電鍍是利用化學(xué)和電化學(xué)方法在金屬或在其它材料表面鍍上各種金屬。電鍍技術(shù)廣泛應用于機器制造、輕工、電子等行業(yè)。

電鍍廢水的成分非常復雜，除含氰(CN-)廢水和酸堿廢水外，重金屬廢水是電鍍業(yè)潛在危害性極大的廢水類(lèi)別。根據重金屬廢水中所含重金屬元素進(jìn)行分類(lèi)，一般可以分為含鉻(Cr)廢水、含鎳(Ni)廢水、含鎘(Cd)廢水、含銅(Cu)廢水、含鋅(Zn)廢水、含金(Au)廢水、含銀(Ag)廢水等。電鍍廢水的治理在國內外普遍受到重視，研制出多種治理技術(shù)，通過(guò)將有毒治理為無(wú)毒、有害轉化為無(wú)害、回收貴重金屬、水循環(huán)使用等措施消除和減少重金屬的排放量。隨著(zhù)電鍍工業(yè)的快速發(fā)展和環(huán)保要求的日益提高，目前，電鍍廢水治理已開(kāi)始進(jìn)入清潔生產(chǎn)工藝、總量控制和循環(huán)經(jīng)濟整合階段，資源回收利用和閉路循環(huán)是發(fā)展的主流方向。
1、電鍍重金屬廢水治理技術(shù)的現狀

傳統的電鍍廢水處理方法有：化學(xué)法，離子交換法，電解法等。但傳統方法處理電鍍廢水存在如下問(wèn)題：

(1)成本過(guò)高——水無(wú)法循環(huán)利用，水費與污水處理費占總生產(chǎn)成本的15%~20%；

(2)資源浪費——貴重金屬排放到水體中，無(wú)法回收利用；

(3)環(huán)境污染——電鍍廢水中的重金屬為“永遠性污染物”，在生物鏈中轉移和積累，最終危害人類(lèi)健康。

采用膜法技術(shù)為電鍍廢水處理提供完美解決方案，促進(jìn)電鍍工業(yè)技術(shù)升級。其主要特點(diǎn)：

(1) 降低成本——水與貴重金屬循環(huán)利用，減少材料消耗

(2) 回收資源——貴重金屬回收利用

(3) 保護環(huán)境——廢水零排放或微排放

電鍍生產(chǎn)過(guò)程中的高用水量以及排放出的重金屬對水環(huán)境的污染，極大地制約了電鍍工業(yè)的可持續發(fā)展。傳統的電鍍廢水處理工藝成本過(guò)高，重金屬未經(jīng)回收便排放到水體中，極易對生物造成危害。而膜分離技術(shù)對水與重金屬進(jìn)行循環(huán)利用，經(jīng)過(guò)膜分離技術(shù)處理的電鍍廢水，可以實(shí)現重金屬的“零排放”或“微排放”，使生產(chǎn)成本大大降低。

利用膜分離技術(shù)，可從電鍍廢水中回收重金屬和水資源，減輕或杜絕它對環(huán)境的污染，實(shí)現電鍍的清潔生產(chǎn)，對附加值較高的金、銀、鎳、銅等電鍍廢水用膜分離技術(shù)可實(shí)現閉路循環(huán)，并產(chǎn)生良好的經(jīng)濟效益。對于綜合電鍍廢水，經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的物理化學(xué)法處理后，采用膜分離技術(shù)可回用大部分水，回收率可達60%～80%，減少污水總排放量，削減排放到水體中的污染物。

反滲透系統在日常的運行中，難免會(huì )出現系統的無(wú)機物結垢、膠體顆粒物的沉積、微生物的滋生、化學(xué)污染以及其它問(wèn)題，這些因素影響著(zhù)系統安全穩定的運行。下面主要闡述膜系統在日常中出現的問(wèn)題及控制方法。

1、無(wú)機物的結垢

在水中存在Ca2+、Mg2+、Ba2+、Sr2+、CO32-、SO42-、PO43-、SiO2等離子。在一般的情況下是不會(huì )造成無(wú)機物結垢，但是在反滲透系統中，由于源水一般濃縮4倍，并且pH也有較大的提高，因此比較難溶解的物質(zhì)就會(huì )沉積，在膜表面形成硬垢，導致系統壓力升高、產(chǎn)水量下降，嚴重的還會(huì )造成膜表面的損傷，使系統脫鹽率降低。

衡量水質(zhì)是否結垢有兩種計算方法：

控制苦咸水結垢指標

對于濃水含鹽量TDS≤10,000mg/L的苦咸水，朗格利爾指數(LSIC)作為表示CaCO3結垢可能性的指標：

LSIC=pHC-pHS

式中：LSIC：反滲透濃水的朗格利爾指數

pHC：反滲透濃水pH值

pHS：CaCO3溶液飽和時(shí)的pH值

當LSIC≥0，就會(huì )出現CaCO3結垢。

控制海水及亞海水結垢指標及處理方法：

當濃水含鹽量TDS>10,000mg/L的高鹽度苦咸水或海水水源，斯蒂夫和大衛飽和指數(S&DSIC)作為表示CaCO3結垢可能性的指標。

S&DSIC=pHC-pHS

式中：S&DSIC：反滲透濃水的斯蒂夫和大衛飽和指數

pHC：反滲透濃水pH值

pHS：CaCO3溶液飽和時(shí)的pH值

當S&DSIC≥0，就會(huì )出現CaCO3結垢。其它無(wú)機鹽結垢預處理的控制方案碳酸鈣結垢預處理的控制方案在反滲透系統的結垢中，以碳酸鹽垢為主，大多數地表水和地下水中的CaCO3幾乎呈飽和狀態(tài)，由下式表示CaCO3化學(xué)平衡：Ca2+ + HCO3– <---> H+ + CaCO3

從化學(xué)平衡式可以看出，要抑制CaCO3的結垢，有幾種途徑：

降低Ca2+的含量

降低了Ca2+含量，可以使化學(xué)平衡向左側移動(dòng)，不利于形成CaCO3垢。

達到這種目的的方法有：離子交換軟化法、石灰軟化法、電滲析、納濾等方法，他們都能有效地降低的Ca2+含量，從而達到抑制鈣垢的生成。

Ca2+的增溶

主要是以增加Ca2+的溶解度，從而降低結垢的風(fēng)險。

方法：添加螯合劑、阻垢劑，增加Ca2+的溶解度，使平衡向左移動(dòng)。

調節pH值

主要是通過(guò)添加無(wú)機酸，從而提高H+的濃度，使平衡向左移動(dòng)?；瘜W(xué)原理如下：

CO2 + H2O <---> H2CO3 ――――⑴

H2CO3 <---> H+ + HCO3- ――――⑵

HCO3- <---> H+ + CO32- ――――⑶

2、膠體、顆粒物沉積

膠體、顆粒物污染是比較常見(jiàn)的反滲透系統污染。水中大量存在粘泥、膠體硅、金屬的氧化物及有機質(zhì)等顆粒物，在反滲透系統預處理中可以將源水中的這些污染源控制在一定程度，不致使對系統短期運行造成一定的影響。但由于系統長(cháng)時(shí)間的運行預處理處理效果不理想、預處理反沖洗不徹底、操作人員的日常操作不到位等原因，都會(huì )造成系統膠體、顆粒物的污染。

針對膠體污染，通過(guò)淤泥密度指數(Silt Density Index ，SDI)來(lái)衡量。SDI數值反應了在規定時(shí)間內，孔徑為0.45um測試膜片被測試給水中的淤泥、膠體、黏土、硅膠體、鐵的氧化物、腐植質(zhì)等污染物堵塞的比率和污染程度。

測試如下：首先應充分排除過(guò)濾池中的空氣壓力，使給水以30psi 的恒定壓力通過(guò)直徑為Φ 47mm 、孔徑為0.45um的測試濾膜后開(kāi)始測定：首先測定開(kāi)始通過(guò)濾膜的500毫升水所需要的時(shí)間T0；在使水連續通過(guò)濾膜15分鐘(T)后，再次測得通過(guò)濾膜的500毫升水所需要的時(shí)間T1；在取得以上3個(gè)時(shí)間數據之后，由此可以計算出該水源的SDI值：

即 SDI=(1-T0 /T1)×100/T

在實(shí)際中，當T1為T(mén)0的四倍時(shí)，SDI為5；在SDI為6.7時(shí)，水會(huì )完全堵塞測試膜，而無(wú)法取得時(shí)間數據T1，在這種情況下需要對反滲透預處理系統進(jìn)行調整，使其SDI值降至5.0以下。SDI值不能反應完全反滲透系統的污堵情況，因為SDI儀測試是死端過(guò)濾，而反滲透系統是錯流過(guò)濾。

為了防止反滲透系統膠體污染，我們要求進(jìn)水SDI值小于5(最好是小于3)，這樣有利于系統長(cháng)期安全運行。

降低反滲透進(jìn)水膠體、顆粒物污染最有效的方法：

合適的預處理(錳砂過(guò)濾、多介質(zhì)過(guò)濾、活性炭過(guò)濾、超濾、微濾等等)；

添加膠體分散劑；

系統預防性的清洗；

3、微生物的污染

自來(lái)水一般通過(guò)控制余氯來(lái)抑制微生物的滋生，但是余氯有較強的氧化性，它能使反滲透膜表面氧化，影響膜的壽命和產(chǎn)水水質(zhì)，因此反滲透系統運行對余氯要求非常嚴格(<0.1)，這給微生物的生存繁殖提供了有利的環(huán)境。微生物生長(cháng)及排泄出的酸性粘泥會(huì )堵塞膜的微孔，致使壓差上升，給系統的安全運行埋下了嚴重的安全隱患。

微生物的污染也是最常見(jiàn)的污染，經(jīng)過(guò)大量的元件解剖及污染物分析實(shí)驗，大多數污染是由微生物的繁殖引起的。

微生物污染過(guò)程主要有以下階段：第一階段腐殖質(zhì)、聚糖至于其他微生物代謝產(chǎn)物等大分子在膜面上的吸附，形成具備微生物生存條件的生物膜；第二階段進(jìn)水微生物中黏附速度快的細胞形成初期黏附過(guò)程(生物膜生長(cháng)緩慢)；第三階段后續大量菌種的黏附，特別是EPS(細胞聚合物，Extracelluar Polymers。它黏附在膜面上的細胞體包裹起來(lái)，形成黏度很大的稅和凝膠層，進(jìn)一步增強了污垢和膜的結合力)的形成，加劇了微生物的繁殖和群聚；第四階段生物污染的最終形成階段，生物膜的生長(cháng)和脫除達到平衡。造成膜的不可逆的堵塞氏過(guò)濾阻力上升，膜通量下降。

抑制反滲透系統微生物繁殖的方法：

反滲透進(jìn)水微生物的控制。通過(guò)源水的菌藻控制(一般通過(guò)控制余氯)，盡量減少預處理的死角，防止微生物繁殖；

反滲透系統微生物控制。通過(guò)連續式或間歇式加入非氧化性且對膜沒(méi)有影響的殺菌劑，可以有效地控制和殺死反滲透系統滋生的微生物，再通過(guò)濃水將其帶出系統。