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(jié)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(chǎn)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(chǎn)軍用繼電器、連接器、特種開關和小型儀器設備等產(chǎn)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(chǎn)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(zhì)

1.1 廢水來源及其分類

電鍍廢水來源及其水質(zhì)分析是廢水處理工藝設計的基礎，各企業(yè)因生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)產(chǎn)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?？偟膩碚f，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(chǎn)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(chǎn)線的漂洗水，廢水中主要含有NiSO4、NiCl2 等。化學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(chǎn)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?nèi)芤?/p>

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(chǎn)生廢棄鍍液和退鍍?nèi)芤?，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(zhì)單位進行處理。

1.2 進水水量和水質(zhì)

分質(zhì)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(jīng)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(zhì)如表1所示。

2 設計目標

排放水質(zhì)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(chǎn)評價指標體系》Ⅱ級要求，回水利用率≥40%，回用水質(zhì)優(yōu)于《金屬鍍覆和化學覆蓋工藝用水水質(zhì)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(nèi)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(jié)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(diào)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(diào)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(diào)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(diào)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(jīng)多介質(zhì)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(diào)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(gòu)成，設計通量為 45~60 L/（m2·h），設備產(chǎn)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(zhì)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(jīng)沉淀處理。

中水經(jīng)過反滲透處理后產(chǎn)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(diào)節(jié)為 3 左右，加入 H2O2 及FeSO4氧化廢水中難降解物質(zhì)，加入混凝劑，然后調(diào)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(jīng)過多介質(zhì)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(jīng)固液分離，沉淀污泥由斜板沉淀池收集，經(jīng)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(zhì)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(jīng)當?shù)丨h(huán)保部門驗收合格。回用水可滿足工件清洗質(zhì)量及不影響后工序鍍槽鍍液質(zhì)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(jié)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(zhì)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(chǎn)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。