去除電鍍廢水中高鹽成分的水處理技術

＊徐健元

（南平市建陽生態環境保護綜合執法大隊 福建 353000）

引言

電鍍廢水除含有酸堿外，還含有鉻、鎘、鎳、鋅、金、銀、銅等重金屬污染物，這些污染物會對生態環境和人體健康造成嚴重危害。電鍍廢水的治理已受到國內外的廣泛關注，研發了各種治理技術來消減污染物的排放。目前電鍍廢水治理已經進入總量控制、綜合防治和資源回用階段[1]。

然而環境監管過程中，發現企業為實現清潔生產，提高電鍍廢水回用率，當污水處理沒有去除廢水中的全鹽量工藝時，會提高廢水中的鹽分含量和電導率，造成膜系統容易污堵，提高了運行成本，還會影響污水處理系統正常運行。

1.常用的電鍍廢水處理技術

電鍍廢水處理技術總的來講可分化學處理法、物化處理法、電化學處理法和生物處理法等四類。由于電鍍廢水種類繁多，單一的處理方法很難達到理想的處理效果，因此在實際運用中，通常是上述幾種方法的合理搭配，相互補充、綜合防治，以達到最好的技術經濟效果[2]。

2.常用電鍍廢水處理工藝中存在的問題

以福建南平某規模電鍍企業電鍍廢水處理技術為例，項目現有電鍍廢水分流分質處理，全廠排放的電鍍廢水分為含油廢水、酸堿綜合廢水、含磷廢水及含鉻廢水4股。污水處理工藝采用“化學還原+化學沉淀+RO膜系統過濾”處理含鉻廢水，采用“化學沉淀+RO膜系統過濾”處理酸堿綜合廢水、含油廢水、含磷廢水，廢水經RO膜系統過濾處理后清水回用于生產，濃水返回至調節池，不排放。

根據表1福建南平某規模電鍍企業現狀污水處理站出水情況一覽表數據分析，發現各污染物去除效率較低，且全鹽量與電導率較高，水質達不到生產用水回用要求。其原因主要為污水處理站工藝中無去除全鹽量工藝，且廢水循環使用不外排，形成高鹽廢水。

高鹽廢水會加劇對膜系統的污染，造成膜系統的污堵頻繁，不僅運行成本提高，還會影響系統正常運行。如果高鹽廢水排入自然環境，將會直接導致江河水質礦化度提高[3]，破壞納污水體的水微生物生長環境，嚴重影響生態系統的自凈作用。因此采取措施去除電鍍廢水中高鹽成分勢在必行。

表1 福建南平某規模電鍍企業現狀污水處理站出水情況一覽表（單位：mg/L）

3.去除電鍍廢水中高鹽成分的水處理技術

高鹽廢水治理技術目前主要有蒸發塘處理法、膜處理法、電滲析法和熱蒸發處理法等。

蒸發塘處理法是利用適合的氣候條件，將高鹽廢水自然蒸發，最終在蒸發池底部形成結晶鹽的一種技術方法，這種方法受氣候條件限制，比較適用于陽光充足、氣候干燥的北方地區[4]。

膜處理法的工作原理為在外力的作用下，廢水中的小分子物質通過多孔膜到另一側，大分子物質被截留，從而將廢水中的物質分離出來。

電滲析法是利用高鹽廢水的高導電性能，在陽極和陰間產生強電流，使廢水中的鹽分及有害物質分別在陽極發生氧化反應，在陰極發生還原反應，從而去除廢水中污染物的一種技術。

熱蒸發處理法是將高鹽廢水經過預處理、熱蒸發、結晶等工藝進行處理，提高廢水的回收利用率，并對結晶鹽進行無害化和資源化處理的一種廢水處理技術。

福建南平某規模電鍍企業電鍍廢水處理技術因缺少脫鹽工藝，且采用生產用水全部回用的方法實現零排放，造成膜系統的污堵頻繁，不僅運行成本提高，同時回用的水質達不到生產用水要求。根據該公司現有電鍍廢水處理工藝，針對高鹽問題增加除鹽工藝，可解決該公司現階段面臨問題。福建氣候條件不適合蒸發塘處理法的使用，電滲析法則運營成本高，結合該公司現階段已經采用的RO膜處理工藝，建議對污水處理設施進行提升改造，增加熱蒸發處理，解決膜處理后濃水進入生產用水循環導致全鹽量高的問題。由于蒸發結晶系統中有機物含量不能太高，因此首先要將有機物與鹽類物質做分離處理。廢水經過化學還原、化學沉淀、除去大部分的有機物與SS，再用RO膜系統過濾分離水中不同的鹽類物質。RO膜過濾的濃水進入蒸發結晶單元，冷凝水回用，剩余濃液作為危廢委托處置。這樣的工藝組合可以大大減少需要處理的水量，建設的熱蒸發處理設施可以適當縮小，同時經前處理的污水水質有所提升，可減少蒸汽的消耗量，降低日常運行費用。采用膜處理技術與熱蒸發處理法技術協作的方式，處理效果會得到顯而易見的提高。

4.去除電鍍廢水中高鹽成分的水處理技術的工藝流程分析

（1）含鉻廢水。電鍍廢水中的Cr主要為Cr6+，Cr6+的氧化性較強，其不僅不能與任何物質反應或共聚沉淀去除，還會對膜產生致命的損傷，因此需向廢水中投加還原劑將Cr6+還原成微毒的Cr3+[5]，并進行一定去除后，才能進入中水回收系統。

含鉻廢水由污水管道引至鉻調節池調節污水的水質和水量，經過調節水質和水量后的含鉻廢水通過耐腐泵抽到鉻反應池進行處理，通過pH自動控制器自動調節污水的pH在2.5～3.0范圍內，投加還原劑將含鉻廢水中的六價鉻離子還原成三價鉻離子。以焦亞硫酸鈉作為還原劑，技術成熟、操作簡單、處理效果好，Cr6+被還原成Cr3+的反應如下：

經過鉻反應池處理后的污水自動泵抽到鉻pH調節池加堿，通過pH自動控制器自動控制廢水的酸堿度到8.0～9.0，經過調節pH后，污水中的三價鉻離子與堿反應生產難溶性的氫氧化物沉淀，然后在鉻混凝池和鉻絮凝池分別再投加混凝劑和助凝劑。反應如下：

再利用鉻斜管沉淀池的重力作用使絮凝體與水分離。鉻斜管沉淀池的上層清水自流至鉻清水池，鉻清水池設置有1臺抽水泵可以抽清水送入RO膜系統進行處理，RO膜系統清水返回車間使用，過濾濃水回鉻調節池再次處理。鉻斜管沉淀池的剩余污泥排入鉻污泥濃縮池，濃縮污泥用氣功隔膜泵抽至壓濾機進行污泥脫水干化處理，濃縮池上清液、壓濾機殘液回流至鉻調節池再次處理。

（2）含油廢水、含磷廢水、酸堿綜合廢水。含油廢水經隔油預處理、含磷廢水經磷化廢水反應池預處理，最終3股廢水均匯入綜合廢水調節池調節廢水的水質和水量，再通過耐腐泵抽到中和反應池調節pH值至8.5左右，然后再經混凝池、絮凝池、斜管沉淀池處理，斜管沉淀池的上層清水自流至清水池，清水池設置有1臺抽水泵可以抽清水送入RO膜系統進行處理，RO膜系統清水返回車間使用，現有工程過濾濃水回綜合廢水調節池再次處理。斜管沉淀池的剩余污泥排入污泥濃縮池，濃縮污泥脫水干化處理，上清液回流至綜合廢水調節池再次處理。

（3）RO膜系統。RO膜系統共5道過濾，依次分別為砂石過濾器、活性炭過濾器、保安過濾器、超濾、離子膜過濾，其中砂石過濾器、活性炭過濾器、保安過濾器不產生濃水，廢水經3道過濾后進入超濾，超濾產生30%濃水、剩余70%清水進入離子膜過濾，離子膜過濾產生30%濃水、剩余70%清水回用至車間，現有污水處理方案超濾濃液、離子膜過濾濃液均返回至調節池。

（4）擬改進方案。擬將RO膜系統過濾濃水經蒸發分離器處理后冷凝水回用至車間，剩余濃液作為危廢委托處置。

圖1 改進后項目廢水處理工藝流程圖

（5）蒸發分離器的選取。常用的蒸發器有多效蒸發器和機械式蒸汽再壓縮蒸發器（即MVR技術）。

多效蒸發器即采用多個蒸發器串聯，蒸發高鹽廢水的技術,后一個蒸發器的熱源使用前一個蒸發器產生的蒸汽,通過冷凝形成淡水。多效蒸發器具有對材料要求低、傳熱效率高以及節能的優點，但設備體積大、成本投入高且設備易結垢和腐蝕[6]。

表2 MVR蒸發和三效蒸的運行成本比較

機械式蒸汽再壓縮蒸發器的工作原理是利用蒸汽壓縮機對二次蒸汽進行壓縮并導回原系統的熱循環過程中，從而實現對高鹽廢水的處理。這種蒸發器依靠自循環來實現蒸發濃縮的目的，在使用的時候只需要輸入很少量的新鮮蒸汽，具有熱效率高的特點。據研究，MVR能耗相當于5～10效蒸發器的熱效率。席浩君等[7]使用這種方法實現了高鹽廢水回收的蒸發脫鹽，可產生95%純度以上的氯化鈉鹽和硫酸鈉鹽，實現鹽資源的回收利用。根據葛曉青對MVR蒸發和三效蒸的運行成本比較，MVR蒸發器每噸水處理成本僅為傳統三效蒸發器的1/4[8]。

以福建南平某規模電鍍企業為例，含鉻廢水產生量為3.6t/d，綜合廢水（酸堿綜合廢水、含油廢水、含磷廢水）產生量為26.4t/d，采用MVR蒸發器比三效蒸發器每年可節省的費用為：

87（元/噸）×30（噸/天）×300天－25.6（元/噸）×30（噸/天）×300天＝55.26萬元。

5.結論及展望

電鍍廢水成分復雜，對環境影響較大，根據環境管理要求，企業需要尋求一種節能減排的清潔生產技術，提高電鍍廢水回用率，同時節約處理成本。通過在電鍍廢水污染治理設施末端增加去除廢水中的高鹽成分的MVR技術，可在保留項目原有污水處理設施的同時實現電鍍廢水除鹽，提升回用水水質，避免因鹽分高造成RO膜污堵問題。通過MVR蒸發脫鹽，得到純度較高的氯化鈉鹽和硫酸鈉鹽，可實現電鍍廢水資源化利用，節約處理成本。

隨著電鍍廢水資源化利用工藝日漸成熟，為鼓勵和促進電鍍廢水結晶鹽的資源化利用，建議有關部門出臺相關政策和標準，為電鍍廢水結晶鹽作為副產品的應用和銷售提供依據。