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【簡介】
陳惠國（江蘇富士萊集團公司）
近年來，我國經(jīng)濟一直持續(xù)高速增長，已成為世界制造業(yè)與加工業(yè)的中心，而電鍍又是制造業(yè)及其他新技術(shù)產(chǎn)業(yè)中必不可少的重要配套產(chǎn)業(yè)，在國民經(jīng)濟中占有重要位置。據(jù)有關(guān)資料介紹，目前我國已有二萬家電鍍企業(yè)，主要集中于珠江三角洲、長江三角洲、山東沿海、東北沿海、重慶、武漢及成都等周邊地區(qū)。
電鍍生產(chǎn)中會排放大量高濃度難降解有毒有害廢水，其中氰化物、鎳、鉻等有毒物質(zhì)、不但毒性大，有的還具有致癌、致畸、致突變作用，不妥善處理會給環(huán)境帶來很大危害，電鍍行業(yè)在環(huán)保部門重點監(jiān)管的六大重污染行業(yè)中排名第三位。據(jù)報道，目前我國80%左右的電鍍企業(yè)雖然已建成污染控制設(shè)施，但大多數(shù)處理設(shè)施已經(jīng)過期、技術(shù)老化或不能正常運轉(zhuǎn)、不能有效地全面達標處理，電鍍企業(yè)光每年排放的重金屬廢水就達4億噸之多。
電鍍廢水由于鍍種繁多、成分復(fù)雜，其中鉻、鎳、氰等污染物的化學(xué)特性大不相同，處理工藝比較復(fù)雜，屬于一種危害大且很難處理的工業(yè)廢水。
因而，如何有效地處理電鍍廢水已成為電鍍行業(yè)及有關(guān)管理部門十分重視的難點、熱點與攻關(guān)課題。本文結(jié)合筆者從事電鍍與環(huán)保四十多年的實踐體會以及查閱了國內(nèi)外五百多件有關(guān)發(fā)明專利與實用專利，認為堅持科技創(chuàng)新，轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)治污模式，重視廢水循環(huán)回用，力爭實現(xiàn)零排放是解決電鍍污染的關(guān)鍵與必由之路。
一、電鍍治污依靠科技創(chuàng)新的必要性
1、目前我國電鍍企業(yè)大多數(shù)仍屬于粗放型管理模式，與國外發(fā)達國家相比，電鍍工藝、電鍍廢水處理及管理水平還比較落后。以用水量為例，據(jù)報道，國外發(fā)達國家電鍍每平方米的鍍件用水量為0.08噸，而國內(nèi)電鍍企業(yè)平均為3噸，即使是較為先進的企業(yè)，每平方米的鍍件用水量也達到0.8噸，相差十倍。從我國電鍍專業(yè)化程度與技術(shù)水平看，與國外發(fā)達國家相比，相差十五年；從物料單耗與排入廢水中的銅、鎳、鉻損失量看，我國比國外要高出10%~40%。因而電鍍企業(yè)需要不斷創(chuàng)新，改變落后狀況。
2、近年來，我國能源與原材料不斷漲價，如：每噸自來水已從一元漲到三元多，據(jù)說今后目標要達到10元/噸水；河水從每噸0.05元已漲到0.29元/噸；煤已從每噸一百多元漲到近一千元；蒸汽從每噸115元漲到245元，其他電鍍原材料價格也數(shù)倍增長，而電鍍加工費又不能同步提價，使廣大電鍍企業(yè)面臨虧本的邊緣，迫使電鍍企業(yè)必須依靠科技創(chuàng)新，改革落后工藝，全面節(jié)能減排，提高經(jīng)濟效益。
3、國家《電鍍污染物排放標準》（GB21000－2008）已經(jīng)從2008年8月1日起執(zhí)行，加上環(huán)保監(jiān)管采用高壓嚴管態(tài)勢，如：江蘇省電鍍廢水超標，一次可罰20萬元－100萬元，對整改不力的電鍍企業(yè)實行關(guān)停并轉(zhuǎn)，并大幅度提高排污收費標準，由單因子收費轉(zhuǎn)為多因子總量收費。這些環(huán)保新標準新政策的出臺，對全國電鍍企業(yè)帶來巨大壓力。
據(jù)報道，全國大約80%的電鍍企業(yè)急需對電鍍廢水治理設(shè)施進行改造或增加新的處理設(shè)施才能達標。據(jù)測算，為了達到新標準，這些電鍍企業(yè)要投入12億元進行處理設(shè)施改造，每年電鍍廢水的處理運行費用約為4.8億元。面對錯綜復(fù)雜的提標改造工程，電鍍企業(yè)為了發(fā)展與生存，只有依靠科技創(chuàng)新，采用各種治污新技術(shù)，才能全面達到環(huán)保新要求。二、電鍍治污依靠科技創(chuàng)新的主要途徑
1、注重源頭減污
目前有不少電鍍企業(yè)仍然只注重末端治理而忽視源頭減污，忽視采用清潔生產(chǎn)工藝，忽視物料再利用，忽視中水回用，導(dǎo)致廢水量大、廢水濃度高、工程投資大、處理成本高、處理效果差。實踐表明這是一種本末倒置，治標不治本的消極被動的治污模式，不能真正有效實現(xiàn)污染總量減排，也很難做到零排放或微排放。
鑒此，電鍍企業(yè)必須先從源頭減污治污下手，抓緊改造一些高污染、高耗能、高殘留的落后電鍍工藝，結(jié)合產(chǎn)品質(zhì)量要求，大力推廣應(yīng)用無氰、無鉻、低鉻、代鉛、代鎳、代鎘、低溫、低毒、低濃度、低能耗、無氨、無磷、無絡(luò)合劑以及其他無污染、少污染和物質(zhì)富集效應(yīng)的電鍍工藝，從源頭上大幅度減少污染總量，這是實現(xiàn)零排放的先決條件。從某種角度講，電鍍治污已進入清潔生產(chǎn)工藝、總量控制和循環(huán)經(jīng)濟整合階段。
2、重視管理減污
目前有不少電鍍企業(yè)起點低，要求不嚴，管理松懈，導(dǎo)致清濁不分流，廢水量成倍增加；有的不重視電鍍液回收利用與物料控制，不但使化工原材料單耗高出國內(nèi)先進水平數(shù)倍、甚至十多倍，還使電鍍廢水濃度大幅度增加，從而為末端治理帶來很大困難。因此，電鍍企業(yè)必須高標準嚴要求加強電鍍生產(chǎn)全過程的企業(yè)長效管理，加強清濁分流，重視鍍液回收利用，加強中水回用，重視物料定額考核……通過一系列管理手段，實現(xiàn)節(jié)水減污，降耗減排，這是一項無費或低費的清潔生產(chǎn)手段，是實現(xiàn)零排放或微排放的基礎(chǔ)。
3、強化末端治污
針對新的電鍍廢水排放標準，再采用一些常規(guī)傳統(tǒng)的電鍍廢水處理技術(shù)已遠遠達不到要求，必須結(jié)合各廠實情，選擇采用一些先進可靠，經(jīng)濟實用的廢水處理多元化組合技術(shù)，真正實現(xiàn)達標處理水循環(huán)回用零排放或微排放。為了達到上述目的，應(yīng)注意以下幾點：
（1）堅持分質(zhì)分流預(yù)處理原則
電鍍廢水成分復(fù)雜，種類繁多，必須針對廢水特性，針對性采用各自有效的預(yù)處理技術(shù)，如：氰化物為強絡(luò)合劑，與許多重金屬生成牢固的絡(luò)合物，在一般情況下，使重金屬離子無法析出沉淀，故必須先采用二級氧化破氰法進行預(yù)處理；對廢水中含有腐殖質(zhì)等其他絡(luò)合劑的廢水，在中和沉淀前，也要采用預(yù)處理；鎳離子是一種堿化度較高的離子，從理論上看，要達到pH值10.22才能完全析出沉淀，而由于鋅、鉻、錫、鉛、鎘、鋁等金屬均為兩性金屬，在pH值10.22時，這些金屬氫氧化物沉淀物又會重新溶解，故含鎳廢水必須單獨處理，其中：采用大孔116弱酸性陽樹脂的“雙陽柱全飽和串聯(lián)流程”的離子交換法，效果較好；也可采用膜分離技術(shù)，而對廢水中上述各種兩性金屬離子，要嚴格控制pH值，實行分段沉淀；又如：六價鉻在堿性下生成溶于水的鉻酸鹽，不會沉淀析出，必須先酸化還原成三價鉻再堿化沉淀；對廢水中有些顆粒小、不易沉淀的，則需加入絮凝劑輔助沉淀生成。實踐表明，分質(zhì)分流預(yù)處理是確保電鍍廢水達標處理與循環(huán)回用的重要環(huán)節(jié)。因而，電鍍廢水在總體設(shè)計上至少要分為含鉻、含鎳、含氰電鍍廢水體系與一般電鍍廢水體系，如：生產(chǎn)工藝上產(chǎn)生含氮磷較多的，也應(yīng)對氮磷廢水進行分質(zhì)分流預(yù)處理。
（2）堅持采用多元化先進組合處理技術(shù)
實踐表明：電鍍廢水單靠一、二種處理技術(shù)根本無法全面達標，因為一種技術(shù)往往有其局限性，達不到理想的效果，更不能實現(xiàn)處理水全面循環(huán)回用零排放，必須發(fā)揮多種治理技術(shù)的長處來實現(xiàn)各類電鍍廢水的有效處理和循環(huán)回用。從目前來講，選擇多級物化加多級生化，再選擇一些特定的深度處理技術(shù)，可以實現(xiàn)達標處理及循環(huán)回用。
（3）堅持資源回收利用和閉路循環(huán)
從定性的角度看，所有鍍種的鍍后清洗水經(jīng)富集濃縮后，均可回用于電鍍生產(chǎn)。因此，要加強鍍后回收工作，采用逆流漂洗、超聲波清洗、噴霧清洗及濃縮蒸發(fā)等手段，盡量減少清洗水量，提高鍍液回收濃度，有利于資源再利用。
對一些成分比較簡單的廢水，可采用UF－RO納濾－反滲透方法實現(xiàn)電鍍液回收及廢水閉路循環(huán)回用零排放。
對一些因重金屬離子過多而報廢的鍍鉻液可采用DJ001大孔陽樹脂進行凈化處理，也可采用CS－3鍍鉻液重金屬雜質(zhì)凈化劑，均可使報廢鍍鉻液再生復(fù)用。
（4）重金屬沉淀劑的選擇
電鍍廢水中因含有多種重金屬離子，因此，采用化學(xué)沉淀法作為預(yù)處理，仍是目前最常用的方法之一。據(jù)報道，日美等發(fā)達國家電鍍廢水中預(yù)處理90%以上仍采用化學(xué)法，其原理是：通過加入沉淀劑使溶解狀態(tài)的重金屬轉(zhuǎn)為不溶于水的重金屬化合物，再進行固液分離，達到去除重金屬的目的。目前，選用最多的沉淀劑有液堿、石灰、硫化物及高分子重金屬捕集沉淀劑等。
采用石灰做中和沉淀劑的優(yōu)點是：價廉來源廣，成本低；缺點是：污泥多。由于目前電鍍污泥已要求作為“危廢”送有資質(zhì)單位統(tǒng)一處置，處置費高達數(shù)千元/噸污泥，因此，選用中和劑要考慮污泥產(chǎn)生量，如：采用液堿價格高些，但污泥少得多。
加入硫化物沉淀劑使廢水中重金屬離子生成硫化物沉淀除去，該法優(yōu)點是：重金屬硫化物溶解度比其他氫氧化物的溶解度更低，而且反應(yīng)的pH值在7~9之間，處理后的廢水一般不用中和，且價格便宜，適用范圍廣；缺點是：硫化物沉淀物顆粒小，易形成膠體，對固液分離帶來困難，硫化物沉淀劑本身在水中殘留，遇酸產(chǎn)生硫化氫臭氣體，產(chǎn)生二次污染。目前，英國學(xué)者已研究出改良型硫化物沉淀法，效果較好。
重金屬捕集劑，這是一種新型的捕集劑，主要分為無機和有機兩大類，其中：膨潤土、天然沸石屬于無機化合物。膨潤土是以蒙脫石為主要成分的粘土，具有吸水膨脹性好，比表面積大，具有較強的吸附能力，且價格便宜；缺點是：難以再生。天然沸石對重金屬廢水的處理比膨潤土具有更大的優(yōu)點，沸石是含網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的鋁硅酸鹽礦物，其內(nèi)部多孔，比表面積更大，具有吸附和離子交換雙重作用，可將重金屬離子濃度濃縮提高30倍，去除率高，又容易再生。
高分子重金屬捕集沉淀劑（DTCR），這是一種先進的有機螯合重金屬沉淀劑，具有國際先進水平，該產(chǎn)品在常溫下能與廢水中的銅、鎳、鋅、銀、三價鉻、錳、鉛、鎘、汞等各種重金屬離子迅速反應(yīng)生成不溶于水的螯合鹽。該沉淀劑方法簡單，去除效果好，甚至在含有EDTA、檸檬酸等絡(luò)合劑的情況下也能發(fā)揮良好的去除作用，適用范圍廣，無二次污染，污泥含水率低，污泥便于回收；缺點是：價格略偏高。該產(chǎn)品是由陜西福天寶環(huán)保科技有限公司開發(fā)的專利產(chǎn)品，在蘇州有銷售點。
（5）氮磷的去除
電鍍生產(chǎn)中會使用氨氮及磷酸鹽，如：鍍前堿性除油中一般均采用磷酸三納作為鈣鎂離子封閉劑，除油效果好，在有些無氰鍍鋅中使用大量氯化銨，在其他工藝上也會用到氮磷，目前氮磷的治理在電鍍企業(yè)中屬于一個難點，尤其太湖流域地區(qū)對氮磷的控制極嚴，治理難度大。
磷酸鹽一般可用鈣、鐵、鉛，使其生成不溶性的沉淀物，經(jīng)分離后去除，而氨氮一般無特效方法，只能靠生化處理，但反應(yīng)時間長，占地面積大。筆者針對氨磷混合廢水的治理，在有關(guān)教授的啟發(fā)下，開展大量試驗，已獲得成功。已在本集團有關(guān)化工廠創(chuàng)新應(yīng)用一種FS固化劑和FS調(diào)節(jié)劑，在達到一定摩爾比情況下，可迅速使氨氮與磷酸根生成溶度積很小的不溶于水的穩(wěn)定沉淀物（MAP），一般去除率在95%以上，經(jīng)固液分離后，還含有微量氮磷的廢水再進行生化處理，這樣就容易多了，完全可達標。
對于濃度不高的單純性氨氮廢水也可采用折疊加氯新技術(shù)，可大幅度降低氨氮濃度，該法已在許多單位取得實效。
（6）生物處理技術(shù)
近年來，經(jīng)過改良后的各種微生物處理技術(shù)在電鍍廢水中廣泛使用，從總體上講，靠厭氧菌、兼氧菌或好氧菌以及其他特殊微生物來分解消耗電鍍廢水中的有機物及重金屬，已成為電鍍廢水處理重要的組合技術(shù)之一，如：利用微生物本身的化學(xué)結(jié)構(gòu)及成分特性來吸附水中重金屬離子的生物吸附法；利用微生物或其產(chǎn)生的代謝物進行絮凝沉淀的一種生物絮凝法；利用微生物將可溶性重金屬離子轉(zhuǎn)換為不溶性化合物而去除的生物化學(xué)法，對重金屬去除率最高達99.6%~99.9%；又如：采用CHA生化法，培菌溫度在5度以上，不需加溫，菌活性增強，菌廢比提高到1∶100~150，處理成本2元/噸水，污泥少，投資低，但要求運行在中性條件下；缺點是母菌培養(yǎng)較難。
（7）有關(guān)固液分離及濃縮技術(shù)
①膜分離技術(shù)
膜分離法是利用高分子所具有的選擇性進行物質(zhì)分離的技術(shù)，包括電滲析、反滲透、膜萃取、超過濾等。
用電滲析法處理電鍍廢水，處理后廢水組成不變，有利于回槽使用，含銅、鎳、鋅、鉻等廢水都適用電滲析處理，已有成套設(shè)備出售。
反滲透法作為最為成熟的高效分離技術(shù)，已大規(guī)模用于鍍鋅、銅、鎳、鉻的漂洗水和混合重金屬廢水處理，反滲透處理電鍍廢水一般選用：MBR超濾－納濾－反滲透的組合技術(shù)，可截留去除所有鹽類，有機物和重金屬，截留去除率可達99.5%以上。如：2008年8月，廈門威士邦膜科技公司已為廈門路達公司率先在全國建立四套UF－IO反滲透處理系統(tǒng)，實現(xiàn)廢水循環(huán)回用零排放，年節(jié)水2萬噸，回收鎳5噸，節(jié)約20萬元化學(xué)法處理費，年節(jié)支增效100萬元。
從目前電鍍廢水處理發(fā)展趨勢來看，膜分離已成為電鍍廢水深度處理循環(huán)回用與零排放的關(guān)鍵技術(shù)之一。
嘉興市循環(huán)經(jīng)濟研究院等單位開發(fā)一種高分子薄膜分離加萃取劑的組合技術(shù)，實現(xiàn)電鍍重金屬回收利用及廢水零排放，該方法先采用二級膜分離，使廢水濃縮100倍，濃縮液經(jīng)特殊研制的萃取劑濃縮分離的重金屬再回收利用，實現(xiàn)變廢為寶，該技術(shù)已投用一年多，效益十分明顯。
②電滲析離子交換纖維法
北京理工大學(xué)協(xié)助廣東江門有關(guān)單位，在電滲析器的隔膜之間裝填離子交換纖維，代替顆粒樹脂，作為去離子隔膜間的填充物，從而將電滲析與離子交換的兩大優(yōu)勢有機結(jié)合起來，為資源回用及零排放創(chuàng)造了條件。
③電磁絮凝沉淀加速器
該專利產(chǎn)品利用電磁場對絮凝晶格和結(jié)晶水的綜合作用，消除n電位，釋放水分，使絮體很快成為不含結(jié)晶水的大顆粒固體，迅速從水體中分離出來，使污泥含水率大幅度降低，由于未加任何化學(xué)藥劑，處理后水質(zhì)無二次污染，同時具有殺菌滅藻等作用，處理效率高，占地小。
三、關(guān)于零排放定義與零排放實踐
電鍍企業(yè)在環(huán)境管理上的最高目標，是實現(xiàn)資源循環(huán)回用零排放。從學(xué)術(shù)理論上看，所謂“零排放”是指：無限地減少污染物排放直至為零的活動。但就其過程來看，在生產(chǎn)中，資源能源的轉(zhuǎn)換都遵守能量守恒定律和物質(zhì)不滅定律，資源轉(zhuǎn)換不可能實現(xiàn)100%的轉(zhuǎn)換。因此，美國一個學(xué)者認為：零排放不是不排污，不是簡單意義上的數(shù)學(xué)概念，容許極少量達標處理水排放，一個電鍍企業(yè)如能實現(xiàn)95%以上的達標處理水循環(huán)回用即可認為“零排放”。
從當前國內(nèi)外許多報道來看，電鍍企業(yè)已實現(xiàn)零排放的例子很多，甚至有的單位零排放實踐后認為：采用“零排放”技術(shù)比“達標處理”技術(shù)在投資上與處理成本上相差無幾，應(yīng)當說零排放是電鍍企業(yè)的發(fā)展方向。
四、結(jié)束語
綜上所述，電鍍企業(yè)面對復(fù)雜艱巨的廢水處理提標改造工程，必須要堅持科技創(chuàng)新，轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)治污模式，拋棄單純的“達標排放”設(shè)計思路，必須提高起點，通過積極的源頭減污，有效的管理減污以及先進的末端治理多元組合技術(shù)，全面推廣清潔生產(chǎn)工藝，大力發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟，加強資源回收利用，實現(xiàn)閉路循環(huán)零排放，這是所有電鍍企業(yè)的發(fā)展方向與奮斗目標。實踐也證明，只有借助創(chuàng)新的技術(shù)工藝，積極的治污模式，我國電鍍企業(yè)才能真正走出電鍍廢水的污染困局。
