由于工业废水成分复杂、不易净化、处理困难，导致水体水质受到严重污染，根据目前水环境状况的分析，工业废水已成为我国环境污染的主要来源。电镀行业是关乎国计民生的行业，也是高污染、高用水量的行业。如果其产生的废水未处理达标就排放，将对水体造成极大的危害。国内对电镀废水的治理虽然已经有50多年的历史，但相关的行业排放标准在2008年才出台。在清洁生产、节能减排这一环保主题之下电镀废水的处理和回用，重金属回收以及零排放工艺受到越来越广泛的关注。
不同的污水处理对象，不同的污水处理环境，将需要有不同的污水处理工艺来处理。对于电镀废水，需采用多种处理方法相结合，分质处理，才能达到最佳的处理效果。本文以某线路板厂电镀废水综合处理的工程设计为实例，通过分析工程概况与工艺要求，采用物理法、化学法、物化法、生物法等对含镍废水、有机废水、含氰废水和综合废水等不同的电镀废水进行分类综合处理，并运用反渗透RO膜系统作为主要的控制装置实现废水回用处理。
1.工程概况与工艺要求
该废水处理站为某线路板厂自建的污水处理站，该厂原在2006年建有100m3/d废水处理系统一套，现大部分指标不达标，需要进行彻底的改建。该厂主要进行线路板加工制造，进行镀镍、镀金、镀锡、OSP涂覆等工艺。线路板生产过程中的废水包含大量的铜、镍、锡，并含有极少量的金、银、氟、氰、有机物和有机络合物等。因有多种金属废水和有机废水排出，成分复杂，处理难度较大。
根据生产性质及工艺流程，电镀废水主要包括以下几种类型的废水：含镍废水、有机废水、含氰废水和综合废水。由统计资料显示，排放的废水量为500m3/d，系统的最大运行时间为20h/d。根据建设单位生产废水的预期排放情况，并结合工程经验，其进水水质情况分析如下表1所示。
根据环保部门的要求，执行广东省地方标准《水污染物排放限值》(DB44/26-2001)第二时段的二级标准，主要指标如表2所示。
排放指标为处理后混合排水的综合参数指标。生产废水经处理后，要求进行回用处理，使废水经处理后能够变废为宝，重新回用于生产及绿化，设计的回用率为60%。生产工艺对回用水存在电导率的要求，经处理后回用电导率需要基本达到生产纯水系统的水质指标，满足工艺要求，设计回用出水水质为：pH值=7～8；电阻率≥50kΩ.cm；电导率≤20μS/cm；有机物残量SS≤5mg/L。
2.工程设计
2.1设计要求
自废水流入废水处理站开始，到废水经处理后，排出废水处理站为止，其内部各组成部分，包括水处理工艺、土建、机械、电气等各项内容，均为设计范围。根据工艺要求，设计需满足以下要求：废水进行分流处理；满足环保部门的要求，即处理后出水达到规定的标准后排放；充分利用现用的设施及构筑物；结合实际，采用先进、高效、可靠的工艺流程及设备，以技术先进适用、生产操作简便、维护管理便捷为原则；技术经济性好，节省投资，运行成本低，运行稳定，站场布局合理。
线路板电镀废水产生的水量及水质因产品的种类、生产能力、机组组成、工艺及操作水平等因素而异，上面所提出的水质及水量参数仅为普通情况下的估计量，可能会有所变动。废水所含的污染物基本为金属离子、有机物及酸碱，适合分别采用物理法、化学法、物化法及生物法进行分类综合处理。废水处理系统主要为四种废水各自的处理系统，以及辅助的各种系统，包括污泥处置系统、化学药剂制备和投加系统等。
2.2工艺流程设计
2.2.1含镍废水处理
含镍的处理是本项目的关键所在，含镍废水主要来自化学镀镍生产工艺。在此类废水中，Na2S对铜(ρ(Cu2+)<0.3mg/L)的沉淀效果是比较理想的，但因NiS的溶度积较大，故对络合镍的沉淀则无多大作用(其出水中ρ(Ni2+)达到5mg/L，严重超标)。
本设计采用氧化法对含镍废水进行处理。通过投加强氧化剂破坏络合剂，运用酸化-氧化法进行综合处理[3-5]：即先调酸至pH=2～3、投加Fenton试剂(H2O2及FeSO4试剂)进行氧化、破坏络合剂，同时将化学镀镍过程中排出的还原剂次磷酸盐氧化成正磷酸盐，并且在酸性条件下，焦磷酸铜等络合物极易被破坏，破络后的废水再进行中和、混凝沉淀的方法进行处理，中和时，加入废水中的碱及Ca2+可与磷酸盐生成磷酸钙、羟基磷酸钙沉淀，从而达到去除磷酸盐的目的。
含镍废水单独进行沉淀处理，处理后的废水进入有机废水处理系统进行反硝化反应及进一步脱除COD，主要脱除使用硝酸带来的硝酸盐。含镍废水处理工艺流程如图1所示。
2.2.2有机废水处理
有机废水主要是有机类清洗废水。有机废水的有机物浓度较高，仅采用物化处理工艺无法较彻底的降解所含的污染物，拟采用物化和生化结合的处理方式[6，7]。
首先将废水进行混凝沉淀，废水中所含的大量污染物脱稳析出，可以形成沉淀的形式，将大量的污染物分离下来。经过沉淀后的有机废水依然含有大量的有机污染物，必须经过后续处理才能得到较彻底分降解。彻底分降解有机物需要利用生化系统进行处理：调节pH到中性，将废水先进行兼氧类的水解酸化反应，将废水中所含的大分子有机物降解为小分子有机物，将难降解的有机物转化为可以降解的有机物，然后通过好氧系统，彻底的降解残留的有机物，使废水能够实现无污染的外排。拟采用的生化处理工艺为：水解酸化+接触氧化。
水解酸化反应分为两个阶段：在水解阶段，部分固体物质降解为可溶的有机物，大分子物质降解为小分子有机物；在酸化阶段，碳水化合物降解为有机脂肪酸。水解酸化反应进行得较快，通常在2.5～5h之间即可进行完毕。同时缺氧反应可消化大量的有机污泥，降低剩余污泥量。经过该池，废水中的COD、BOD、SS被部分去除，残留的有机污染物的可生化性提高，为后续的反应创造了优越的反应条件。
水解酸化是厌氧反应的前两个阶段，可避免完全厌氧的产甲烷等问题，而且对环境的要求较低，控制因素较少，比较容易实现。经过水解酸化处理后的废水，废水的COD有所降解，去除的总量不是很多，剩余的COD依然较高。剩余COD的深度处理，通常采用好氧工艺进行处理，以彻底的去除有机污染物。
接触氧化工艺是一种在大、中、小型污水处理厂均广泛使用的工艺，具有运行稳定、管理简单的优势。它是在活性污泥法的基础上进行改良的膜法处理，彻底的解决了活性污泥法容易产生污泥膨胀及运行管理复杂的缺点，该工艺的主要缺点是需要在氧化池内投加大量的填料，增加污泥浓度，减少了停留时间和水池容积。
有机废水处理后，直接排入pH回调池，其具体处理流程如图2所示。
2.2.3含氰废水处理
在对含氰废水进行处理时，含氰废水应分开单独收集，设计一个单独的处理系统，不应与其它线路板废水混合处理。含氰废水的处理工艺目前国内外多采用碱性氯化法[8，9]，本设计同样采用该法。碱性氯化法破氰分二个阶段：第一阶段是将氰氧化为氰酸盐，称为“不完全氧化"，反应式如下：
CN-与OCl-反应首先生成CNCl，CNCl水解成CNO-的反应速度取决于pH值、温度和有效氯的浓度。pH值、水温和有效氯的浓度越高则水解的速度越快，而且在酸性条件下CNCl极易挥发，因此操作时必须严格按制pH值。第二阶段是将氰酸盐进一步氧化为二氧化碳和氮，称为“完全氧化"，反应式如下：
CNO-+3OCl-+H2O→2CO2+N2+3Cl-+2OH-
(3)
在破氰过程中，pH值对氧化反应的影响很大。当pH>10时，完成不完全氧化反应只需5min；pH<8.5时，则会产生有剧毒催泪的氯化氰气体。而完全氧化则相反，低pH值的反应速度较快。pH=7.5～8.0时，需用时10～15min；pH=9～9.5时，需用时30min；pH=2时，反应趋于停止。
在实际处理过程中，pH值可分两个阶段调整。即第一阶段加碱，在维持pH>10的条件下加氯氧化；第二阶段加酸，在pH降到7.5～8.0时，继续加氯氧化。但也可调整pH=8.5～9，加氯氧化1h，使氰化物氧化为氮及二氧化碳。后一方法投氯量需增加10%～30%，操作管理简便。
含氰废水处理工艺具体流程如图3所示。
2.2.4综合废水处理
综合废水中主要含有铜、镍离子污染物及少量的其他金属离子及有机污染物。处理方式采用重金属化学混凝沉淀法，在废水中添加NaOH，调整废水PH值，使废水中重金属离子形成不溶性的氢氧化物，再以沉淀分离的方式去除。由于生成的氢氧化物沉淀极细小，不易有效的沉淀分离，为了强化沉淀效果，需要投加混凝剂、助凝剂进行混凝沉淀，去除金属离子的各步反应式如下：
2.2.5回用水处理
对经过污水处理系统的出水全部进行回用处理，并根据需要分别回用于普通工艺用水和工艺纯水，回用率为60%。剩余浓水回有机废水处理池再一并处理。设计处理能力为500m3/d。反渗透系统的最大产水能力为300m3/d，设计运行时间20h/d。由于有脱盐要求，采用反渗透RO膜系统作为主要的控制装置，并前置超滤和保安过滤器保护RO膜。该系统主体为半透膜，表层有微孔，可分离去除污水中直径0.005～0.8μm的小分子、较大的离子微细物质，以保证达到回用水的要求。由于原水为废水处理后的出水，必须进行预处理。采用的主要预处理工艺为石英砂过滤器、多介质过滤器和活性炭过滤器。石英砂过滤器、多介质过滤器去除悬浮物，活性炭过滤器去除残留的有机物(COD)。
系统中还设置紫外线消毒装置，防止生物的生长，堵塞膜组件。超滤(UF)装置：主体为非对称性膜，表层有微孔。可分离去除污水中直径0.05～0.10μm的大分子、胶体、蛋白质等分子量大于500μm的微粒物质。过滤动力为膜两侧的静压差，操作压力0.1～0.5MPa。超滤膜本身的厚度很小，组成过滤单元的过滤面积很大，滤速稳定，过滤能力很强，过滤周期较长，可以满足本项目的要求。
反渗透出水经回用水池后提升到楼顶水池，回用于生产工艺。回用水处理工艺流程如图5所示。
2.3工艺流程总体说明
有机废水从集水池泵入酸化池，在pH=2～3和大流量空气搅拌气浮的条件下进行反应，油墨凝聚并浮于水面而去除，再流入中和池，调pH至7.5左右后，进入水解酸化池和接触氧化池，利用生物的净化作用，分解废水中的有机物，使废水得以净化。接触氧化池的排水进入清水池进行后续的处理，剩余污泥由污泥泵泵入污泥浓缩池。
含氰废水自车间流入含氰集水井，调节水量、水质后，从集水井泵入一级破氰池，投加NaOH调节pH至11左右后，加入NaClO进行一级破氰反应，随后投加H2SO4调节pH至7左右后，加入NaClO进行二级破氰反应，彻底氧化氰化物。破氰后的废水进入综合废水的反应池进一步的沉淀处理。
综合废水自车间流入综合调节池，调节水质水量，用提升泵提升至反应池，调节pH到9.5左右，并随后进行混凝反应，经快混池和慢混池后，反应生成易沉大颗粒沉淀物，废水在综合沉淀池中进行固液分离，颗粒物沉入池底，经污泥输送泵抽入污泥池，再进行脱水处理。综合沉淀池上部清水流入pH调整池，在池内调整pH到中性，并作为后续处理的提升泵井，经二级提升泵提入石英砂过滤器进行过滤，过滤后的出水流入流量池及排放池达标排放。
沉淀池池底污泥均由污泥泵泵入污泥浓缩池，浓缩后上清返回综合调节池，浓缩污泥用空气隔膜泵泵入压滤机脱水，滤液返回调节池，泥饼打包积一定量后交由环保部门处理。污泥处理采用厢式压滤机进行压滤处理。
3.结束语
电镀废水的处理是一项复杂但具有重要意义的研究课题。电镀废水的处理方法有很多，在传统处理方法的基础上，积极研发新方法，以降低处理能耗、处理费用，提升处理效果，并能满足当今清洁生产、节能减排号召的新工艺，必定具有划时代的意义。本工程对某线路板厂产生的含镍废水、有机废水、含氰废水和综合废水等不同的电镀废水进行分流，并采用物理法、化学法、物化法、生物法等方法进行分类综合处理，实际运行表明废水处理后能达标排放。废水经处理后，进一步运用反渗透RO膜系统作为主要的控制装置实现废水回用处理，使废水经处理后能够变废为宝，重新回用于生产及绿化。该工程已经结束了调试工作并投入正式运行，运行效果良好，对电镀企业的废水处理、循环利用和清洁生产具有重要参考意义。
