王维平

上海轻工业研究所有限公司

摘要：本文对于电镀废水回用中出现的一些问题进行分析，并通过水量平衡和含盐量平衡进行了说明。特别对反渗透技术应用中

进入二十一世纪，废水回用越来越受到电镀企业以及政府部门的重视。废水回用、减少污染物排放、降低生产成本已经成为电镀企业的共同愿望。如果说废水达标治理是迫于环保部门压力不得已而为之的话，那么废水回用则是出于企业节约生产成本减轻环保风险的内在需求。正是这种需求催生了许多废水回用技术，其中最有吸引力的莫过于“零排放”。“零排放”是废水回用的最高境界，是一种理想，能不能实现，现实离它有多远，谈一些个人的观点。

1．   “零排放”是一种概念，现有技术难以达到

   “零排放”作为一个概念，作为一个无限接近的目标无可非议，但不能将其作为普遍适用的技术去误导电镀企业和政府官员。因为现有技术都难以将真正实现水的封闭循环。

²  RO膜技术回收废水 —— 约有30%的浓水要排放。

²  RO膜技术回收金属 —— 浓缩液浓度低、体积大，补充镀液用不完，多余部分要排放。

²  离子交换 —— 饱和树脂需要再生，再生过程产生废水。再生洗脱液浓度低，不能全部返回镀槽回用。

²  逆流漂洗 —— 逆流漂洗能有效、简便地节约漂洗用水，但是镀件清洗质量、清洗用水量和镀液蒸发量三者无法平衡，多余的清洗水要排放。

²  蒸发浓缩 —— 对废水产生量很少的电镀工艺（如镀金、辊轴或模具镀硬铬等特例）可能有效，一般电镀企业采用此法，投资巨大、运行费用高昂，不符合经济规律。

2．             脱盐是废水回用的基本技术路线

    达标的废水不能重复使用的最主要原因是含盐量过高，一般废水处理后盐分增加，电导率可能高达5000μS/cm（一般城市自来水的电导率在200-700μS/cm）。过高盐分的水用于镀件清洗会影响产品质量。

降低含盐量的唯一办法是脱盐。脱盐的主要手段有电渗析、离子交换、蒸发和反渗透等。电渗析脱盐率和回收率都很低，且能耗较高；离子交换脱盐率虽高，但是无法适应高含盐量的废水；蒸发需要大量能源，废水采用做蒸馏水的方法来回收，没有经济性可言。相比之下反渗透是最有希望用于废水脱盐的技术，并且已经被不少企业所采用，但是成功者寥寥。问题出在哪里？有必要对反渗透应用不成功的原因加以分析。

3．             对于反渗透（RO）技术的认识

3.1反渗透技术的优势

²  脱盐率高——可以达到95%以上；

²  废水回收率较高——可以达到70%；

²  技术相对成熟——在纯水制备、海水淡化等领域应用过程中已经积累大量的经验和教训，且可得到RO膜制造商的技术支持。

3.2反渗透技术的劣势

²  投资较高——每吨水（小时）的投资成本超过3万元；

²  运行维护成本高——每年换一次膜，换4-6次活性炭，换12次精密滤芯，药剂清洗超过12次，维护成本不菲；

²  管理要求较高——粗放管理难以取得预期效果。

3.3模糊的观念和错误做法

²  RO技术可以实现“零排放”—— 30%的浓水必须面对，如何处置是RO技术的软肋。

²  RO技术可以解决废水达标问题 —— 淡水（脱盐水）回用了，污染物留在浓水中，按70%回收率算，大约污染物被浓缩了约3倍，超标风险更大了。

²  RO浓水可以返回废水池再处理 —— 如果把浓水返回废水池再处理，看似可行，实则不然，盐分积累导致严重后果。

²  用RO技术处理总排放口的废水——总排放口的达标废水用RO脱盐设备进行处理是大多数企业最容易想到的废水回用方法，然而达标废水的水质远差于RO技术应用允许的水质条件，很容易引起RO膜的污染，设计或使用不当都可能造成RO技术应用失败。

²  用常规的预处理方法处理回用废水——许多企业用常规的预处理方法处理电镀达标（或未达标）废水，忽视了电镀废水与自来水的差别，应用失败不可避免。

²  重金属废水中不会滋长细菌——认为电镀废水有重金属等“有毒”物质，细菌不会生长，其实在重金属达标的情况下细菌依然会滋生繁殖，而细菌对膜造成的危害比想象的严重。

3.4  RO系统的水量平衡

    图1是RO浓水排放时的水量平衡分析。假设有100m³废水经过处理达标后采用反渗透设备进行脱盐，如果设备的废水回收率可以达到70%，那么可以产出脱盐水（淡水）70m³,返回生产车间回用。由于生产用水需求是100m³，所以必须补充30m³的新鲜水，回用水和补充水合计仍为100m³，进入废水处理系统。反渗透设备在产出淡水的同时还产生了30m³的浓水，这些水排放到回用体系之外。根据以上假设水量是平衡的。由于所排放的浓水是达标废水浓缩的产物，所以污染物浓度大于反渗透的原水（达标废水）三倍之多，有超标风险。

图1 浓水排放的水量平衡

    由于浓水直接排放可能引起污染物超标，所以有人提出浓水返回废水处理系统再次处理的方案。图2 是浓水返回再处理的水量平衡分析。

图2 浓水再处理的水量平衡

与图1的区别在于原本排放的浓水返回了前端的废水处理环节。显而易见，在此环节多出了30m³废水，这就带出几个问题：

一是废水增加30%，处理能力是否能跟上，如果说废水处理能力预先就有考虑，不成问题的话，那么第二个问题是反渗透的处理能力是否匹配，一般反渗透设备投资高昂，设计上不会留很多余地，当反渗透处理能力饱和后多余的废水只能排放。更不容忽视的是我们只假设了浓水返回处理的第一个循环，如果第一次循环多出30m³水还能消化的话，那么第二循环就不是30m³了，第三、四……循环的结果可想而知。所以从水量平衡的角度考虑，与浓水产生量相当的水一定要排放，否则无法保持废水回收系统正常运行。

3.5 RO系统的含盐量平衡

    与水量平衡相比废水含盐量平衡更重要，盐分过度积累将导致反渗透设备无法正常运行，图3 是废水回收系统的含盐量分析。

图3  浓水循环的含盐量平衡

    图中C_f1、C_p1、C_c1分别为浓水排放情况下的原水、脱盐水和浓水的含盐量，C_f2、C_p2、C_c2分别为浓水返回再处理时的原水、脱盐水和浓水的大致含盐量。可以看出经过再次循环后进入反渗透的废水含盐量从原来的2000mg/L上升到约3000mg/L,脱盐水含盐量从100 mg/L上升到约150mg/L，浓水含盐量从原来的6400mg/L上升到约9500mg/L。如果设备继续运行，系统的进水含盐量将继续提高。

    在浓水排放的情况下，盐分不会积累。当浓水返回再处理时盐分积累会导致严重后果。图4反映了含盐量对产水量和脱盐率的影响。

图4 含盐量对产水量和脱盐率的影响   

图4表明，进水压力保持恒定的情况下，含盐量越高，产水量就越低，脱盐率也下降。而要保持产水量不变，含盐量上升的同时进水的压力也必须相应提高。下表反映了产水量恒定的条件下含盐量与工作压力和产水含盐量的关系。

含盐量对工作压力和产水含盐量的关系

数据表明当含盐量上升时为保持产水量，必须施加更高的压力。这对于一个既定的设备是难以做到的。

4．             结论

²  废水回用兼备环境和经济双重效益，有利于社会有利于企业，符合可持续发展潮流，应坚定不移地去研究和实践；

²  “零排放”是努力的方向，但现阶段还不能实现。废水回用比例取决于技术的可行性和经济的合理性，不能违反客观规律。

²  RO技术应用存在一定风险，投资必须慎重。虽然RO技术回收电镀废水有难度，但是不失为最有潜力的手段，关键是如何选择水源，如何针对废水的特点设计RO系统。