引言

當前，隨著我國工業的快速發展，大量的機械制造、輕工業、電子行業等工業企業涉都及到了電鍍工序，如鍍鋅、鍍銅、鍍鎳、鍍鉻、鍍錫等。而這些工業企業在電鍍工序過程中都會產生大量的重金屬廢水，若不經過合理處理直接外排將會嚴重污染環境。因此，迫切需要對電鍍行業進行環保治理，以實現電鍍工序的綠色環保。某外資企業主要從事半導體表面貼裝器件的生產，其生產工藝包括晶圓切割以及清洗、貼片、焊接金/鋁線、模壓塑封、高溫回流爐檢測、電鍍、測試封裝等工序。且該企業設有一條鍍錫線，其生產線產生的電鍍廢水中含有總銅、總鎳、總錫、總鉻等重金屬離子，具有較大毒性，會極大危害人們的身體健康。所以，必須將電鍍廢水進行無害化處理，這樣既可以回收電鍍廢水，又可以減少重金屬的排放量，同時，還要進一步優化現有的技術方案，實現電鍍廢水的“零排放”，從而達到經濟、環保、社會效益的統一。

1 傳統電鍍行業重金屬廢水的治理技術

1.1 物理法物理法可分為吸附法、離子交換法、膜分離法等。其中，吸附法的主要原理為，使廢水中重金屬化學形態不改變的情況下，利用活性炭、聚糖樹脂、硅藻泥等多孔的固體吸附劑，將重金屬離子吸附在吸附劑表面或孔道，從而去除廢水中的重金屬離子。而離子交換法是在廢水中加入離子交換樹脂等交換劑，并利用離子交換劑上的離子替換廢水中的重金屬離子，以此達到凈化廢水的目的。離子交換是可逆的等當量交換，樹脂飽和后可利用酸堿再生后重復使用，但雜質容易堵塞樹脂交換通道，因此，離子交換法適用于低雜質、高純度的電鍍廢水，但對于處理成分復雜的廢水效果不理想。膜分離法主要是指，當分子水平上不同粒徑的混合物通過膜時，可利用膜的選擇透過性來實現廢水中的重金屬離子的分離。膜分離法主要分為：微濾（MF）、超濾（UF）、納濾（NF）、反滲透（RO）、電滲析（ED）等，該技術在處理含銅、鋅、鎳等重金屬離子的廢水方面，具有去除率高且操作簡單等特點。

1.2 化學法化學法主要包括化學還原法、化學沉淀法、高分子重金屬捕集劑法等。化學還原法主要是用于處理含鉻重金屬廢水，即在廢水中加入還原劑，如鐵屑、鐵粉、硫酸亞鐵、硫酸鈉等，然后將廢水中的六價鉻離子還原成三價鉻離子，再調節pH值，使三價鉻離子形成Cr（OH）3 ?沉淀從水中去除。化學沉淀法主要是指通過向廢水中投加氫氧化鈉或硫化鈉，使廢水中溶解的重金屬離子與OH-、S2-等離子發生化學反應，從而形成氫氧化物沉淀、硫化物沉淀，再經過固液分離，最后達到凈化水質的目的[3]。而高分子重金屬捕集劑法是指通過向廢水中添加重金屬捕捉劑，可以使重金屬離子與其發生螯合反應而生成穩定的重金屬螯合沉淀物，然后經過濾分離去除廢水中的重金屬離子，目前常用的高分子重金屬捕集劑為黃原酸脂類和二硫代氨基甲酸鹽類衍生物。

1.3 生物法生物法是一種新型的重金屬廢水處理方法，可分為生物吸收法、生物絮凝法。其中，生物吸收法是指通過植物發達的根系吸收，將重金屬富集到植物的葉莖、根系中，以此達到降低廢水中重金屬離子濃度的目標。而生物絮凝法主要是利用微生物自身分泌的具有絮凝作用的天然大分子有機物作為絮凝劑，使其與水中重金屬離子結合形成螯合物沉淀。Xiaoniu ?Yu等研究發現，可采用生物礦化法去除電鍍廢水中的鎳離子，其主要原理是使電鍍廢水中的鎳離子與枯草芽孢桿菌和有機磷酸酯單酯反應，可得到磷酸鎳八水合物，且鎳離子的最大去除效率為76.41％。當前，利用生物法去除廢水中重金屬的實際應用較少，但該方法是未來重金屬廢水處理發展的趨勢之一。在實際運用過程中，電鍍行業重金屬廢水的處理方法各有優缺點，但使用單一的處理方法已很難滿足處理要求，所以，目前大多數的電鍍重金屬廢水處理工藝多采用多種工藝組合的方式，以彌補單一處理工藝的不足之處，從而有效提高廢水中重金屬的去除效率。

2 項目概況

2.1 廢水分類及水量項目中的電鍍廢水是來自于某外資企業的鍍錫生產線的清洗廢水、槽液、逆流水，其產生的水量共計150 m3/d，其中，電鍍槽液1.25 m3/a（每4年更換一次槽液，共計5 m3），清洗廢水149 m3/d，逆流水1 m3/d。廢水中含有總銅、總鎳、總錫、總鉻等重金屬離子，考慮20%的預留部分富余處理能力，電鍍廢水處理站設計處理能力為182 m3/d。

2.2 廢水水質電鍍廢水的水質指標詳見表1。

2.3回用水水質

回用水的水質標準詳見表2

3.1 工藝流程

整套廢水處理系統工藝流程詳見圖1。

通過圖1可以看出，該廢水處理系統根據不同的處理模塊，可分為化學混凝沉淀模塊、膜處理模塊、蒸發結晶模塊和污泥處理模塊。在實際運行中，如清洗廢水水質較好，可直接進行膜處理，處理后凈出水回用于車間，RO濃水與槽液、逆流水一并進入化學混凝沉淀+蒸發結晶模塊。膜處理模塊包括MMF（多介過濾器）、ACF（活性炭過濾器）、UF（超濾）、RO（反滲透）、ED（電滲析）。

（1）MMF（多介過濾器）：一般是利用兩種以上的過濾介質來過濾廢水中的雜質，常用的過濾介質為無煙煤、石英砂、細碎的石粒或磁鐵礦等材料。過濾器床層從底到頂的填料分別為重的細顆粒、較重的較粗顆粒，輕的粗顆粒。廢水從上至下流動，在過濾介質頂層去除水中較大的顆粒物，底層去除較小的顆粒物。多介過濾器的作用主要為粗過濾，主要是去除水中的懸浮或膠態雜質。但由于MMF不能有效去除水中的微小粒子和細菌等，僅作為預處理，且出水需要進一步深度處理凈化。

（2）ACF（活性炭過濾器）：由于多介過濾器無法去除水中的余氯，所以，為了防止水中游離態余氯對后續離子交換樹脂、反滲透膜進行氧化降解，造成中毒污染，需要使用活性炭進一步過濾處理。活性炭具有分子量大、比表面積大等特性，可作為物理吸附劑來吸附水中的小分子有機物。活性炭空隙可吸附水中的膠體以及色素、重金屬離子，可有效降低出水COD及SDI的值，從而可延長后級設備的使用壽命。

（3）UF（超濾）：是介于微濾（MF）和納濾（NF）之間的一種膜過程，膜孔徑為0.1～5 μm。在應用中，由于膜孔徑較小，水中小分子可以透過該膜，但大分子不能穿過，從而可有效截留水中的顆粒物、膠體以及分子量較高的物質。在廢水經過MMF（多介過濾器）+ACF（活性炭過濾器）+UF（超濾）的預處理，可使出水達到反滲透膜的進水要求，從而反滲透膜裝置能穩定運行。超濾具有操作簡單、成本低、無需添加化學試劑等優點。

（4）RO（反滲透）：膜的兩側溶液具有壓力差，當壓力大于滲透壓時，壓力高的一側的溶劑會透過膜孔隙滲透進入壓力低的一側，但由于溶質的分子較大不能透過膜孔隙，故壓力高的一側可以得到濃水，壓力低的一側可以得到淡水。反滲透技術具有能耗低、運行成本低、操作簡單、環境友好等特點，因此，被廣泛應用于生活污水處理和工業水處理中，如：海水淡化、實驗室制純水，工業用水純化等。清洗廢水經過MMF+ACF+UF+RO處理后，可有效分離廢水中殘留的SS、膠體、等顆粒物和90%的無機鹽類，其出水水質可滿足企業電鍍清洗及一般工業用水要求，廢水回收率可達到70%～80%。

（5）ED（電滲析）：在溶液中增加直流電場，利用帶電的粒子透過膜進行遷移，陰離子可以透過陰離子膜向陽極遷移，陽離子可以透過陽離子膜向陰極遷移，從而實現水的純化。經RO處理后的濃水進入電滲析系統，清水進入UF（超濾）系統，濃水進入廢液收集槽。

（6）系統中MMF的反沖洗水、ACF的反沖洗水、超濾的濃水及反沖洗水、以及電滲析的濃水及反沖洗水，與車間產生的電鍍槽液、逆流水一并進入廢液收集槽。廢液收集槽中的水首先要進入絮凝反應槽，先投加NaOH，控制槽中的pH值在9～10，使廢水充分與藥劑反應，并產生氫氧化物沉淀物；再投加PAC和PAM，使廢水中的沉淀物顆粒變大進入沉淀槽，進行泥水分離；沉淀槽底部的污泥經收集運輸至污泥濃縮槽中，污泥經過壓濾機壓濾后外運作為危險廢物交由有資質的單位處理，壓濾液和濃縮槽上清液返回廢液收集槽；沉淀槽上清液溢流至中和槽，投加H2SO4調節pH值至6～7之間，中和槽出水進入MVR蒸發器。

3.2 蒸發結晶MVR蒸發器是蒸汽機械再壓縮技術（Mechanical ?Vapor Recompression）的簡稱，可采用蒸汽蒸發+電熱蒸發相結合的方式對濃水進行濃縮處理至結晶鹽，而裝置產生的冷凝水進入回用水槽，結晶鹽進入廠內污泥處理模塊進行安全處置。蒸發工藝過程主要是：生蒸汽進入蒸發器作為熱源，對蒸發器的物料進行加熱；蒸發器的物料經過蒸發產生的二次蒸汽進入分離器，作為熱源對分離器的物料進行加熱；蒸發器內的生蒸汽產生的冷凝水進入預熱器，作為預熱器的加熱源[4-6]。這一整套系統充分地利用了預熱，回收廢棄蒸汽的熱能，主要是為了節約生蒸汽以及電能消耗量。經MVR蒸發結晶后進入冷凝水車間回用，而含重金屬的蒸發結晶鹽作為危險廢物交由有資質的單位處理，最終實現了重金屬廢水的零排放。

3.3 主要設備參數化學混凝沉淀模塊主要設備包括廢液收集槽、反應槽、混凝槽、沉淀槽、中和槽，其中，反應槽的設計處理能力為0.75 m3/h。以上設備的具體尺寸和技術參數詳見表3。

膜處理模塊主要設備包括清洗水收集槽、進水泵、MMF、ACF、保安過濾器、UF系統、UF過濾水箱、RO高壓泵、RO系統、RO濃水箱、電滲析系統、回用水箱等。其主要設備技術參數詳見表4。

蒸發結晶模塊主要包括MVR蒸發器和結晶干燥機，加熱源為電加熱，蒸發器材質采用石墨材質，管道材質為不銹鋼304，設計處理能力為0.75 m3/h；污泥處理模塊中污泥濃縮槽為2 m3，配備100 L的小型壓濾機。

3.4 運行效果整套廢水處理系統安裝后并調試好運行1個月，回用水中的總鉻低于0.004 mg/L，總鎳低于0.05 mg/L，總錫低于0.5 mg/ L，COD低于10 mg/L，電導率為20 μs/cm，滿足回用要求。

4 結論

針對鍍錫工藝產生的重金屬廢水，采用化學混凝沉淀+MMF+ACF+UF+RO+電滲析+MVR蒸發結晶的組合工藝進行處理，可實現電鍍重金屬廢水的零排放。該工藝的設備投資和運行費用均較低，但處理效果良好。其中RO出水及MVR蒸發結晶產生的冷凝水可返回生產車間使用，而污泥和結晶鹽作為危廢交由有資質的單位進行處理。整套廢水處理系統運行穩定，對于鍍錫工藝產生的重金屬廢水處理效果良好。

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