摘要：废水处理是电镀集中区建设成功的关键，政府和企业投入了大量的资源，但往往收效甚微。本文从电镀废水的特点、废水水质及处理能力现状出发，结合电镀废水处理工程设计特点、电镀添加剂等相关现状，分析废水处理效果波动的原因，希望对电镀废水处理的稳定达标有所帮助。
关键词：电镀废水；废水化学处理；电镀
中图分类号：TQ153、X522 文献编号：A 文章编号：1001-9677(2015)02-0015-03
电镀是制造业不可缺少的一环，但电镀业却是重污染行业，电镀废水中所含的重金属离子、有机物等物质对环境的危害极大，由于对电镀层的功能性、耐腐蚀性、装饰性的要求不同，工厂的管理水平、电镀工艺、所用药剂等也有很大差异，废水的成分、浓度都会有很大的差异，导致废水的处理效果出现波动。电镀废水处理的效果基本上与废水中所含化学物质的化学性质有直接关系。本文拟对可能导致废水处理效果恶化的原因进行分析，希望对稳定废水处理的经济性、可靠性有所帮助。
1、电镀废水的分类及化学处理方法
处理电镀废水的有效方法很多：化学法、物理法、物化法、生物法等。美国等发达国家早在20世纪60年代就已成功开发并应用了离子交换树脂法、电解法、电渗析法、反渗透法和薄膜蒸发法等。但每种处理电镀废水的方法都有其优缺点和适用范围。如贵金属电镀废水采用电解回收与除氰组合装置；镀镍废水采用反渗透装置，纯水制备采用离子交换装置；离子交换树脂法对废水混合的抗冲击性能差[1]，R/O更适合于槽边及废水深度处理，其浓水及膜洗水也必须经过物理、化学方法处理才能达标排放。电凝聚法对低浓度超标废水处理效果差，成本高[2]，必须几种方法联合使用才能见效。另外，从能耗、经济性角度考虑，化学法是一种可靠有效的方法。 欧美等发达国家大量电镀废水处理也采用化学法装置，国内外几十年的实践证明这是可行的[3]。事实上，由于电镀废水中各种因素的变量很大，电镀工艺的加工特性变化很大，目前尚无一种标准方法可以处理所有的电镀废水处理，应根据不同废水的具体水质和化学特性，选择合理的方法组合，有时甚至需要根据废水的性质，将其分为几种处理方式。特别是现在提倡电镀厂进入集中的电镀工业园区，对废水进行集中处理。如果不能明确区分污染源性质（不同水质的电镀废水），在废水处理工程设计时考虑到可能的变化因素，并充分论证调试，充分考虑负荷的影响，电镀集中区的形式可能会造成集中治理变成集中污染的后果[4]。 造成废水处理效果波动的原因分析如下：
1.1 质量分类不够彻底
（1）对电镀废水概念理解片面：电镀废水应包括镀前、电镀本身、镀后处理等所有工序产生的从工作现场排出的所有含有有毒有害物质的混合排水，包括地坪清洁水、滤料清洁水、混合设备冷却水等。除电镀漂洗水外，电镀工序中还有大量的滤料清洁水、槽水、老化槽液、退镀液、退镀废液等。与漂洗水相比，该类废水量虽不大，但浓度较高，处理难度较大，该类废水是电镀废水处理难以达标的原因之一[5]。 即使是《电镀废水处理工程技术规范(-2010)》、《电镀废水处理设计规范-90》、《电镀行业污染防治最佳可用技术指南(试行)(征求意见稿)》等各类电镀废水处理的国家标准、规范，也没有明确槽水和老化槽液的处理，或者只提及电镀混合废水而没有具体的处理方法。电镀厂的废水处理装置大多没有考虑电解退镀、化学退镀、化学镀老化废水等废水的处理相容性。由于这部分废水排放量虽少但浓度较高，有些人心存侥幸，随意排入废水处理系统，对废水处理的效果会造成很大的影响[6-7]。
（2）电镀加工工艺和加工产品的多样性、复杂性决定了电镀废水的复杂性。
同一种电镀工艺所用的化学药剂，其性质可能不同，甚至完全相反。例如在塑料电镀前的化学镀镍加速（也称脱粘）中，有人用5%硫酸，有人用10%盐酸或氢氟酸，有人用含有草酸、氟硼酸等有机酸的脱粘盐，甚至有人用3%氢氧化钠[8]。这些药剂的化学性质差别很大，甚至可能完全相反。因此，配套的水分离和污水处理工艺也必须采用不同的分离方法和不同的处理工艺，废水的分离和处理方法必须根据变化而变化，否则难以稳定达标。不同的电镀类型，污染物的性质及其对达标的影响不同，其废水处理难度也不同。例如镀锌钝化废水处理难度大，塑料电镀化学镍焦处理难度大。 铝合金电镀用镀锌液中既有螯合剂又有氰化物，LDS电镀用离子钯活化槽液中含有六价铬。
（3）电镀过程中每一步都会产生废水，如一般塑料电镀的基本工序：
除蜡—除油—亲水—粗化—中和—预浸—催化—脱胶—化学镍—盐酸酸化—结焦（或碱镍）—硫酸活化—酸铜—硫酸及过硫酸铵活化—半光亮镍、光亮镍、封孔镍—硫酸活化—铬酐活化—镀六价铬（镀三价铬）—封孔—剥挂。杂色工艺的工艺缸有：铜发黑、枪色、珍珠镍、代铬等，锌合金基体有碱铜镀层（氰化物镀铜），功能性电镀有微氰化物镀金、氰化物镀银、甲基磺酸镀锡； 镀锌工艺分为氰化物镀锌、锌酸盐镀锌、氯化物镀锌、硫酸盐镀锌、锌镍合金镀层等，镀后钝化有六价铬钝化、三价铬钝化、无铬钝化等，所选用的工艺不同，废水分类及处理方案也要有相应的改变；很多电镀厂在环评时，会从实际生产过程、所用的化学药品等进行改变，但污水处理方案、排水方案不变，导致废水处理成本增加，效果不佳。
（4）不同重金属离子的沉淀pH值不同，有些废水不能混合在一起沉淀，pH值较高（碱性）的金属离子反而会溶解。对于常见的铜、镍、铬、锌、银等重金属离子，其最佳pH值及能达到达标排放要求的范围见表1[9]。
在一些合金电镀工艺中，废水本身含有两种以上的重金属离子。例如，镍代用品中含有铜和锡，铬代用品中含有锡和钴，炮铜中含有锡和镍，黄铜中含有铜和锌。这种废水处理必须进行识别，必要时进行预处理。
（5）有机污染物分为两大类：一类是在主盐中起络合物或助剂作用的含碳有机物、含氮磷有机物等，其含量较大，对废水处理的影响较为明显；另一类是电镀液中的添加剂，一般为含碳、氮、磷、硫的各种改性有机物。它们在镀液中的含量较低，对化学重金属处理影响不大，但对COD、氨氮、总磷等指标有较大影响，或对SS、泡沫等的出现有不利影响，另外在物理或物化处理方法中可能对膜、树脂存在潜在的隐患，也必须引起足够的重视。 电镀中，对废水处理影响最大的化学品是各种络合物或能起络合作用的化学品，例如镀铜用的EDTA，镀镍用的柠檬酸钠，镀铜用的镀钾，无氰镀铜用的酒石酸、HEDP等[10-11]；含有络合剂的电镀废水必须单独进行预处理。
（6）对于混合废水，必须采用针对性处理，否则投加过多药物起不到任何作用。例如，含氰废水中若混入镍离子，传统的用次氯酸钠进行两步氰化物破坏，会消耗大量的次氯酸钠，而氢氧化镍会逐渐分解，导致污泥沉降不良，污泥上浮。而采用过氧化氢作为氧化剂，是一种经济有效的处理方法[12]。
（7）由于电镀工艺的多样性，如镀锌、镀铜、镀镍、镀铬、镀金、镀银、镀锡等，每种金属镀层（如镀铜）又可分为碱性镀铜（氰化物镀铜）、焦磷酸盐镀铜、酸性镀铜等。特别是许多合金镀层，如炮铜镀层，镀槽中不仅含有重金属离子，还含有各种络合剂、微量特殊添加剂等。络合剂和添加剂会干扰过渡金属离子的沉淀。
对于电镀工业园区，废水水质管理尤为重要。 ①目前，大部分电镀工业园区都有含氰、铬、镍的电镀废水、综合废水、酸碱废水、前处理废水等。但正如前文所述，同一类型电镀的废水不一定是均质的：例如含铜的碱铜废水、酸铜废水、炼铜废水的性质和处理方法就完全不同。例如同一种酸洗，有的用硫酸，有的用盐酸，甚至有的用甲磺酸、柠檬酸；同一种枪色电镀，有酸枪和碱枪工艺，前者用氟化物作络合剂，后者用焦磷酸钾作络合剂。 ②废水收集输送 不同厂家的同类型水集中在一条管道收集，混排责任不清，废水水质监测不到位，废水混排不及时、不易发现。 废水混排得不到有效控制，混排造成出水氰化物、铬含量经常超标，处理效果不稳定，运行成本较高[13-15]。
（8）电镀厂主要加工进口料，随着外界环境的变化，电镀工艺、镀种也可能发生改变，这种改变也会影响废水处理设施的运行。同一种污染物可以有多种来源：在电镀厂工作的人都知道，废水来源除了正常的生产漂洗水外，还有滤池清洗水、槽脚、处理槽液时的清洗水等。有时甚至污染物浓度发生变化，处理条件也要随之改变。例如，在正常的六价铬化学处理中，pH值是一个非常重要的因素，大部分资料（包括国外资料）只是笼统的说还原过程中的pH值在2.5~3.0之间，而实际上，如果六价铬浓度较高，需要较低的pH值（pH=1）才能保证反应完全[16]。由于电镀废水性质、成分多样，处理工艺复杂，处理效果波动较大。 如果不明确废水性质及可能产生的相互作用，不采取必要的预处理措施，很难保证废水处理系统稳定、高效运行。废水处理应根据电镀工艺、镀层类型、废水性质等进行充分评估。
1.2 认知脱节
（1）袁世普认为，电镀行业存在一种不良现象：在知识结构上，工艺技术与废弃物处理脱节，能够融会贯通的专家并不多。一方面，从事工艺技术的人员对废弃物处理不熟悉，甚至在设计工艺布局时没有考虑废水的合理分离，导致混合废水处理成本过高；另一方面，专门从事废弃物处理的人员对电镀工艺技术不熟悉，不了解电镀废弃物的复杂性，因此简单地套用其他行业已有的方法。一些工程公司甚至有意无意地夸大某些技术的优点，以宣传其所谓的先进技术，而故意忽视技术本身的缺陷[17]。这种不良状态造成了很大的危害和经济损失，并严重污染了环境。废水处理的复杂性在于，每个电镀厂的工艺、排放量、要去除的物质浓度、地点等都不同，不可能用统一的模式来处理。 相反，需要了解流程、熟悉治疗方法和设备的人员共同努力，才能达到节省资金、取得良好效果的预期目标。
（2）传统电镀生产单位、电镀添加剂研发生产单位、电镀废水处理设计运行单位往往互不相干、各自为政，客观上导致不能保证电镀废水处理效果达标。特别是电镀添加剂生产单位往往以商业技术秘密为由，不愿公开其中化学药品的成分和性质，甚至故意误导用户。例如，目前提倡的氯化物基三价铬电镀技术，含有大量的有机络合剂（虽然其络合能力相对较弱）和氨氮，在镀层性能、废水处理效果、难度、环保效益等方面，与传统工艺相比并无优势。添加剂公司都宣称加碱沉淀重金属就够了，一味强调其取代了污染严重的六价铬，用毒性为六价铬百分之一的三价铬，就能降低重金属含量几倍； 可以提高电流效率、节约能源，但对于大量使用络合剂而导致的废水处理难度增加，以及大量氨盐造成水体富营养化的风险却只字未提。
（3）电镀废水处理工程设计、施工单位对电镀溶液的化学成分不熟悉，也是造成废水处理设施运行效率差、波动大的重要原因。如果在初始设计时没有把镀层种类、镀液成分作为重点考虑因素，环保设施的运行就达不到设计要求。多数工程公司擅长某一处理技术，会刻意夸大其作用，殊不知每种方法都有其优缺点。没有一种方法可以处理所有的电镀废水，应在充分研究电镀污染物的来源、种类、性质的基础上，合理组合采用技术可行、经济合理、操作简便、效果可靠的多种污染处理方法。
电镀厂复合型人才建设薄弱。如前文所述，电镀废水处理稳定达标难度很大，处理过程中变数因素较多，国内大部分中小型电镀厂技术人员环保意识淡薄，对于清洁生产、分质分流、减少泄漏等有利于减少生产过程污染物产生、降低终端处理难度的管理措施落实较为被动，而电镀厂废水处理技术人员对电镀化学品、电镀工艺流程等也较为陌生。
2. 结论
确保电镀废水处理稳定达标，需要在充分识别废水性质的基础上，对废水进行分离、分别处理。要彻底区分废水性质，需要电镀厂工艺人员、污水处理工程设计技术人员、药品开发技术人员共同努力。现在国家正在推广电镀园区，即各种不同类型的电镀在同一废水处理系统中。如果不能很好地识别上述各种变异因素，对污水处理的设备、设施、人员、环保管理措施等都是一个更大的挑战；如果做不好，就会适得其反，把分散污染变成集中污染。综上所述，确保电镀废水处理稳定达标，需要电镀厂、污水处理措施设计建设、环保管理、复合型人才等多方面的配合，是一个系统工程。 特别是在目前鼓励建设电镀工业园区的形势下，在确定废水性质的基础上，应细分出各种专业表面处理小区：如钢铁磷化发蓝、铝氧化、塑料电镀、钢铁镀锌、贵金属电镀等。园区建设是一个系统工程，至少包括技术、机制、管理、生态环境、如何适应产业链发展、人才培养等各方面。环评中污水处理项目的设计，需要有电镀专家、污水处理专家、电镀添加剂专家的审查评价意见，只有从源头把控，才能确保电镀废水处理经济可行、稳定达标。