塑料电镀废水处理及回用工程设计.doc

塑料电镀废水处理及回用工程设计探讨
邓国鹏1 深圳市金达莱环保股份有限公司 深圳 518082

摘要：本文较为详细地对塑料电镀废水的产生过程、废水特点及分类作了阐述，并对回用技术线路的选择、现状给予说明，最后对含有回用系统的废水处理工程的设计作了简要介绍。
关键词：产生 分类 废水回用 废水处理
前言
随着国内汽车业、高档家具业、IT业等的高速发展，相配套的塑料电镀企业迅速增多，随之产生的塑料电镀废水也越来越多。由于塑料电镀生产工艺较金属电镀更为复杂，因而其废水的污染成分也更为多样，处理工艺、方法与金属电镀废水有所不同。另外由于国家循环经济政策的推行，节能减排已经成为各级政府、各个企业的重要任务，全国诸多省市，如上海、广东、江苏等都针对电镀企业的废水回用率作了规定，因此电镀废水的回用已成为必然。
笔者近来编制了多个塑料电镀企业的废水处理及回用工程的设计方案，在编制这些方案的同时参考了大量的文献资料及一些工程实例，有一些心得，在此作以总结归纳，供探讨。
1．塑料电镀废水的产生及分类
可电镀的塑料有多种，如尼龙、聚丙烯、ABS等，其电镀流程大体如下：
脱脂 水洗 粗化 回收 水洗 中和 水洗 活化钯 水洗 还原 化学镍 水洗 活化 水洗 打底镍 水洗 活化 水洗 硫酸铜 水洗 活化 水洗 半光镍 全光镍 微孔镍 回收 水洗 预浸 三价铬 回收 水洗 预浸 镀铬 回收 水洗
从上图中可以看出在镀件的几乎每个处理工序都伴随着水洗的过程，漂洗水经与镀件逆向漂洗后将排出槽外变成电镀废水。由于电镀各工序所用的化学物质不同，其后的漂洗水所含的污染物质也不同。
脱脂采用了碱液和乳化剂等，其后的漂洗水将含有油脂、碱、磷酸盐等；粗化现在一般采用化学粗化，采用的药剂是铬酐和硫酸混合液等，其后的漂洗水将含有酸、六价铬；中和即用碱（NaOH）对上一工序带入的酸进行中和，其后的漂洗水主要污染物即碱；活化钯是把镀件浸入氯化钯、盐酸、硼酸等混合药剂中，后道漂洗水主要污染物为酸。还原即在含有一定浓度的化学镀还原剂的溶液中短时间浸泡后不经水洗直接入化学镍槽，在化学镀镍后的水洗水即含有化学镀镍槽内的物质，主要污染物为镍离子、次磷酸盐、氨离子、柠檬酸等，成分较为复杂；化学镍、打底镍、硫酸铜后的活化一般采用酸对镀层进行微蚀，其后的水洗水即含有镍离子、铜。流程中的打底镍、半光镍、全光镍、镍封均为电镀镍，其后的水洗水即含三价铬、六价铬、酸等。另外，在各个工序中还将产生各类废槽液，如废碱液、废酸液、含镍废槽液、含铜废槽液、含铬废槽液。
有上述分析可以看出，塑料电镀线排出的废水种类繁多，污染物各有不同。为了降低废水处理及回用的成本，必须将各类废水分类，避免交叉污染，一般典型的塑料电镀废水处理及回用工程其废水的分类如表 1所示。
2.塑料电镀废水回用
2.1 回用水源的确定
理论上认为表1中各类废水均可回用，但全部废水回用时各类废液一般需另行处理（如委外），否则会对回用系统的出水水质及使用寿命造成不利影响。
由于电镀铜漂洗水、电镀镍漂洗以及含铬废水相对水质较清洁，污染成分单一，主要为金属离子及无机盐类，进回用系统前预处理相对简单（不用处理至达排放标准），优先考虑作回用水源，其经过适当的回用处理可以达到新鲜漂洗水的要求，直接回用到相应电镀漂洗槽内，即在线回用，并且可以回收废水中贵重金属，如镍、铜等。这也是表1中将电镀铜漂洗水与混合废水分开收集、电镀镍漂洗水和化学镀镍漂洗水分开收集的原因。
表1 典型塑料电镀废水处理及回用工程废水的分类及水质
废水种类
废水来源
主要污染物
污染指标浓度（mg/L）
电镀铜漂洗水
硫酸铜及其后活化工序后漂洗水
Cu2+、酸、悬浮物
Cu2+<60，CODCr<60，
PH值：2~6
电镀镍漂洗水
打底镍、半光镍、全光镍、镍封及其后各活化工序的漂洗水
Ni2+、酸、悬浮物
Ni2+<60，CODCr<100，
PH值：2~6
含铬废水
粗化镀三价铬、六价铬后漂洗水
Cr3+、Cr6+、酸、悬浮物
Cr6+<60，CODCr<60，
PH值：2~6
化学镍废水
化学镀镍及其活化工序后漂洗水
Ni2+、酸碱、磷酸盐、络合物等
Ni2+<60，CODCr<400，
PH值：2~6
混合废水
脱蜡、中和、活化等工序后漂洗水、退镀清洗水以及地面冲洗水
油脂、酸碱、悬浮物、少量Cu2+、Ni2+、Cr3+、Cr6+
CODCr<300，PH值：4~9
含铬废水
粗化槽液、镀三价铬、六价铬槽液
高浓度的Cr3+、Cr6+、酸、悬浮物

含镍废液
化学镀镍、电镀镍槽液
高浓度的Ni2+、酸碱、磷酸盐、络合物等

混酸废液
各酸活化工序槽液
含盐酸、硫酸Cu2+、Ni2+、Cr3+、Cr6+等

废碱溶液
脱脂、中和槽液
高浓度油脂、碱

一般将表1中电镀铜漂洗水、电镀镍漂洗水以及含铬废水三类废水回用处理后（取回用系统的回收率为70%），总的废水回用率在40%左右，如还需进一步提高废水的总回用率则需在化学镍废水及混合废水上采取措施，如将化学镍废水、混合废水处理达标后做成中水回用至退挂清水槽、废气处理塔用水等。
参考目前国内多数电镀厂（园）来说，总的废水回用率在40%~50%间具有较好的技术稳定性和经济性。
2.2 回用工艺的比较
目前国内废水回用的主导工艺有反渗透膜及离子交换等深度处理技术。离子交换技术在我国上世纪60年代开始试验研究，70年代中期开始应用于电镀废水回用。反渗透技术为比较新的技术，随着反渗透膜制作技术的不断进步，反渗透技术使用越来越普及。
关于反渗透于离子交换的选择，其比较如表2。
表2 反渗透于离子交换工艺比较

反渗透
离子交换
水回用率
65~80%
70~80%
再生药剂
无
有
操作控制
易
难
能耗
高
低
操作周期
长期连续
8~24小时、周期
适应性
COD,M+
M+
另外，在作电镀废水回用采用离子交换处理，当原水含盐量较高时，会导致再生周期缩短，再生产数频繁，不仅操作复杂，而且难以保证水质。虽然反渗透能耗较高，但由于其不需要再生药剂，处理综合成本与离子交换相当。考虑到操作控制简单、适应范围广、可连续操作等优点，现在越来越多的电镀废水回用工程采用反渗透技术。
2.3典型的电镀废水回用系统流程
目前国内应用较多的电镀废水回用流程如下所示：各类废水经适当预处理后通过过滤泵泵入超滤装置，超滤装置中超滤膜分离过程是一种与膜孔径大小相关的筛孔分离过程，以膜两侧的压力差为驱动力，以超滤膜为过滤介质，即在一定压力作用下，当有大、小分子溶质的混合液流过膜表面时，则由于体积大于膜孔径而被膜截留，成为浓缩液，可以返回废水预处理中再次处理，而超滤装置的透过液则进入中间水箱，然后回用于生产。
一般根据回用水质的要求可设计一级或两级渗透装置。如电镀铜、电镀镍、含铬废水直接回用于各自漂洗槽，其水质要求很高，需两级反渗透；处理达标后的化学镍废水及混合废水，如需作成中水回用于退挂清水槽、废气处理塔用水等用水点，一般采用一级反渗透足够。
泵
泵
泵
预处理后废水
双介质过滤器
超滤装置
中间水箱
保安过滤器
反渗透装置
产水 浓水
回用于生产 废水处理系统或回收
电镀废水回用常用工艺流程图
3 塑料电镀废水的处理
电镀铜水洗水不在线回用时直接排入混合废水中一起处理；在线回用时，其回用系统的RO浓水
也排入混合废水一起处理。电镀镍水洗水不在线回用时排入化学镍废水中一起处理；在线回用时，其回用系统的RO浓水也排入化学镍废水一起处理。故塑料电镀废水的处理系统和金属电镀废水的处理系统相似，可分为含镍废水处理系统、含铬废水处理系统、混合废水处理系统。
3.1含镍废水的处理
与一般含镍废水不一样，塑料电镀的含镍废水含有化学镍废水，废水中有大量的次磷酸盐、有机络合物，仅通过简单的调整PH值、混凝沉淀处理不能将水中络合形式的镍离子去除，同时次磷酸盐的去除也需要有针对性，一般需调整废水PH的同时投加氧化剂，将废水中的次磷酸盐、亚磷酸盐等转换为磷酸盐，并且破坏废水中的络合物使镍离子游离出来，然后通过投加钙盐、混凝剂、絮凝剂，反应后将磷酸盐和镍离子形成沉淀物去除。值得注意的是由于含镍废水处理系统需处理电镀镍水洗水回用系统的RO浓水，故仅通过一道混凝沉淀程序，其水中的COD较难达到100mg/L以下，所以一般的做法是处理后排入混合废水再次处理。
3.2 含铬废水的处理
含铬废水即采用通常的化学还原法使Cr6+还原成毒性较低的Cr3+，并调节PH值，形成Cr(OH)3，沉淀后去除六价铬，和含镍废水处理系统一样，当含铬废水在线回用时其产生的RO浓水经一次混凝沉淀后，COD也较难达到100mg/L以下，故其出水也应排入混合废水中继续处理。
3.3混合废水的处理
含有在线回用系统的塑料电镀混合废水，其污染物种类比不含在线回用系统的电镀混合废水复杂得多，因为在线回用系统的RO浓水最终还需汇入混合废水处理，故其处理较为复杂。常见的处理流程是：
化学氧化 生化前混凝沉淀 水解酸化 接触氧化 生化后混凝沉淀 排放
化学氧化可采用Fenton试剂等，目的在于破坏水中一些有机络合物，强化氧化水中部分COD，并提高废水的可生化性。
生化前混凝沉淀是为了将废水中少量的金属离子（Cu2+、Ni2+、Cr6+、Cr3+、及过量的Fe3+等）并利于后续的生化处理。
水解酸化、接触氧化即利用好氧菌的水解、酸化作用将废水中的大分子有机物转化为小分子有机物，然后利用好氧菌的新陈代谢作用将小分子有机转化为生物体或无机物，去除废水中的大部分COD。
生化后混凝沉淀即再次投加混凝剂和助凝剂，然后进入沉淀池固液分离，去除废水中漂浮的大量老化生物体等，使废水达到排放标准。
4 结语
塑料电镀废水的处理和回用是环保行业新课题，目前国内成功运行的电镀废水回用工程不多（塑料电镀废水回用工程更为少见），很多技术性问题仍在探索和改进之中，本文中所阐述的内容应该说在目前的塑料电镀废水的处理及回用工程具有一定代表性，希望能给读者一些借鉴和收获。
参考文献：
1 《现代实用电镀技术》，国防工业出版社，2004年5月
2 《电镀废水处理技术及工程实例》，化学工业出版社，2003年6月
3 《膜技术在污水治理及回用中的应用》，国防工业出版社，2005年1月

4