電鍍廢水治理和回用技術研究

郭 澄

（浙江創世紀環?？萍加邢薰?，浙江 杭州 311000）

引言

電鍍工業在我國發展迅速，為眾多制造業提供關鍵的金屬表面處理服務，增強了產品的抗腐蝕性、耐磨性和美觀性。然而，電鍍生產過程中會產生大量廢水，這些廢水中含有銅、鎳、鉻、鋅等重金屬離子，以及多種有毒有害的有機物和無機物，如果直接排放到環境中，將對土壤、水體以及生物造成長期的危害。

近年來，隨著我國環保法律法規的不斷完善以及全社會對生態環境保護重視程度的不斷提高，電鍍行業也面臨著日益嚴格的環保監管壓力。因此，如何高效、經濟地對電鍍廢水進行處理，并實現廢水的資源化回用，已經逐漸成為電鍍行業和環境保護科技領域亟待解決的關鍵問題。

1 電鍍廢水治理和回用的必要性

1.1 法規遵循與企業責任

電鍍行業在生產過程中會產生大量廢水，且這些廢水中含有各種有害物質，如果直接排放，不僅會嚴重污染環境，還可能對人類健康造成威脅[1]。從法規遵循的角度看，各個國家對于廢水排放都有明確的標準和要求，如果企業不遵守這些法規就會受到相關法律的制裁，如罰款、停產等。此外，隨著公眾環境保護意識的不斷增強，企業的環保責任也在日益加重。如果企業不能有效地治理電鍍廢水，可能會遭到社會輿論的指責，從而影響企業形象和市場競爭力。而通過對電鍍廢水進行治理和回用，不僅可以避免對環境造成的污染，還可以節約水資源，同時還能夠提高企業的生產效率。因此，電鍍行業廢水的治理和回用不僅是法規的要求，更是企業履行社會責任的必要之舉。

1.2 促進成本節約與效率提升

廢水回用技術在現代工業中扮演著越來越重要的角色，特別是在水資源日益緊張的情況下，廢水回用可以顯著地減少企業對新鮮水的依賴。由于新鮮水資源的獲取和處理需要一定的成本，而這部分成本可以通過廢水回用技術得到明顯降低。水資源的節約也意味著企業在水供應不穩定的情況下，如干旱或水資源短缺時，能夠保持持續和穩定的生產。廢水中的有用物質，如金屬和其他化學物質，可以利用特定的處理和分離技術進行回收，而且這些被回收的物質可以再次進入生產流程，從而節省了購買新原材料和處理廢棄物的費用。因此，廢水回用技術能夠為企業帶來雙重的經濟效益，不僅可以降低水資源和原材料的成本，還能夠提高企業的生產效率和經濟效益，所以投資廢水回用技術是工業企業追求可持續發展和經濟效益的明智選擇。

1.3 推動技術創新與行業競爭力

技術創新與行業競爭力緊密相連，環保技術的發展是現代工業進步的重要推動力，尤其是在資源日益匱乏、環境問題日益突出的今天，擁有先進的廢水治理技術將成為企業保持和增強競爭力的關鍵，先進的治理和回用技術不僅能夠為企業帶來一定的經濟效益，還能推動整個行業的技術升級和創新。此外，通過技術創新，企業還有可能開發出新的產品或服務方式，為其帶來更大的市場份額。因此，電鍍廢水的治理和回用不僅是環境保護的需要，更是企業發展的必然選擇。從技術創新與行業競爭力的角度看，企業必須要重視并投入一定的資源進行研發和應用，才能在市場中保持領先地位，從而為未來的可持續發展創造更多的可能性，也為整個社會帶來更好的環境和更高的生活品質[2]。

1.4 有利于環境保護與可持續發展

電鍍工業作為現代制造業的重要部分，其廢水中含有多種有害物質和有機污染物，如重金屬、氰化物和酸堿性物質。如果這些廢水未經過適當處理直接排放到環境中，將對土壤、河流和湖泊造成嚴重污染，進而破壞生態平衡，危害生物多樣性和人類健康。由于受污染水體可能會成為飲用水源，可能進一步加重對人類的危害。所以通過采取有效的治理措施，不僅可以去除電鍍廢水中的有害物質，還可以回收有價值的原料，如金、銀和銅，從而進一步實現廢物的資源化利用。此外，廢水回用還可以大大減少企業對淡水資源的需求，減輕對環境的壓力，這種做法完全符合當今可持續發展的核心理念，即在滿足當代人需求的同時，也不會損害后代人的需求。因此，電鍍廢水的治理和回用不僅是環境保護的需要，也是實現工業可持續發展的關鍵。

2 電鍍廢水中的主要污染物

2.1 重金屬離子

電鍍廢水中的污染物種類繁多，其中重金屬離子尤為突出，如鉻、鎳、銅等。這些金屬離子的來源主要是電鍍過程中所使用的電鍍液和各種添加劑，當電流通過這些溶液時，金屬離子就會從陽極溶解。隨著電鍍過程的繼續，未參與反應的金屬離子便會隨廢水排放，進入水體，其中的鉻離子主要來源于酸性鉻鍍液和無氰鍍鋅液；鎳離子則來自于各種鎳鍍液；而銅離子則主要來自酸性銅鍍液和堿性銅鍍液[3]。這些重金屬離子對環境和生態系統的危害極大，一方面，這些離子在水體中不容易被降解，因而會持續累積，并進一步被生物攝取，導致生物體內的金屬濃度增加，對其生長發育產生了不良影響。另一方面，當這些金屬離子被人體攝入后，也會對人體健康造成嚴重地威脅，如神經系統損傷、出現肝臟和腎臟功能障礙等。因此，電鍍廢水中的重金屬離子污染已經成為目前環境保護工作的重要議題。

2.2 有機添加劑

除了重金屬離子外，電鍍廢水中還含有大量有機添加劑，這些有機添加劑可用于改善電鍍過程中的電鍍效果、提高鍍層質量和優化鍍層性能，包括亮光劑、平整劑、濕潤劑和穩定劑等。這些有機物的化學結構多種多樣，有些是長鏈有機化合物，有些則含有雜環結構。當電鍍液在使用過程中老化或達到使用壽命時，未反應的有機添加劑及其分解產物會隨著廢水排放出來，造成對環境的污染，而且這些有機物在自然環境中不容易降解，因而在水體中積累，影響了水體的生態平衡。同時，有些有機添加劑及其分解產物對水生生物還具有毒性，可能導致生物種群的結構發生改變，進一步影響生態系統的穩定性。更嚴重的是一些有機添加劑在長時間累積后，可能會滲透到地下水中，并進入飲用水源，從而對人體健康造成潛在的威脅。例如，某些有機物質疑似是致癌物質，長期攝入可能導致人體出現各種健康問題。

2.3 酸堿物質

電鍍企業在電鍍過程中，工作人員為了調整電鍍液的pH值、優化電鍍效果，經常需要添加一定量的酸或堿溶液。此外，電鍍前的表面處理，如脫脂、酸洗等步驟，也會使用大量酸堿溶液。酸堿物質的主要成分是電鍍及其前處理過程中使用的酸性或堿性化學品。隨著電鍍液的循環使用和老化，部分酸堿物質會喪失其活性，并隨著廢水排放到環境中。這些未得到中和的酸堿物質會導致水體pH值出現急劇地變化，進而對水生生物造成極大壓力，可能導致部分水生生物死亡。水體pH值的變化還會影響水中其他化學物質的形態和毒性，加劇水污染程度。酸堿性廢水對環境的危害不止于此，當酸性或堿性物質滲透到土壤中時，還可能改變土壤的pH值，破壞土壤結構，進而影響植物的正常生長。此外，強酸或強堿還會與土壤中的有機物質發生化學反應，并可能生成有毒、難降解的有機化合物，從而對土壤的生態系統造成長期地損害。因此，對酸堿廢水進行治理和回用既是環境保護的需要，也是電鍍產業可持續發展的必然選擇。

2.4 懸浮物

在電鍍過程中，由于部分化學反應的不完全、物料的磨損或操作不當，會產生大量的微小固體顆粒，這些固體顆粒懸浮在廢水中，形成了懸浮物。懸浮物的主要成分是電鍍工藝中使用的固體材料、添加劑和部分未反應的化學品，例如金屬鹽、穩定劑、緩蝕劑等，這些顆粒中可能包含金屬、有機物和其他化學物質，增加了廢水的復雜性和處理難度。

懸浮物對水質的危害主要表現為：首先懸浮物會遮擋水體，導致陽光不能射入，影響水中的光合作用，進而影響水生生態系統的平衡[4]。其次，懸浮物中可能含有有害物質，如重金屬和有毒有機物，這些物質可能會沉積在水底，對底棲生物造成毒害。最后，懸浮物會增加水的渾濁度，影響水體的美觀和使用質量。對于電鍍企業而言，懸浮物的存在不僅增加了廢水處理的難度，還可能影響電鍍產品的質量。

3 電鍍廢水治理和回用技術應用策略

3.1 重金屬去除處理

電鍍廢水中的重金屬是其主要的污染物，其去除是廢水治理的重要環節?；瘜W沉淀法是一種常用的重金屬去除方法，在具體操作中，可以加入硫酸鈉或氫氧化鈉等沉淀劑，使重金屬形成不溶性沉淀物，從而達到去除的目的。為了提高沉淀效果，可以控制反應的pH值，確保沉淀物的生成。此外，電化學處理也是一種有效的去除技術，通過施加外加電壓可以使重金屬離子在電極上析出，從而達到去除的目的。在實際應用過程中，操作參數，如電壓、電流、電解時間等都需要根據實際情況進行調整。離子交換技術則是利用離子交換樹脂吸附重金屬離子，進一步達到去除的目的。在實際操作中，需要選擇適當的交換樹脂，并控制其使用壽命，以確保去除效果。工作人員可以結合以上三種技術，制定出合理的處理流程，這樣不僅可以優化去除效率，還可以降低處理成本。在實際應用中，根據廢水的具體情況，可以靈活選擇和組合這些方法，確保達到理想的處理效果。

3.2 有機污染物的降解

有機污染物的降解是現代廢水治理的核心環節，不同的有機污染物因其性質和結構的差異，需要采取不同的處理方案來達到有效的降解效果。

好氧活性污泥法適用于生化性能好、濃度適中的有機廢水。通過微生物的代謝作用，將有機物轉化為二氧化碳和水。此方法成本相對較低，但需要較長的處理時間。厭氧消化法主要用于高濃度有機廢水的處理。該方法產生的沼氣還可以進一步用于能源回收。生物膜法是通過固定化的微生物，直接降解流經其表面的有機污染物，適用于處理含難降解有機物的廢水。臭氧氧化法適用于難降解和含有有害有機物的廢水處理。臭氧是一種強氧化劑，可以快速分解廢水中的有機物，但成本較高。Fenton反應是通過產生·OH來氧化有機物，適用于含色、味、難降解有機物廢水的處理。應用該方法時，需要注意控制廢水的pH值和溫度。光催化氧化法是利用紫外光激發的光催化劑（如TiO2），生成自由基來降解有機物，適用于處理染料、農藥等含有害有機物的廢水。在選擇具體的處理方法時，除了要考慮該方法去除有機污染物的效果處，還要綜合考慮經濟效益、設備投資、運行成本等因素，確保能夠達到最佳的平衡。對于那些同時包含多種有機污染物的廢水，可能需要采用組合的方法，即先用高級氧化法處理一部分難降解的有機物，然后再利用生物處理法進一步降解廢水中的有機物，從而達到最佳處理效果。

3.3 廢水再生與回用

廢水再生與回用是一種有效的水資源保護和利用方式，對于緩解水資源短缺、提高水資源利用率具有重要意義。廢水再生與回用的流程主要包括各種處理步驟和相應的水質監測與質量控制系統。

初級處理是通過格柵、沉淀等物理方法去除廢水中的大顆粒雜質和懸浮物。次級處理是采用活性污泥法、生物膜法等生物方法去除廢水中的有機物和氮、磷等營養鹽。高級處理是通過使用超濾（UF）去除廢水中的大分子有機物、細菌和病毒；納濾（NF）去除廢水中的小分子有機物、部分鹽類和重金屬；反滲透（RO）去除廢水中的所有雜質和鹽類，最終得到近乎純凈的水[5]。

水質監測與質量控制系統則是通過在線監測儀器和實驗室分析，實時地對處理后的水質進行監測，確保其能夠滿足再利用的標準。此外，通過質量控制系統調整廢水處理過程，還可以保證水質的穩定，而具體的設計還需要根據廢水的來源、性質以及處理目的和再利用的標準進行確定。在實際應用過程中，可能還需要增加其他處理步驟，如脫鹽、軟化、脫氣、消毒等。

3.4 智能化控制系統的應用

智能化控制系統不僅可以提高廢水處理效率，還可以確保水質穩定并滿足回用標準。需求分析的首要步驟包括了解相關的工藝流程，確定關鍵參數如pH值、濁度和電導率等監控和控制要求，以及明確數據采集、處理、存儲和展示的具體需求[6]。在監控設備方面要選擇合適的傳感器和檢測器，例如pH計、濁度計和電導率計，同時也需要確定數據采集器和通訊模塊的選擇，如PLC、數據采集卡和無線模塊。此外，還需要規劃監控點的布置以及設備的安裝方式。在數據處理軟件的開發方面，要設計用戶友好界面來展示實時數據、歷史數據和報警信息，開發數據處理算法，例如數據濾波、校正和統計分析，并集成控制邏輯如PID控制、模糊控制和神經網絡控制。

智能化控制系統通過云平臺或手機APP能夠更進一步實現遠程監控和控制。為了確保系統能夠正常運行，還需要對操作人員進行培訓，使他們熟悉智能化控制系統的結構和功能，掌握數據處理軟件，如數據查詢、報表生成和參數設置，以及如何處理異常情況，例如設備故障、數據異常和控制失效。系統上線后，要在實際操作條件下進行系統測試，確保數據的準確性和控制的穩定性，并根據測試結果進行系統配置和控制策略的優化。

為了確保系統能夠長期穩定地運行，工作人員還需要定期對系統進行維護和升級。為了使智能化控制系統與企業的其他信息系統，如生產管理系統和環境管理系統等，實現數據共享和協同工作，相關工作人員要進行系統集成，并開發API接口與其他應用軟件和硬件設備進行連接。

4 結語

總之，電鍍廢水的治理和回用技術對于確保環境的可持續性和工業生產的高效率具有不可替代的價值，這種技術在當今社會的工業化進程中顯得尤為關鍵。因此，工業生產者和研究者為了在這一領域取得更大的突破，必須要緊跟技術趨勢，深入探索廢水的有效處理方法和循環再利用策略，靈活采納最佳實踐方法。相關企業還要加強與研究機構的合作，確保電鍍廢水處理技術的創新與應用，只有這樣才能確保在工業生產中實現零排放的目標，從而落實生態環境保護政策，推動工業生產向更加綠色、高效的方向發展。