电镀废水“零排放”的应用及常见难题
近年来，我国电子、机械、汽车等行业发展迅速，镀件需求量大，带动了电镀行业的快速发展。我国电镀企业约有2万家，每年排放大量污染物，其中含重金属废水约4亿吨，固体废物5万吨，酸性废气3000亿m3。为此，电镀行业已成为世界三大污染物之一。因此，国家急需一种能实现废水“零排放”的工艺，以满足国家环保发展，同时也能提高企业本身的经济效益。
首先我们要了解电镀废水“零排放”的概念。顾名思义，“零排放”就是不排放，不向环境中排放任何污染物，实现资源的循环利用。它源于美国1972年提出的1985年实现电镀废水“零排放”的计划。1978年美国电镀协会40号计划中提出的漂洗工序“闭环循环工艺”，就是“零排放”的具体实现。在实际生产过程中，物质不可避免地会进入环境，因此从理论上讲，真正实现废水“零排放”是不可能的。所以我们只能退而求其次，尽最大努力使电镀废水接近“零排放”。
其次，目前电镀废水处理技术按生产工艺可分为前处理废水、镀件清洗废水、后处理废水及废液等。根据我国电镀废水处理规范，电镀废水通常采用收集分流的方式处理后再进行综合处理。目前采用的处理技术主要有以下几种：
（1）化学法：目前全球近80%的电镀废水采用化学方法处理，主要工艺有酸碱中和、化学沉淀、氧化还原等。化学法简单可靠，但产生大量污泥，如果能做到精准投加、严格管理，还可实现废水的选择性回用。
（2）生物法：生物处理技术包括生物化学法、生物絮凝法、生物吸附法、植物修复法等，常用于去除废水中的有机物、氮磷、悬浮物等污染物。由于电镀废水中的重金属离子及某些有机物对微生物有抑制或杀灭作用，目前尚无稳定有效的微生物菌株直接处理电镀废水，通常需先用物理、化学方法进行预处理，然后才能进入生物处理系统。
（3）膜处理：利用膜分离技术回收废水中的重金属和盐类，减少废水排放量，提高废水回用率。但该技术产生的浓水仍需进一步处理。目前相当一部分企业采用外购处置或蒸发浓缩作为处理方式。
（4）离子交换法：离子交换技术已成为有效处理电镀废水、回收某些高价值金属的重要手段，也是电镀废水闭环循环的重要组成部分。在处理低浓度金属废水时，离子交换法在处理效果、运行成本等方面比化学法更有优势。
（5）电渗析技术：在直流电场作用下，离子迁移通过选择性离子交换膜，从而将电解质离子从溶液中部分分离出来。这个过程叫做电渗析，常用于工业用初级纯水的制备和从工业残液中回收有用成分。
（6）电吸附技术：电吸附是利用带电的电极表面吸附水中的离子和带电粒子，使溶解在水中的盐类及其他带电物质在电极表面富集浓缩，达到水质净化除盐的目的。它与电渗析技术相比，对进水水质要求较低，具有产水量高、脱盐程度适中、操作维护简单、能耗低、稳定性好等特点。
（7）蒸馏浓缩法：蒸发技术的本质是形成水蒸气的过程，根据所用能源、设备和工艺的不同，可分为多效蒸发、多级闪蒸、蒸汽压缩蒸发（MVR）等。蒸馏浓缩工艺通常用于膜处理后的浓缩液处置，浓缩液中的水分被蒸发，溶液中的重金属和盐类最终结晶出来，蒸发出来的晶体随后出售或交由第三方进行安全处置。
此外，处理电镀废水还采用电凝聚、电解、EDI（电去离子）技术等。实际工程中通常采用多种技术对废水进行分级处理、回用，提高废水回用率。详见下图。
我国电镀清洗工艺大多为逆流漂洗工艺，耗水量大。镀件清洗废水是电镀废水的主要来源，由于其污染物成分与镀槽溶液相同，杂质极少，可循环使用[19]。这方面的专利较多，有相当一部分已在实践中应用。如某公司在镀槽后的回收槽两侧及若干个清洗槽内安装了自动微雾化注水装置，回收槽内的回收液可及时补充至原镀槽中，再补充蒸发产生的微量水，从而实现电镀清洗废水“零排放”。
另外，镀件清洗废水经分类收集后，采用膜技术、电化学技术等技术进行分离浓缩后，产生的浓缩液与原镀槽溶液成分相同，可再次返回使用。将净化水作为电镀清洗水循环使用，使水、镀液离子、试剂全部回收，达到电镀清洗废水“零排放”的目的。例如，20世纪70年代美国、日本等国家采用的“逆流漂洗-离子交换-蒸发浓缩”组合工艺，我国20世纪70年代中后期采用的“逆流漂洗-离子交换或逆流漂洗-薄膜蒸发”工艺，以及近年来在国外和台湾兴起的电渗析技术，以及我国已开始流行的线边处理技术，均可实现清洗废水“零排放”。该工艺的本质是闭环循环工艺型无排放处理，采用该工艺，大部分电镀清洗废水可实现“零排放”，特别是含有稀有、贵金属（如金、铑、钯）的电镀清洗废水，回收价值高，企业愿意投入资金。
我们通常所说的电镀废水，一般是指近年来我国各地加快建设电镀工业园区，有利于电镀企业集中管理。但由于电镀废水来源广泛、成分复杂，目前常用的膜处理技术只能得到可回用的纯水，产生的浓缩液不能直接回用。目前主要采用外购或蒸发浓缩的方式处理，只是排放方式的改变，不能称之为“零排放”。
中德金属生态城位于广东省揭阳市揭东区玉滘镇，是我国首个电镀园区废水“零排放”项目，总设计规模为/d，采用德国“机械负压蒸发”、美国陶氏组合膜浓缩、领先的预警及自动控制系统技术，废水回用率达99.6%，处理后的金属固废可再次回用。园区内无排污口，实现废水“零排放”，对我国目前新兴的电镀园区建设具有一定的借鉴意义。该项目对废水“零排放”及重金属回收利用有解决方案。
该项目一期产能为5000t/d，于2015年投入运行，运行过程中因废水电导率高，膜系统产能不足导致MVR蒸发母液无法完全结晶，项目后续投入大量资金增加膜系统产能，以彻底实现废水“零排放”。
但电镀废水“零排放”也存在诸多问题。首先是投资大、运行成本高，考虑到前端预处理和后端蒸发系统的投资，处理1m3水的折旧和利息高达20多元，对于日处理废水量达3500万元的企业来说，一年的处理费用就达3500万元。再加上蒸发结晶成分复杂，无法再利用，危废处理成本达3000~4000元/t，这些都进一步阻碍了“零排放”项目的推广。浓缩系统投资及运行成本分析见下图：
其次，废水“零排放”项目还面临集成度低、运行不稳定的问题。事实上，国内已建成的废水“零排放”项目（包括但不限于电镀废水）不少，但大部分项目无法稳定运行，存在不断转型的问题，如前文提到的中德金属生态城。大部分“零排放”项目运行存在的问题集中在预处理、逐级浓缩、盐分离、蒸发结晶等环节，主要根源在于预处理，包括膜作为预处理的工艺段。在预处理阶段，电镀废水分类收集不彻底，管理不到位，阻碍了后期精细盐分离的实现，浓缩蒸发产生的晶体无法转化为资源外输，系统集成度低。
现有的除油、除浊、脱色等预处理工艺效率低、不稳定；生化处理也局限于有限的菌种、催化氧化等技术，运行成本较高；浓缩工艺所采用的专用反渗透膜、电渗析等还不具有通用性；多效蒸发、MVR等蒸发结晶设备的稳定、高效、低成本运行还有很大的提升空间。
针对以上问题，我个人认为从以下几点入手可能会有很好的效果：
（1）对于电镀等重污染行业，“零排放”应作为环保管理的最高目标。目前废水“零排放”处理技术尚不成熟，运行成本较高，应以满足达标排放为重点，分阶段逐步提高电镀废水回用率。
（2）应协调清洁生产与末端治理的关系，推广发展电镀废水闭路循环、零排放技术，从源头减少污染排放，降低环保投资和运行成本。
（3）电镀废水“零排放”工程应定位于资源化利用，特别是区域资源化利用，在资源化利用的基础上逐步实现设备和系统集成。
（4）加大耐盐菌等特种菌的理论研究和应用力度，对新技术、新材料、新设备的引进给予政策和资金支持，鼓励企业创新。
毕竟大量的资金投入和后续的维护并不是小型电镀企业能够承受的，只能通过不断的研究降低废水处理成本，并依靠国家政策的支持，两者缺一不可。