隨著我國經濟的快速發展，尤其在國家提出“制造業是強國之本、立國之基”的宏偉戰略下，汽車、航空、航天、電子、輕工業、機械等行業的發展將迎來科技水平加速提升、逐步邁入世界先進水平的重要機遇期。與此同時，電鍍行業因其特有屬性，能夠為工業產品提供良好的外觀裝飾、防腐耐磨、導電耐用等屬性，在工業生產中擁有著不可替代的作用。因此，電鍍表面處理行業擁有著廣闊的發展前景和提升空間"。
長期以來，我國電鍍行業缺乏合理布局，生產技術落后，低端電鍍工藝普遍存在，特別是小企業電鍍數量多、經營分散、環保意識薄弱，污染物產生量大而相應環境治理措施簡單，使得電鍍行業已成為我國最大的污染源之一。為此國家在《重金屬污染綜合防治“十二五”規劃》中明確提出要提高行業準入門檻，嚴格限制排放重金屬相關項目，加快電鍍行業結構調整，提高產業水平，推動節能減排，控制重金屬污染，從而實現可持續發展。同時，2021年生態環境部發布《關于進一步加強重金屬污染防控的意見》，提出了進一步加快推進電鍍行業開始向園區產業化、產業集群化的發展方向轉變。
1、電鍍廢水的概念
電鍍廢水通常是指電鍍企業在生產過程中，所產生電鍍液、漂洗廢水以及各種廢液的總稱。
按照電鍍工藝流程，通常包括電鍍前處理、電鍍處理、鍍后處理等工序“，在每道工序中又包含若干子工序，如電鍍前處理通常包括酸洗、堿洗、超聲波清洗等一道或若干道工序，電鍍處理按鍍種不同又分為鍍銅、鍍鎳、鍍鉻、鍍金、鍍銀、鍍鋅、陽極氧化、電解磷化等等數十種工藝，鍍后處理包括鈍化、噴涂、封孔等工藝，每個環節、每道工序均可產生含有大量金屬離子、金屬絡合離子及清洗液的廢水。具體而言，按照“分類收集、分質處理”分為各類重金屬離子廢水、前處理除油廢水、綜合廢水、混排廢水、含氰廢水、電解磷化廢水等。最后根據廢水性質不同，分別采用不同的處理工藝處理廢水，實現達標排放。
2、電鍍廢水處理技術簡介
電鍍廢水的常用處理技術按照反應機理的不同通常分為四類，即化學處理法、物化處理法、電化學處理法和生物處理法。電鍍廢水污染因子多,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。
(1)化學處理法。
化學處理法按照添加藥劑的作用不同分為化學沉淀法、氧化還原法、酸堿中和法等。其中，化學沉淀法包括中和沉淀法、硫化物沉淀法、螯合物沉淀法等，通過添加進去的OH-、S2-、螯合離子等與重金屬陽離子結合生產沉淀達到去除金屬離子污染物的目的。氧化還原法是指通過添加氧化劑與污染因子反應，常用的氧化劑包括芬頓試劑、次氯酸鈉、雙氧水等。化學沉淀法、氧化還原法通常在傳統的預處理中使用，且適用于各種廢水的預處理。
(2)物化處理法。
常用的物化處理法包括膜分離法、吸附法、離子交換法、蒸發濃縮法、氣浮法等。膜分離法按照分離精度等級分為微濾、超濾、納濾、反滲透等，其中反滲透法脫鹽率可以超過99%，且可以實現40%~80%的廢水回收利用;吸附法通常是指采用活性炭、硅藻土等對污染物進行吸附去除的處理方法。離子交換法是通過陰陽離子樹脂與廢水中的離子進行交換反應，從而實現污染物的去除，離子交換去除率通常可以超過80%，應用廣泛。蒸發濃縮法是采用加熱蒸發廢水實現去除污染物的一種技術，因其處理成本高，通常用于廢水濃縮液的處理，目前在電鍍廢水零排園區通常都采用了蒸發濃縮法。氣浮法是利用大量的微小氣泡粘附懸浮固體使其上浮水面，通過刮渣設備定期刮除從而實現廢水處理的方法，根據原理不同分為電解氣浮、加壓溶氣氣浮、葉輪氣浮等。
(3)電化學法。
電化學法是通過在陰陽極板間連接直流電源，將電能轉化為化學能，以犧牲陽極金屬電極產生金屬陽離子絮凝劑，通過凝聚、浮除、還原和氧化分解將污染物從水體中分離，達到凈化水體的一種技術。常用的包括電絮凝、電催化等。
(4)生物處理法。
傳統的生物處理法通常是指利用活性污泥處理有機物、氨氮等的方法，經過一系列的有機物分解、硝化反應、反硝化反應等去除水中污染物。近年來，采用生物處理法處理電鍍廢水的方法正在得到推廣應用。一些微生物代謝產物可以改變廢水中的重金屬離子價態，同時微生物菌群本身還具有較強的生物絮凝、靜電吸附作用，通過吸附金屬離子，使重金屬污染物經固液分離后進入菌泥餅中，從而實現廢水達標排放。
3、電鍍廢水零排放的技術原理
電鍍廢水零排放通常是指通過一系列先進的廢水處理技術處理，最終電鍍廢水全部回用，不對外排出污水，實現廢水處理零排放，全程僅產生少量的危廢及固廢。如有的企業在鍍槽后的回收槽和數個清洗槽各槽口兩側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充到原鍍槽中，再補充因蒸發引起的微量水，從而實現電鍍清洗廢水的“零排放”。
在國內實現零排或接近零排的電鍍園區，通常采用的工藝路線是“一系列預處理技術+膜技術+蒸發技術”，中間穿插運用電化學、離子交換、吸附等技術。例如重慶某電鍍園區廢水排放執行表3標準，為保障廢水穩定達標排放，就采用了零排設計方案，同時為減少危廢、固廢的產生，確立了“膜法為主、化學法為輔”的設計思路，其中的兩條工藝路線如圖1所示。
在圖1工藝流程中，控制預處理加藥量，減少進膜的TDS負擔，通過電化學設備去除部分COD、懸浮物等從而滿足進膜水質要求，然后通過超濾、納濾、反滲透分離絕大部分的重金屬離子、有機物、懸浮物等進入濃縮液，產水回用于車間生產，廢水回用率達到90%以上，濃縮液在經MVR系統蒸發結晶后生成結晶鹽，作為危廢處理，而蒸汽經冷凝后再回到超濾前的水池，完成閉環處理，實現廢水零排放。
在圖2工藝流程中，因電解磷化廢水、前處理廢水、生活污水等幾股廢水混合在一起，COD、氨氮、總磷等含量較高，通過水解酸化+A/A/O+MBR的生化系統去除廢水中大部分的COD、氨氮、總磷總氮及懸浮物等，MBR出水進入膜系統，經納濾+兩級反滲透及濃液反滲透過濾后，實現廢水90%以上回用于車間，反滲透濃液進入MVR蒸發結晶，蒸發冷凝液循環回到MBR前的水池，完成閉環，實現廢水零排放。
實際上，要做到完全意義上的零排放仍然比較困難，對于電鍍企業產生的廢槽液、退鍍液等高濃度廢液，園區污水廠通常不具備處理條件，只能作為危廢交由專業處置單位進行處理。此外，由于車間分類收集廢水不徹底、管理不到位，以及電鍍工藝連續工序操作下的自身特性，造成諸如含鉻廢水中含鎳、含鎳廢水中含銅、綜合廢水含油等現象較為普遍，這樣就為后面的生化系統、膜系統、MVR系統的穩定運行帶來了挑戰。
目前，因為隨著環保意識的不斷增強和環境保護政策的不斷趨嚴，各省市地區對于鉻、鎳等一類重金屬排放總量管控非常嚴格，因此更加推動了國內電鍍園區越來越多地采用零排處理工藝，尤其在處理含鉻、含鎳廢水等含一類重金屬的廢水中應用非常普遍。
4、零排工藝設計的關鍵問題分析
4.1 反滲透系統
通常要實現廢水處理零排放，反滲透系統與反滲透濃液處理系統是在設計時必須考慮的關鍵因素。比如通常反滲透進水水質要求為:濁度<1NTU，余氯<0.1mg/L，硬度<500mg/L,COD<50mg/L。為保障反滲透系統長期穩定運行，減少膜污堵頻率、延長膜使用壽命，必須優先選取抗污染系列膜，同時做好進膜前廢水的預處理措施，比如采用傳統化學預處理+超濾的組合方式，并穿插以電化學、活性炭過濾、離子交換等，穩定保障反滲透系統進水水質。
因為反滲透濃液處理成本高，同時也為了提高廢水的回收率，采用多級反滲透處理工藝非常必要，電鍍園區電鍍廢水TDS通常小于10000mg/L，因此廢水處理可以通過一級反滲透(進水TDS3000~10000mg/L)、二級反滲透(進水TDS500~2000mg/L)加海淡反滲透(進水TDS20000~40000mg/L)、高壓反滲透或DTRO(進水TDS50000~70000mg/L)組合設計的方式，最終廢水回收率超過90%，反滲透濃液進入蒸發系統進行處理。
4.2 反滲透濃液處理系統
電鍍廢水反滲透濃液一般采用蒸發的方式進行處理，如多效蒸發、蒸汽機械壓縮(MVR)等，其中MVR蒸發因其處理成本可控、相對節能、自動化程度高等優勢在電鍍廢水零排放中應用較為廣泛。完整的MVR蒸發系統通常包括預熱器、加熱器、分離器、強制循環泵、稠厚器、離心機、蒸汽壓縮機、儲罐、水泵、自控系統以及一系列輔助設備設施等。
在MVR系統實際運行過程中，經常遇到的工藝運行難題諸如換熱器結垢、加熱器堵塞、跑料等，因此濃液進MVR前必須設置必要的預處理措施。設計中，通常可以采用加堿、加Na2CO3以及PAC、PAM絮凝沉淀去除大部分易造成結垢的鈣離子、重金屬離子等;通過采用電催化氧化去除部分COD從而降低管道、閥門、換熱器堵塞的發生頻率;同時設計必要消泡措施、適當添加消泡劑防止跑料。此外，在運行中，定期清洗系統，對于易結垢水質縮短清洗周期，及時分離鹽泥，一旦發現堵塞，可以采用加壓水沖洗或真空抽吸補救。
5、電鍍廢水零排效益分析
電鍍廢水零排系統實際運行過程中，產生的費用主要包括水電費、藥劑費、人工費、檢測費、維護保養費、膜更換費用等。某電鍍園區廢水站設計日處理廢水量2900m3，產生費用如表1。
從表1中可以看出，該園區運行直接成本為57.4元/m3，從國內運行平穩的電鍍園區廢水收費普遍在60~100元/m來看，該園區運行工藝會有一定的盈利。此外，反滲透產水90%回用于車間生產，按照自來水收費也可產生一定的收益。當然，該園區仍面臨處理日水量達不到設計水量、設備運行不穩定、MVR運行效率偏低等帶來額外的損失，因此仍需探索進一步降本增效的辦法。
從環境保護來看，采用零排工藝的電鍍園區具有較好的環境效益與效果，通過采取各類合理的污染防治措施、生態防護及恢復措施，減少環境污染，從而達到生態環境與社會經濟協調、可持續發展的目標。
面對日漸提高的電鍍廢水排放標準，對于已有的電鍍園區和在建、新建的園區，可以逐步推行零排放工藝，尤其在含一類重金屬如含鉻、含鎳等廢水處理中優先推行，通過規范前端車間電鍍清潔生產管理和后端廢水處理工藝優化，從而有效降低零排工藝處理成本。同時，加大資源回收利用的研究，尤其是產生的危廢、固廢中富含貴重金屬，在金屬價格大幅上漲的今天，電鍍廢水處理所產生的危廢、固廢具有很大的開發價值。
6、結語
(1)電鍍廢水處理零排放通常采用“預處理+組合膜系統+MVR蒸發系統”的工藝進行處理，該路線成熟穩定，廢水回收率高。
(2)優化工藝設計，比如福天寶公司在浙江的某電鍍園區廢水處理工藝中采用了電滲析與反滲透結合，減少了進入MVR蒸發器處理的濃液量，從而降低處理成本。
(3)零排放處理成本可控，但投資較大，可逐步在含鉻廢水、含鎳廢水等的處理中優先推行。
(4)鼓勵創新，加大資源回收利用的研究，尤其對于鎳、銅、銀等貴重金屬的回收，經濟附加價值高。（來源：航天凱天環保科技股份有限公司，湖南綠帆環保有限公司）
