電鍍廢水零排放的應(yīng)用

　　近年來，我國電子、機(jī)械、汽車等行業(yè)發(fā)展迅速，大量的鍍件需求帶動了電鍍產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展。我國大約2萬多家電鍍企業(yè)，每年排放大量的污染物，包括約4億t含重金屬的廢水、5萬t固體廢物、3000億m3酸性廢氣。為解決電鍍工業(yè)的重污染問題，我國環(huán)保政策日趨嚴(yán)厲，很多電鍍企業(yè)希望通過新建或改建的方式增加處理設(shè)施，達(dá)到廢水“零排放”，專注產(chǎn)品生產(chǎn)，以期實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)、環(huán)保、社會效益的統(tǒng)一。

　　文章從廢水“零排放”的理念出發(fā)，從處理技術(shù)、工程應(yīng)用、存在的問題3方面總結(jié)介紹，并提出實現(xiàn)廢水“零排放”的建議，以期為相關(guān)從業(yè)者提供參考。

　　1、電鍍廢水“零排放”的概念

　　“零排放”即無排放，不向環(huán)境中排放任何污染物質(zhì)，實現(xiàn)對資源的循環(huán)回用，其最早來源于1972年美國提出爭取在1985年實現(xiàn)電鍍廢水“零排放”的計劃，1978年美國電鍍協(xié)會第40號計劃中提出漂洗工藝“閉路循環(huán)工序化”就是具體落實“零排放”的。在實際生產(chǎn)過程中，物質(zhì)會不可避免的進(jìn)入到環(huán)境中，因此，理論上廢水“零排放”是無法實現(xiàn)的，是一種理想化的污染治理目標(biāo)，文中所講的“零排放”，是一種近“零排放”。

　　2、電鍍廢水的處理技術(shù)

　　電鍍廢水按照其生產(chǎn)過程可分為前處理廢水、鍍件清洗廢水、后處理廢水以及廢液。按照我國電鍍廢水處理規(guī)范，電鍍廢水通常要分流收集、處理后再進(jìn)行綜合處理，所采用的處理技術(shù)目前主要有以下幾種。

　　(1)化學(xué)法：目前全球有近80%的電鍍廢水采用化學(xué)法進(jìn)行處理，主要工藝有酸堿中和、化學(xué)沉淀、氧化還原等，化學(xué)法簡單、可靠，但產(chǎn)生污泥量大，若能實現(xiàn)準(zhǔn)確投藥，嚴(yán)格管理，也可實現(xiàn)廢水的選擇性回用。

　　(2)生物法：生物處理技術(shù)包括生物化學(xué)法、生物絮凝法、生物吸附法、植物修復(fù)法等，常用于去除有機(jī)物、氮磷、懸浮物等污染物質(zhì)。由于電鍍廢水中重金屬離子和某些有機(jī)化合物會抑制或扼殺微生物，目前尚無穩(wěn)定有效的微生物菌種直接處理電鍍廢水，通常需經(jīng)過物理、化學(xué)法等預(yù)處理后再進(jìn)入生物處理系統(tǒng)。

　　(3)膜處理法：膜分離技術(shù)用于回收廢水中的重金屬和鹽類，削減廢水排放量，提高廢水的回用率。不過，該技術(shù)產(chǎn)生的濃水仍需進(jìn)一步處理，目前，相當(dāng)數(shù)量的企業(yè)采用的處理方式為委外處置或蒸發(fā)濃縮等。

　　(4)離子交換法：離子交換技術(shù)已經(jīng)成為有效處理電鍍廢水并且回收某些高價值金屬的重要手段，也是電鍍廢水實現(xiàn)閉路循環(huán)的重要組成環(huán)節(jié)。離子交換法在處理低濃度金屬廢水時，在處理效果和運行成本上較化學(xué)法更有優(yōu)勢。

　　(5)電滲析技術(shù)：在直流電場的作用下，離子透過選擇性離子交換膜而遷移，從而使電解質(zhì)離子自溶液中部分分離出來的過程稱為電滲析，常用于工業(yè)用初級純水的制備、工業(yè)殘液中有用成分的回收等。

　　(6)電吸附技術(shù)：電吸附是利用帶電電極表面吸附水中離子及帶電粒子，使水中溶解的鹽類和其他帶電物質(zhì)在電極表面富集濃縮而實現(xiàn)水的凈化和鹽的去除，與電滲析技術(shù)相比，其對進(jìn)水水質(zhì)要求較低，具有產(chǎn)水量高、除鹽程度適中、操作維護(hù)簡便以及能耗低、穩(wěn)定性好等特點。

　　(7)蒸餾濃縮法：蒸發(fā)技術(shù)的實質(zhì)就是水蒸氣的形成過程，根據(jù)所用能源、設(shè)備、流程不同可分為多效蒸發(fā)、多級閃急蒸發(fā)、蒸氣壓縮蒸發(fā)(MVR)等。蒸餾濃縮工藝通常用于膜處理后的濃液處置，通過將濃液中的水分蒸發(fā)，溶液中重金屬及鹽類最終結(jié)晶，再將蒸發(fā)結(jié)晶物銷售或交由第三方安全處置。

　　除此以外，電絮凝、電解、EDI(電去離子)技術(shù)等也被用于電鍍廢水的處理。實際工程中通常會采用多種技術(shù)聯(lián)合處理的工藝，做到電鍍廢水分階段處理、回用，提高廢水的回用率，見表1。

　　3、電鍍廢水“零排放”的應(yīng)用

　　3.1 電鍍清洗廢水的“零排放”

　　我國大部分電鍍清洗工藝為逆流漂洗工藝，水量消耗大，鍍件清洗廢水為電鍍廢水中的主要來源，由于其污染物成分與鍍槽溶液相同，雜質(zhì)很少，經(jīng)回收后可再次使用[19]。這方面的專利很多，且相當(dāng)部分在實際中得到了應(yīng)用。如某企業(yè)在鍍槽后的回收槽和數(shù)個清洗槽各槽口兩側(cè)安裝自動微量霧化水噴射裝置，可將回收槽中的回收液適時補(bǔ)充到原鍍槽中，再補(bǔ)充因蒸發(fā)引起的微量水，從而實現(xiàn)電鍍清洗廢水的“零排放”。

　　此外，將鍍件清洗廢水分類收集并采用膜技術(shù)、電化學(xué)等技術(shù)分離、濃縮后，產(chǎn)生的濃液與原鍍槽溶液成分相同，可再次返回使用，凈化水作為電鍍清洗水循環(huán)使用，使水、鍍液離子和藥劑全部回收，達(dá)到電鍍清洗廢水“零排放”的目的。如美、日等國20世紀(jì)70年代采用的“逆流漂洗-離子交換-蒸發(fā)濃縮”組合工藝、我國20世紀(jì)70年代中后期采用的“逆流漂冼-離子交換或逆流漂冼-薄膜蒸發(fā)”工藝以及近些年國外和臺灣地區(qū)興起的電滲析技術(shù)、國內(nèi)開始流行的線邊處理技術(shù)，就可實現(xiàn)清洗廢水的“零排放”，這種工藝的實質(zhì)就是閉路循環(huán)工序化的無排放處理。采用這種工藝，大多數(shù)電鍍清洗廢水都可以做到“零排放”，尤其是含稀貴金屬(如金、銠、鈀)的電鍍清洗廢水，回收利用價值高，企業(yè)也愿意進(jìn)行資金投入。

　　3.2 電鍍廢水的“零排放”

　　我們通常所講的電鍍廢水，一般指的是近年來，我國各地加快電鍍產(chǎn)業(yè)園區(qū)的建設(shè)，有利于電鍍企業(yè)的集中管理，但由于電鍍廢水來源廣、成分復(fù)雜，當(dāng)前普遍采用的膜處理技術(shù)僅能獲得可回用的純水，產(chǎn)生的濃縮液無法直接回用，目前主要采用外委處置或蒸發(fā)濃縮的方式進(jìn)行處理，而這只是排放方式的改變，并不能稱為“零排放”。

　　中德金屬生態(tài)城是我國首個電鍍園區(qū)廢水“零排放”工程，總設(shè)計規(guī)模30000t/d，采用了德國“機(jī)械負(fù)壓蒸發(fā)”、美國陶氏組合膜濃縮及領(lǐng)先的預(yù)警與自動化控制系統(tǒng)等技術(shù)，廢水回用率達(dá)到99.6%，處理后的金屬固體廢物可再次回用，園區(qū)內(nèi)不設(shè)任何排污口，實現(xiàn)了廢水的“零排放”，這對我國目前興起的電鍍園區(qū)建設(shè)有一定借鑒意義。該工程廢水“零排放”及重金屬再循環(huán)的解決方案，見圖1、圖2。

　　該項目一期5000t/d于2015年投入運營。運行過程中，由于廢水電導(dǎo)過高，膜系統(tǒng)產(chǎn)能不足，導(dǎo)致MVR蒸發(fā)母液不能完全結(jié)晶。該項目后續(xù)又投入大量資金用于膜系統(tǒng)產(chǎn)能的提升，以期徹底實現(xiàn)廢水的“零排放”。

　　4、電鍍廢水“零排放”存在的問題

　　4.1 投資和運行成本高

　　廢水“零排放”項目往往投資大，運行成本高，濃縮系統(tǒng)的投資和運行成本分析，見表2。

　　考慮到前端預(yù)處理及后段蒸發(fā)系統(tǒng)的投資，處理1m3水折舊及利息高達(dá)20元以上，廢水日處理量5000m3的企業(yè)，每年處理費用3500萬元。再加上蒸發(fā)結(jié)晶物成分復(fù)雜，無法再次利用，危廢處置費用3000~4000元/t，更加阻礙“零排放”項目的推廣。

　　4.2 集成化低，運行不穩(wěn)定

　　實際上，國內(nèi)建設(shè)的廢水“零排放”項目(包括但不限于電鍍廢水)并不少。而大多數(shù)項目無法穩(wěn)定運行，存在著持續(xù)改造的問題，如上面提到的中德金屬生態(tài)城。大多數(shù)“零排放”項目運行中存在的問題集中于預(yù)處理、逐級濃縮、分鹽、蒸發(fā)結(jié)晶，主要根源在于預(yù)處理，包括膜作為預(yù)處理的工藝段。預(yù)處理階段電鍍廢水分類收集不徹底，管理不到位，阻礙后段精細(xì)分鹽的實現(xiàn)，濃縮、蒸發(fā)產(chǎn)生的結(jié)晶物無法變成資源進(jìn)行外銷，且系統(tǒng)集成化低。

　　現(xiàn)有的除油、除濁、脫色等預(yù)處理工藝低效不穩(wěn)定，生化處理也局限在有限的菌種、催化氧化等技術(shù)，運行成本高，濃縮工藝采用的特種反滲透膜、電滲析等普適性不高，多效蒸發(fā)、MVR等蒸發(fā)結(jié)晶設(shè)備的穩(wěn)定、高效、低成本運行還有很大提升空間。

　　5、結(jié)論與建議

　　(1)對電鍍等重污染行業(yè)，“零排放”應(yīng)作為環(huán)保管理的最高目標(biāo)。當(dāng)前廢水“零排放”處理技術(shù)尚不成熟，且運行成本較高，應(yīng)以達(dá)標(biāo)排放為主，分階段、逐步提高電鍍廢水的回用率。

　　(2)應(yīng)統(tǒng)籌處理清潔生產(chǎn)和末端治理的關(guān)系，推廣和發(fā)展電鍍廢水的閉路循環(huán)無排放技術(shù)，從源頭減少污染的排放量，降低環(huán)保投資和運行成本。

　　(3)電鍍廢水“零排放”項目應(yīng)定位于資源化，尤其是區(qū)域資源化，在資源化的基礎(chǔ)上逐步實現(xiàn)裝備、系統(tǒng)集成化。

　　(4)加大對耐鹽等特殊菌種的理論研究和應(yīng)用，對引進(jìn)新技術(shù)、新材料、新設(shè)備的給予政策和財政支持，鼓勵企業(yè)創(chuàng)新。(來源：深圳市創(chuàng)飛格環(huán)保實業(yè)有限公司)