武漢電鍍槽分享電鍍行業(yè)鍍鎳漂洗廢水回用技術(shù)綜述
摘要： 廢水回用是電鍍企業(yè)發(fā)展中必然要達(dá)到的要求。本文分析了鍍鎳漂洗廢水水質(zhì)特性、主要成分，對現(xiàn)有鍍鎳漂洗廢水回用技術(shù)的優(yōu)缺點進行了分析和討論，并對電鍍廢水回用標(biāo)準(zhǔn)進行了探討。
關(guān)鍵詞： 電鍍廢水；鍍鎳；漂洗水；回用
文章編號： 1006-4184（2013）2-0043-03
電鍍可以使機械制品獲得裝飾保護性和各種功能性的表面層，如在零部件上鍍鎳可以使零部件具有優(yōu)良的耐腐蝕性、耐磨性、可焊性及高硬度等優(yōu)點，滿足零件的使用要求，提高零件的使用壽命。電鍍已經(jīng)成為國民經(jīng)濟發(fā)展中不可缺少的一個行業(yè)， 但其所產(chǎn)生的重金屬等環(huán)境污染， 成為困擾行業(yè)發(fā)展和環(huán)境保護的一大問題。由此，在電鍍生產(chǎn)工藝的現(xiàn)實基礎(chǔ)上，實現(xiàn)電鍍廢水分質(zhì)收集、分流處理和中水回用，顯得重要而迫切。鍍鎳漂洗廢水水質(zhì)單一，具有較高的回收利用價值， 適合進行資源回收和廢水回用操作。本文就目前主要的回用技術(shù)進行分析，并提出建議與措施。
1· 鍍鎳漂洗廢水水質(zhì)特性分析
電鍍液在電鍍過程中由鍍件從鍍槽帶至漂洗槽， 構(gòu)成了電鍍漂洗廢水中的主要污染物；而電鍍?nèi)芤褐饕芍鼷}、絡(luò)合劑、導(dǎo)電鹽、緩沖劑、陽極活化劑、添加劑等組成。通常又以氨基磺酸鎳或硫酸鎳為主鹽，乙二氨四乙酸、酒石酸、檸檬酸等為絡(luò)合劑， 硼酸或檸檬酸鹽作為緩沖溶劑，氯化鎳作為陽極活化劑，萘磺酸、對甲苯磺酰胺、糖精、十二烷基硫酸鈉、二乙基已基硫酸鈉、正辛基硫酸鈉等作為添加劑，次磷酸鈉或氨基硼烷作為還原劑。電鍍液作為漂洗水中污染物質(zhì)來源。鍍鎳漂洗廢水主要水質(zhì)特性為[1～6]：pH 2～9，電導(dǎo)率592～2480 μS/cm， Ni2 +40～600 mg/L,COD 15 ～350 mg/L。
2· 鍍鎳漂洗水回用技術(shù)
2.1 化學(xué)沉淀和膜處理組合工藝法
電鍍廢水通常采用的含鉻廢水破鉻、含氰廢水破氰處理，與綜合廢水混合進行化學(xué)沉淀的處理工藝，但出水無法滿足水回用需要。目前常規(guī)方式是在化學(xué)沉淀后增加膜處理工序。羅強[7]等采用化學(xué)沉淀—超濾—納濾工藝處理電鍍廢水，出水電導(dǎo)率為190 μS/cm, CODcr 為4.8 mg/L，鎳離子0.17 mg/L。鐘麗瓊等[6]的工程實踐表明，采用化學(xué)沉淀—超濾—反滲透組合工藝， 出水中總鎳、總鉻和六價鉻未檢出。楊偉志[2]將含鎳廢水進行破絡(luò)合和混凝沉淀，再利用超濾—反滲透膜處理后回用到工藝生產(chǎn)中。該工藝的特點在于：一是回用水系統(tǒng)與廢水處理系統(tǒng)相對獨立，便于對已有廢水處理設(shè)施進行升級改造； 二是操作靈活，可根據(jù)實際用水量需求來決定回用水系統(tǒng)的產(chǎn)水量；三是由于采用集中處理的方式，占地省，方便操作與管理。但也存在缺陷：一是由于反滲透系統(tǒng)的清洗、濃水排放等原因，導(dǎo)致反滲透系統(tǒng)的水回用率不高， 一般只能達(dá)到70%左右；二是在化學(xué)沉淀處理中加入了鈣鹽和鐵鹽等，在反滲透系統(tǒng)的高壓下，極易造成膜高鹽結(jié)垢，進而導(dǎo)致膜中毒；三是膜技術(shù)只是將污染物進行了分離濃縮， 約占總水量30%的濃縮液中仍有重金屬，沒有從根本上解決重金屬排放問題。
2.2 電解法
于得龍等[8]研究了從鍍鎳廢水中電解回收金屬鎳的方法， 并利用此法將1 g/L 左右的鍍鎳廢水處理至50 mg/L 左右，電流效率達(dá)到60%以上。王寶群等[9]研究認(rèn)為，電解法回收鎳適合工業(yè)生產(chǎn)中使用的操作條件為鎳離子濃度0.5～2.5 g/L，電流效率不低于40%，經(jīng)過10 次操作，可回收到濃度小于0.1 g/L，回收槽的回收率大于99%。鎳的標(biāo)準(zhǔn)電極電位較低（-0.246 V），在實際工程應(yīng)用中，酸性溶液中電解時氫較鎳先析出，將導(dǎo)致大量的陰極電流消耗在氫的析出上，電流效率較低。加之濃差極化等因素，電解法對低濃度鎳溶液的去除效率非常有限。另外，電解法對廢水中的COD、TDS 和SS 基本無去除效果，未見大規(guī)模使用。
2.3 微電解法
微電解是利用鐵屑與活性炭的電化學(xué)作用，通過置換、共沉、過濾等多種作用去除水中重金屬離子的技術(shù)，近年來得到了廣泛應(yīng)用。蘇彤等[10]研究表明，對于鎳離子濃度為9.2 mg/L 的硫酸鎳廢水，經(jīng)過微電解裝置處理，出水鎳離子濃度可達(dá)到電鍍污染物排放標(biāo)準(zhǔn)。楊劍[11]用微電解法處理高濃度含鎳廢水，去除率達(dá)到64%。微電解技術(shù)處理電鍍廢水具有投資少、操作簡便、去除有機物效果好、運行費用低等優(yōu)點。不足在于無法回收利用有用金屬，實現(xiàn)資源再生利用。
2.4 離子交換法
沈杭軍等[4]研究表明，采用陽柱-陰柱-混合柱工藝處理鍍鎳漂洗水，出水水質(zhì)穩(wěn)定，電導(dǎo)率低于10 μS/cm, 鎳未檢出。車榮和[12]介紹了浮床交換-移床在這工藝、螯合樹脂工藝處理含鎳廢水成功工程實例。根據(jù)含鎳廢水水質(zhì)的不同，離子交換法可有針對性地選擇螯合樹脂、陽（陰）樹脂、強（弱）酸性樹脂等各型樹脂。工程實踐表明，離子交換法具有工藝成熟、回收效果好、適用范圍廣的優(yōu)點、能適應(yīng)不同鎳濃度等優(yōu)點。但其也有一定缺陷， 如不能去除廢水中的COD、TDS 和SS 等；另外，離子交換系統(tǒng)再生洗脫液濃度過低、酸性過高，不宜直接返回鍍槽使用。
2.5 全膜處理法
全膜處理法是利用微濾膜、超濾膜、納濾膜和反滲透膜等不同膜系統(tǒng)，直接濃縮分離電鍍廢水的工藝技術(shù)。樓永通等[5]的研究表明，納濾膜對鎳離子的截留率大于97%，反滲透膜對鎳離子的截留率大于99%。對于鎳離子濃度為145 mg/L 的進水， 膜分離技術(shù)可濃縮電鍍鎳漂洗水100 倍以上，經(jīng)一級納濾，兩級反滲透濃縮，濃縮液中鎳離子濃度可達(dá)到50 g/L，透過液經(jīng)處理后回用。潘文剛等[3]采用三級膜濃縮系統(tǒng)處理含鎳漂洗水，廢水回用率超過98%，回用水作為后段漂洗水循環(huán)使用，小于2%的濃縮液作為鍍液補充到鍍槽。周理君[1]等采用超濾、納濾和反滲透組合工藝技術(shù)濃縮分離漂洗廢水中的鎳， 出水水質(zhì)接近純凈水。周理君等[1]采用超濾—反滲透組合工藝濃縮分離鍍鎳漂洗水總的鎳，出水水質(zhì)接近純凈水。對含鎳、含銅或含鉻廢水，直接利用納濾膜或反滲透膜進行濃縮分離處理， 具有分離效果好，操作簡便等優(yōu)點。但由于電鍍液老化、膜清洗和操作成本等因素，系統(tǒng)廢水回收率遠(yuǎn)沒達(dá)到理論水平。同時，膜法處理系統(tǒng)設(shè)備投資和使用維護費用高， 直接限制了全膜處理系統(tǒng)的應(yīng)用和推廣。
2.6 組合處理工藝
李家業(yè)[13]利用膜生物反應(yīng)器—反滲透組合工藝處理電鍍鎳廢水， 對COD 去除率基本保持在95%以上，對SS 的去除率達(dá)到100%，脫鹽率保持在94%以上，出水能滿足回用要求。鄭穎韓等[14]研究了反滲透—電去離子復(fù)合工藝去除廢水中的鎳離子，使廢液中鎳離子濃度由原先的200 mg/L下降到0.5 mg/L。張偉鋒等[15]在工程實踐中，對含銅綜合廢水、含鎳、含鉻廢水先分別進行離子交換吸附處理，經(jīng)處理廢水再采用雙膜法除鹽濃縮重金屬離子，成功實現(xiàn)中水回用。高融等[16]利用超濾—反滲透—連續(xù)電除鹽工藝處理電鍍清洗廢水，制備的高純水可直接回用于生產(chǎn)，廢水回用率達(dá)到60%。
3 ·結(jié)論與建議
（1）近年電鍍廢水回用工程得到了極大應(yīng)用推廣，取得了一定成效。但回用工程投資和運行維護成本高企、部分回用技術(shù)無法實現(xiàn)資源回收利用等問題仍然困擾著電鍍廢水回用技術(shù)的發(fā)展。如何有效解決上述問題，實現(xiàn)重金屬的零排放，將是發(fā)展的主要方向；而膜處理工藝技術(shù)因其回用率高， 加之近年來膜材料價格的下降，其必將成為今后鍍鎳漂洗廢水回用的主流工藝。
（2） 缺少針對回用水質(zhì)指標(biāo)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，由于電鍍廢水中含重金屬離子，現(xiàn)行《污水再生利用工程技術(shù)規(guī)范》、《再生水作為循環(huán)冷卻水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》、《城市雜用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》、《景觀用水的再生水水質(zhì)指標(biāo)》、《生活雜用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》等水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)都不適合作為電鍍廢水回用的參考指標(biāo)。
《金屬鍍覆和化學(xué)覆蓋工藝用水水質(zhì)規(guī)范》雖然對不同鍍種和不同工段的工藝用水水質(zhì)提出了要求，但分類過細(xì)，對電鍍廢水回用缺乏實際指導(dǎo)意義。為規(guī)范電鍍廢水回用工程，有必要制定一個專門針對電鍍廢水的回用指標(biāo)，降低回用成本，擴大電鍍廢水回用空間。
關(guān)鍵詞： 電鍍廢水；鍍鎳；漂洗水；回用
文章編號： 1006-4184（2013）2-0043-03
電鍍可以使機械制品獲得裝飾保護性和各種功能性的表面層，如在零部件上鍍鎳可以使零部件具有優(yōu)良的耐腐蝕性、耐磨性、可焊性及高硬度等優(yōu)點，滿足零件的使用要求，提高零件的使用壽命。電鍍已經(jīng)成為國民經(jīng)濟發(fā)展中不可缺少的一個行業(yè)， 但其所產(chǎn)生的重金屬等環(huán)境污染， 成為困擾行業(yè)發(fā)展和環(huán)境保護的一大問題。由此，在電鍍生產(chǎn)工藝的現(xiàn)實基礎(chǔ)上，實現(xiàn)電鍍廢水分質(zhì)收集、分流處理和中水回用，顯得重要而迫切。鍍鎳漂洗廢水水質(zhì)單一，具有較高的回收利用價值， 適合進行資源回收和廢水回用操作。本文就目前主要的回用技術(shù)進行分析，并提出建議與措施。
1· 鍍鎳漂洗廢水水質(zhì)特性分析
電鍍液在電鍍過程中由鍍件從鍍槽帶至漂洗槽， 構(gòu)成了電鍍漂洗廢水中的主要污染物；而電鍍?nèi)芤褐饕芍鼷}、絡(luò)合劑、導(dǎo)電鹽、緩沖劑、陽極活化劑、添加劑等組成。通常又以氨基磺酸鎳或硫酸鎳為主鹽，乙二氨四乙酸、酒石酸、檸檬酸等為絡(luò)合劑， 硼酸或檸檬酸鹽作為緩沖溶劑，氯化鎳作為陽極活化劑，萘磺酸、對甲苯磺酰胺、糖精、十二烷基硫酸鈉、二乙基已基硫酸鈉、正辛基硫酸鈉等作為添加劑，次磷酸鈉或氨基硼烷作為還原劑。電鍍液作為漂洗水中污染物質(zhì)來源。鍍鎳漂洗廢水主要水質(zhì)特性為[1～6]：pH 2～9，電導(dǎo)率592～2480 μS/cm， Ni2 +40～600 mg/L,COD 15 ～350 mg/L。
2· 鍍鎳漂洗水回用技術(shù)
2.1 化學(xué)沉淀和膜處理組合工藝法
電鍍廢水通常采用的含鉻廢水破鉻、含氰廢水破氰處理，與綜合廢水混合進行化學(xué)沉淀的處理工藝，但出水無法滿足水回用需要。目前常規(guī)方式是在化學(xué)沉淀后增加膜處理工序。羅強[7]等采用化學(xué)沉淀—超濾—納濾工藝處理電鍍廢水，出水電導(dǎo)率為190 μS/cm, CODcr 為4.8 mg/L，鎳離子0.17 mg/L。鐘麗瓊等[6]的工程實踐表明，采用化學(xué)沉淀—超濾—反滲透組合工藝， 出水中總鎳、總鉻和六價鉻未檢出。楊偉志[2]將含鎳廢水進行破絡(luò)合和混凝沉淀，再利用超濾—反滲透膜處理后回用到工藝生產(chǎn)中。該工藝的特點在于：一是回用水系統(tǒng)與廢水處理系統(tǒng)相對獨立，便于對已有廢水處理設(shè)施進行升級改造； 二是操作靈活，可根據(jù)實際用水量需求來決定回用水系統(tǒng)的產(chǎn)水量；三是由于采用集中處理的方式，占地省，方便操作與管理。但也存在缺陷：一是由于反滲透系統(tǒng)的清洗、濃水排放等原因，導(dǎo)致反滲透系統(tǒng)的水回用率不高， 一般只能達(dá)到70%左右；二是在化學(xué)沉淀處理中加入了鈣鹽和鐵鹽等，在反滲透系統(tǒng)的高壓下，極易造成膜高鹽結(jié)垢，進而導(dǎo)致膜中毒；三是膜技術(shù)只是將污染物進行了分離濃縮， 約占總水量30%的濃縮液中仍有重金屬，沒有從根本上解決重金屬排放問題。
2.2 電解法
于得龍等[8]研究了從鍍鎳廢水中電解回收金屬鎳的方法， 并利用此法將1 g/L 左右的鍍鎳廢水處理至50 mg/L 左右，電流效率達(dá)到60%以上。王寶群等[9]研究認(rèn)為，電解法回收鎳適合工業(yè)生產(chǎn)中使用的操作條件為鎳離子濃度0.5～2.5 g/L，電流效率不低于40%，經(jīng)過10 次操作，可回收到濃度小于0.1 g/L，回收槽的回收率大于99%。鎳的標(biāo)準(zhǔn)電極電位較低（-0.246 V），在實際工程應(yīng)用中，酸性溶液中電解時氫較鎳先析出，將導(dǎo)致大量的陰極電流消耗在氫的析出上，電流效率較低。加之濃差極化等因素，電解法對低濃度鎳溶液的去除效率非常有限。另外，電解法對廢水中的COD、TDS 和SS 基本無去除效果，未見大規(guī)模使用。
2.3 微電解法
微電解是利用鐵屑與活性炭的電化學(xué)作用，通過置換、共沉、過濾等多種作用去除水中重金屬離子的技術(shù)，近年來得到了廣泛應(yīng)用。蘇彤等[10]研究表明，對于鎳離子濃度為9.2 mg/L 的硫酸鎳廢水，經(jīng)過微電解裝置處理，出水鎳離子濃度可達(dá)到電鍍污染物排放標(biāo)準(zhǔn)。楊劍[11]用微電解法處理高濃度含鎳廢水，去除率達(dá)到64%。微電解技術(shù)處理電鍍廢水具有投資少、操作簡便、去除有機物效果好、運行費用低等優(yōu)點。不足在于無法回收利用有用金屬，實現(xiàn)資源再生利用。
2.4 離子交換法
沈杭軍等[4]研究表明，采用陽柱-陰柱-混合柱工藝處理鍍鎳漂洗水，出水水質(zhì)穩(wěn)定，電導(dǎo)率低于10 μS/cm, 鎳未檢出。車榮和[12]介紹了浮床交換-移床在這工藝、螯合樹脂工藝處理含鎳廢水成功工程實例。根據(jù)含鎳廢水水質(zhì)的不同，離子交換法可有針對性地選擇螯合樹脂、陽（陰）樹脂、強（弱）酸性樹脂等各型樹脂。工程實踐表明，離子交換法具有工藝成熟、回收效果好、適用范圍廣的優(yōu)點、能適應(yīng)不同鎳濃度等優(yōu)點。但其也有一定缺陷， 如不能去除廢水中的COD、TDS 和SS 等；另外，離子交換系統(tǒng)再生洗脫液濃度過低、酸性過高，不宜直接返回鍍槽使用。
2.5 全膜處理法
全膜處理法是利用微濾膜、超濾膜、納濾膜和反滲透膜等不同膜系統(tǒng)，直接濃縮分離電鍍廢水的工藝技術(shù)。樓永通等[5]的研究表明，納濾膜對鎳離子的截留率大于97%，反滲透膜對鎳離子的截留率大于99%。對于鎳離子濃度為145 mg/L 的進水， 膜分離技術(shù)可濃縮電鍍鎳漂洗水100 倍以上，經(jīng)一級納濾，兩級反滲透濃縮，濃縮液中鎳離子濃度可達(dá)到50 g/L，透過液經(jīng)處理后回用。潘文剛等[3]采用三級膜濃縮系統(tǒng)處理含鎳漂洗水，廢水回用率超過98%，回用水作為后段漂洗水循環(huán)使用，小于2%的濃縮液作為鍍液補充到鍍槽。周理君[1]等采用超濾、納濾和反滲透組合工藝技術(shù)濃縮分離漂洗廢水中的鎳， 出水水質(zhì)接近純凈水。周理君等[1]采用超濾—反滲透組合工藝濃縮分離鍍鎳漂洗水總的鎳，出水水質(zhì)接近純凈水。對含鎳、含銅或含鉻廢水，直接利用納濾膜或反滲透膜進行濃縮分離處理， 具有分離效果好，操作簡便等優(yōu)點。但由于電鍍液老化、膜清洗和操作成本等因素，系統(tǒng)廢水回收率遠(yuǎn)沒達(dá)到理論水平。同時，膜法處理系統(tǒng)設(shè)備投資和使用維護費用高， 直接限制了全膜處理系統(tǒng)的應(yīng)用和推廣。
2.6 組合處理工藝
李家業(yè)[13]利用膜生物反應(yīng)器—反滲透組合工藝處理電鍍鎳廢水， 對COD 去除率基本保持在95%以上，對SS 的去除率達(dá)到100%，脫鹽率保持在94%以上，出水能滿足回用要求。鄭穎韓等[14]研究了反滲透—電去離子復(fù)合工藝去除廢水中的鎳離子，使廢液中鎳離子濃度由原先的200 mg/L下降到0.5 mg/L。張偉鋒等[15]在工程實踐中，對含銅綜合廢水、含鎳、含鉻廢水先分別進行離子交換吸附處理，經(jīng)處理廢水再采用雙膜法除鹽濃縮重金屬離子，成功實現(xiàn)中水回用。高融等[16]利用超濾—反滲透—連續(xù)電除鹽工藝處理電鍍清洗廢水，制備的高純水可直接回用于生產(chǎn)，廢水回用率達(dá)到60%。
3 ·結(jié)論與建議
（1）近年電鍍廢水回用工程得到了極大應(yīng)用推廣，取得了一定成效。但回用工程投資和運行維護成本高企、部分回用技術(shù)無法實現(xiàn)資源回收利用等問題仍然困擾著電鍍廢水回用技術(shù)的發(fā)展。如何有效解決上述問題，實現(xiàn)重金屬的零排放，將是發(fā)展的主要方向；而膜處理工藝技術(shù)因其回用率高， 加之近年來膜材料價格的下降，其必將成為今后鍍鎳漂洗廢水回用的主流工藝。
（2） 缺少針對回用水質(zhì)指標(biāo)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，由于電鍍廢水中含重金屬離子，現(xiàn)行《污水再生利用工程技術(shù)規(guī)范》、《再生水作為循環(huán)冷卻水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》、《城市雜用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》、《景觀用水的再生水水質(zhì)指標(biāo)》、《生活雜用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》等水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)都不適合作為電鍍廢水回用的參考指標(biāo)。
《金屬鍍覆和化學(xué)覆蓋工藝用水水質(zhì)規(guī)范》雖然對不同鍍種和不同工段的工藝用水水質(zhì)提出了要求，但分類過細(xì)，對電鍍廢水回用缺乏實際指導(dǎo)意義。為規(guī)范電鍍廢水回用工程，有必要制定一個專門針對電鍍廢水的回用指標(biāo)，降低回用成本，擴大電鍍廢水回用空間。
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