电镀废水资源化利用的工艺介绍

电镀废水含有重金属离子（如 Cr³⁺、Ni²⁺、Cu²⁺、Zn²⁺等）、酸 / 碱、有机物及络合剂（如 EDTA、氰化物），其资源化利用核心是分离回收重金属、水及有价值的化学药剂，同时实现 “零排放” 或达标排放。以下是主流工艺及技术路线介绍：

一、预处理：破络与分质分流

1. 分质收集与分流

• 目的：避免不同镀种废水混合导致成分复杂化，提高回收效率。
• 分类：
  • 含铬废水（Cr⁶⁺/Cr³⁺）、含镍废水（Ni²⁺，可能含络合剂）、含氰废水（CN⁻，需单独破氰）、混酸废水（H₂SO₄、HCl 等）、前处理废水（油脂、表面活性剂）。
• 技术：通过管道标识、阀门控制实现分质收集，例如含镍废水与含铜废水严格分开，避免离子交叉污染。

2. 破络处理

• 适用场景：电镀废水中的重金属常与络合剂（如 EDTA、酒石酸盐）结合，形成稳定络合物，需先破络才能有效去除。
• 方法：
  • 化学破络：投加硫化钠（Na₂S）生成硫化物沉淀，或用次氯酸钠（NaClO）氧化破络（如破氰）；
  • 高级氧化：芬顿氧化（H₂O₂+Fe²⁺）、臭氧（O₃）或紫外（UV）催化，破坏络合键，释放游离重金属离子。
• 案例：某电镀厂对含 EDTA-Cu²⁺废水投加 Fe²⁺和 H₂O₂，控制 pH=3-4，反应 30min 后，Cu²⁺去除率达 98%。

二、重金属资源化回收技术

1. 离子交换法

• 原理：利用树脂对特定重金属离子的选择性吸附（如螯合树脂对 Ni²⁺、Cu²⁺的高亲和力），实现离子分离。
• 工艺：
  • 树脂选型：
    • 含镍废水：选用亚氨基二乙酸型螯合树脂（如Tulsimer® CH-90 、Dowex M-4195），吸附 Ni²⁺后用 HCl 或 H₂SO₄再生，得到高纯度 NiCl₂/NiSO₄溶液，可回用于镀槽；
    • 含铬废水：先将 Cr⁶⁺还原为 Cr³⁺（用 NaHSO₃），再用阳离子树脂吸附，或直接用阴离子树脂吸附 Cr₂O₇²⁻/CrO₄²⁻。
  • 优势：回收液纯度高（金属离子浓度≥10g/L），可直接回用，树脂寿命长（3-5 年）。

2. 膜分离技术

• 纳滤（NF）/ 反渗透（RO）：
  • 原理：利用膜的孔径筛分和电荷排斥，截留重金属离子（如 Ni²⁺、Cu²⁺），清水（电导率≤100μS/cm）回用于清洗工序。
  • 流程：废水经预处理（去除悬浮物、油类）→ 纳滤浓缩（浓缩倍数 5-10 倍）→ 浓缩液蒸发结晶（得到金属盐），透过液进入 RO 系统进一步净化。
  • 案例：某五金电镀厂采用 NF-RO 组合工艺，水回用率达 70%，浓缩液经蒸发得到 NiSO₄・6H₂O，纯度≥99%。
• 电渗析（ED）：
  • 适用于高盐废水（如镀锌钝化废水），通过离子交换膜分离 Na⁺、Cl⁻，回收酸 / 碱（如 HCl、H₂SO₄），同时富集重金属离子。

3. 电解法

• 原理：通过电极反应，重金属离子在阴极还原析出（如 Cu²⁺+2e⁻→Cu），直接得到金属单质（铜、镍等）。
• 工艺：
  • 含铜废水→调节 pH=1-3→进入电解槽（钛基镀铂电极），电流密度 10-30A/m²，电解后 Cu²⁺浓度从 500mg/L 降至≤5mg/L，阴极回收金属铜（纯度≥99%）。
• 优势：无二次污染，金属回收率高，适合高浓度单一金属废水（如电镀槽液更新废水）。

4. 蒸发结晶与盐分离

• 适用场景：处理高盐废水（如镀锌、镀铜后的清洗废水，盐分≥10g/L）。
• 工艺：
  • 多效蒸发（MVR）：废水经预热后进入蒸发器，蒸发冷凝水（电导率≤50μS/cm）回用于生产线，浓缩液冷却结晶，分离出金属盐（如 NiSO₄、CuCl₂），可作为化工原料出售。
  • 盐分类结晶：利用不同盐类溶解度差异（如 NaCl 与 NiSO₄在不同温度下的溶解度变化），分步结晶分离，避免杂盐混合。

三、水资源回用与零排放

1. 多级过滤 - RO 回用系统

• 流程：
  预处理后废水→石英砂过滤→活性炭吸附（去除有机物）→保安过滤器（5μm）→RO 膜（脱盐率≥98%）→回用水池（水质达《电镀水污染物排放标准》（GB 21900-2008）表 2 标准，即电导率≤150μS/cm，重金属离子≤0.1mg/L）。
• 回用场景：回用于镀件清洗、配槽用水（需根据水质调整，如 RO 产水可用于镀锌清洗，而镀铬配槽需更高纯度的去离子水）。

2. 零排放（ZLD）工艺

• 目标：将所有废水转化为回用水和固体废弃物，实现 “零排放”。
• 核心技术：
  • RO 浓水（盐分 5000-10000mg/L）→ 电渗析（ED）进一步浓缩至 20000-30000mg/L→ MVR 蒸发→ 结晶干燥→ 工业盐（如 Na₂SO₄、NaCl），满足《工业盐》（GB/T 5462-2015）标准后外售或合规处置。

四、污泥与副产物处理

1. 电镀污泥减量化与金属回收

• 污泥来源：化学沉淀产生的氢氧化物污泥（如 Cr (OH)₃、Ni (OH)₂）、离子交换树脂再生废液沉淀污泥。
• 处理路线：
  • 湿法回收：污泥酸浸（H₂SO₄）→ 过滤除杂→ 萃取（如 P204 萃取分离 Fe³+/Ni²⁺）→ 反萃→ 蒸发结晶得到金属盐；
  • 火法冶金：污泥干燥后烧结（800-1000℃），形成金属氧化物，再通过还原工艺（如碳热还原）回收金属。

2. 废酸 / 废碱再生

• 酸回收：采用扩散渗析 + RO 工艺，从废酸液（如退镀废盐酸）中分离 HCl 和重金属离子，HCl 浓度可恢复至 8%-10%，回用于酸洗工序。
• 碱回收：含氰废水破氰后的废碱液（NaOH），通过蒸发浓缩去除盐分后，调整浓度至 20%-30%，回用于碱洗工序。

五、工艺选择与优化建议

1. 分质处理优先：按镀种、污染物类型分流，例如含氰废水先破氰，含铬废水先还原 Cr⁶⁺，避免不同离子相互干扰。
2. 组合工艺增效：
   • 高浓度单一金属废水（如镀镍槽液）→ 电解法直接回收金属；
   • 中低浓度混合废水→ 离子交换 / 膜分离回收重金属 + RO 回用清水；
   • 高盐废水→ MVR 蒸发结晶，实现水盐分离。
3. 智能化控制：通过在线监测（如 pH、电导率、重金属离子浓度）实时调整加药量、膜系统运行参数，降低药剂消耗 30%-50%。
4. 政策合规：确保工艺满足《电镀污染物排放标准》（GB 21900-2008）及地方标准（如广东 DB44/1597-2020），重金属排放限值（如 Ni²⁺≤0.1mg/L，Cr³⁺≤1.5mg/L）。

六、典型案例：汽车零部件电镀厂资源化实践

• 废水水质：含镍废水（Ni²⁺ 500-800mg/L，含 EDTA）、含铜废水（Cu²⁺ 300-500mg/L）、混酸废水（pH 1-2，盐分 15g/L）。
• 工艺路线：
  1. 含镍废水→破络（芬顿氧化）→ 螯合树脂吸附（Tulsimer® CH-90）→ 盐酸再生→ 回收 NiCl₂溶液（回用于镀镍槽），树脂出水 Ni²⁺≤0.5mg/L；
  2. 含铜废水→硫化钠沉淀→ 过滤→ 滤液经 RO 处理，清水回用于清洗（回用率 80%），浓水蒸发得到 CuSO₄・5H₂O；
  3. 含铜废水→超滤膜+精密过滤器+螯合离子交换塔（再生液做旋流电解），树脂吸附铜离子之后再生液经过电解装置形成铜板；
  4. 混酸废水→ 中和沉淀（Ca (OH)₂）→ 上清液经活性炭吸附→ RO→ 回用水（电导率≤100μS/cm）。
• 效果：重金属回收率≥95%，水回用率 75%，年节约水费及药剂成本 200 万元，污泥产生量减少 40%。

总结

电镀废水资源化利用需结合污染物特性、处理规模、经济性选择工艺，核心是通过分质分流、高效分离、循环回用实现 “重金属回收 + 水资源利用 + 固废减量化”。离子交换、膜分离、蒸发结晶等技术的组合应用，可在降低排放成本的同时创造经济效益，符合 “无废城市” 与循环经济发展趋势。