后產生一定量的濃水，存在離子濃度和 COD 超標風險。濃水處理工藝流程如圖 3 所示，先將濃水 pH 調節(jié)為 3 左右，加入 H2O2 及FeSO4氧化廢水中難降解物質，加入混凝劑，然后調節(jié) pH 為 9左右進行混凝反應，廢水進入 60°斜板固液分離，設計最大表面負荷為1.0 m2·h，上層清液進入回收水池，污泥進入綜合污泥池。原水經過多介質過濾器，濾料設計吸附值≥1000 mg/ g，粒徑0.44~3 mm，比表面積 700～1400 ㎡/g，確保出水污染指數(shù)（Silting Density Index，簡稱 SDI）≤5，去除有機物和余氯，降低色度、濁度，延長膜系統(tǒng)的使用壽命[8-9]。

3.6 污泥處理系統(tǒng)

各類廢水經固液分離，沉淀污泥由斜板沉淀池收集，經氣動泵輸送至板框壓濾機壓干，壓濾機出水排至濃水收集池。

3.7 土建和安防系統(tǒng)

本項目新增216 ㎡使用面積，土地進行硬化防腐處理，彩鋼瓦覆蓋。依據(jù)《國防科技工業(yè)安全防范系統(tǒng)技術要求》的二級防范要求，周界設置高度2.4 m的金屬柵欄，豎桿間距150 mm，配備4臺高清攝像頭，視頻圖像記錄像素大于704×576（4CIF），記錄幀率大于25幀/秒，圖像信息保存時間大于30 d。設計門禁系統(tǒng)，新建應急處理池，安裝水質在線監(jiān)測設施并與環(huán)保局聯(lián)網(wǎng)。

4 處理效果

工程已建成投入使用，運行情況良好。加藥單元采用自動控制系統(tǒng)，設備開?，F(xiàn)場手動和程序自動控制，中央監(jiān)控室設監(jiān)控屏顯示系統(tǒng)運行狀態(tài)。處理后出水達到設計出水標準及電鍍污染物排放標準（GB21900—2008），經當?shù)丨h(huán)保部門驗收合格?；赜盟蓾M足工件清洗質量及不影響后工序鍍槽鍍液質量，水重復利用率達40%。

5 效益分析

本套電鍍廢水處理設施以節(jié)能和自動化為依據(jù)，在配電設計、化學藥劑的選用和自動化程度上進行優(yōu)化篩選以達到節(jié)約成本的目的。工藝技術人員由電鍍工藝員兼職，配備污水處理操作人員 1 人，八小時工作制。日常運行費用主要包括電費、藥劑費及人工費用等，以含鉻廢水處理回用系統(tǒng)為例，其處理成本主要包括耗電費和藥劑費兩項，具體核算數(shù)據(jù)如表 2所示，其它廢水處理系統(tǒng)運行成本參考表 2 核算數(shù)據(jù)進行計算，具體見表 3。按照每天 120 m3/d的廢水處理量計算，廢水的平均處理成本為9.6 元/m3，工程運行費用較低。

6 結論與展望

本文在分析企業(yè)廢水來源、廢水含量的前提下，做好分質分流，應用化學法處理含鉻廢水、含鎳廢水、含氰廢水和酸堿廢水，技術成熟、效果穩(wěn)定，對重金屬污染物去除適應性強；由 pH 和 ORP 控制儀控制各處理單元自動加藥，操作簡便。

應用膜分離技術進行回水再利用，達到了清潔生產Ⅱ級要求，減少了污染物排放，且可根據(jù)需要進行擴展。安防、防腐、應急設備設施均滿足要求。