張宏軍

（新東北電氣集團(tuán)高壓開關(guān)有限公司，遼寧 沈陽 110027）

電鍍廠在生產(chǎn)中往往會產(chǎn)生大量的廢水，包括前處理過程中的高濃度酸堿廢液和電鍍過程中的低濃度漂洗廢水[1]。電鍍的種類繁多，成分復(fù)雜，廢水中含大量有機(jī)物與各種金屬鹽，如有毒有害的鎘、鉻、鉛，以及金、銀等貴金屬[2-3]。鍍種不同，廢水中的成分也不同。在高壓開關(guān)設(shè)備中，為了保證零部件的導(dǎo)電效果，減小接觸電阻，在零部件的電接觸面鍍一層銀。高壓開關(guān)鍍銀特點是大部分零部件局部鍍銀、零件體積較大、鍍銀銀層較厚。某高壓開關(guān)廠每年需要5 000 kg 銀用于零部件鍍銀。為了減少電鍍時間，大部分廠家采用中高濃度溶液，溶液中銀和氰化物質(zhì)量濃度較高。

電鍍廠現(xiàn)有鍍銀廢水處理流程如圖1 所示，采用回收槽進(jìn)行溶液的回收，同時二級漂洗槽漂洗。現(xiàn)有廢水處理流程中存在的問題有：鍍銀槽蒸發(fā)量小于回收槽中回收水量，回收槽中的回收水不能完全被利用；回收水槽中的銀質(zhì)量濃度逐漸升高，導(dǎo)致洗水槽內(nèi)廢水中含銀量也增高，低銀廢水未經(jīng)提取便直接排放到污水中。其原因包括：一是在電鍍線設(shè)計時未考慮低濃度漂洗水的回收，二是回收漂洗水會增加漂洗槽數(shù)量，增加漂洗時間和電鍍線長度。

圖1 現(xiàn)有鍍銀廢水處理流程

鍍銀廢水，其處理方法很多，有金屬置換法、化學(xué)沉淀法、電沉積法、離子交換法、吸附法等方法回收金屬銀[4]。氰化鍍銀漂洗水中銀含量低，水量大，直接回收的經(jīng)濟(jì)效益不高。這是低濃度廢水直接進(jìn)入到污水處理系統(tǒng)中的原因。本文以鍍銀洗水回收為出發(fā)點，在電鍍線上，采用多級逆流漂洗，對回收水蒸發(fā)回用和電解提銀的相結(jié)合的工藝，處理鍍銀洗水，既減少水的用量，又回收溶液中銀和藥液。

1 水洗槽的數(shù)量

回收洗水中的溶液，首先應(yīng)減少新鮮水的用量。因此，在設(shè)計時采用單獨(dú)的水槽，而不選用連在一起內(nèi)部聯(lián)通的水槽，洗水槽中藥液保持濃度梯度。

鍍銀漂洗水中含有銀，活性炭吸附、離子交換法、電解沉積法，只能回收溶液中的金屬銀[5]。采用多級漂洗，洗水不排放。而將一級回收槽中的回收水蒸發(fā)濃縮，濃縮液補(bǔ)加到鍍銀槽中，即節(jié)省水又能夠回收藥液。

水洗槽數(shù)量通過公式（1）計算：

式中：C—漂洗水中藥液的質(zhì)量濃度；

C0—鍍槽藥液的質(zhì)量濃度；

a—水洗槽數(shù)量；

a!—a的階乘；

n—水洗次數(shù)；

V1—每洗一次帶出溶液的體積；

V—水洗槽中水的體積。

從公式中可以得出，在C0、V、V1一定時，C與a、n有關(guān)。

根據(jù)《電鍍污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 21900—2008）的要求（表1）[6]，設(shè)定末端水槽的質(zhì)量濃度極限。

表1 銀和氰化物排放標(biāo)準(zhǔn)

CN-100 g·L-1，Ag+50 g·L-1，每次帶出溶液V1=1 L，水洗槽中水體積V=1 500 L，每天按照鍍48 槽零部件，根據(jù)公式（2）和（3）計算結(jié)果，可以得到水洗槽數(shù)量、水洗次數(shù)、水槽內(nèi)溶液質(zhì)量濃度的關(guān)系，見表2。

帶入數(shù)據(jù)得公式（3）：

表2 水洗槽數(shù)量、水洗次數(shù)、水槽內(nèi)溶液濃度的關(guān)系

末端漂洗水的質(zhì)量濃度，應(yīng)該低于某個質(zhì)量濃度限值，以確保工件的漂洗質(zhì)量。漂洗殘留的廢液質(zhì)量濃度高時，零件表面鍍層發(fā)花，并留有水印，影響鍍層的外觀質(zhì)量，甚至導(dǎo)致零件在存放過程中發(fā)生腐蝕現(xiàn)象。質(zhì)量濃度低時，浪費(fèi)水，同時增加蒸發(fā)處理負(fù)擔(dān)。在這里設(shè)計末端污水的質(zhì)量濃度與廢水排放口的質(zhì)量濃度相同，此時，末端漂洗水即使不進(jìn)行處理也能達(dá)到直接排放的標(biāo)準(zhǔn)。

從表2 可以看出末尾水槽中溶液質(zhì)量濃度達(dá)到設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)時與每天所鍍零件槽數(shù)關(guān)系。水槽的數(shù)量越多，末端水槽需要換水的時間越長，鍍銀生產(chǎn)線也越長。當(dāng)6 個水槽時，每天鍍48 槽零件，需要12 天，末端水槽溶液質(zhì)量濃度才能達(dá)到設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，此時末端水槽CN-質(zhì)量濃度0.5 mg·L-1，Ag+質(zhì)量濃度 0.25 mg·L-1。第一個水槽Ag+質(zhì)量濃度29.54 g·L-1，CN-質(zhì)量濃度59.07 g·L-1，工件共帶出廢液587 L，此時只需將第一個水槽的回收水濃縮一半，補(bǔ)充到鍍槽中，達(dá)到水平衡。水槽數(shù)量也可以根據(jù)實際的產(chǎn)能增加。

2 水槽體積

由公式（1）得出（4）：

每天鍍槽數(shù)為48 個，計算結(jié)果見表3。

表3 水槽容積與達(dá)到設(shè)計質(zhì)量濃度所需水洗天數(shù)的關(guān)系

末尾水槽內(nèi)溶液的質(zhì)量濃度達(dá)到設(shè)計質(zhì)量濃度所經(jīng)過的水洗天數(shù)與水槽的容積成正比。相同體積清洗水的槽數(shù)（級數(shù)）越多，漂洗水的利用率越高。雖然，大的洗水槽換水的時間更長，但會增加蒸發(fā)濃縮的水量。從表中3 得出，水槽應(yīng)與鍍槽容積相同或稍小一些。

3 回收水的蒸發(fā)濃縮

水洗槽質(zhì)量濃度達(dá)到設(shè)計質(zhì)量濃度時，首先將水洗槽內(nèi)的回收水由水泵抽入到預(yù)熱器預(yù)熱，預(yù)熱的回收水引入到蒸發(fā)器中，在蒸發(fā)器內(nèi)蒸發(fā)、濃縮，蒸發(fā)后回收水最終的質(zhì)量濃度以能夠補(bǔ)充到鍍槽中為宜，過量的蒸發(fā)需要消耗更多的能量，應(yīng)盡量減少增發(fā)量，以降低能耗。

蒸發(fā)器可以選擇單級蒸發(fā)器和多級蒸發(fā)器，單級蒸發(fā)器蒸發(fā)每噸水需要消耗一噸新鮮的蒸汽，多級蒸發(fā)器五效蒸發(fā)每噸水消耗大約0.3～0.4 t 新鮮蒸汽[7]。電鍍回收水的蒸發(fā)濃縮選用多級蒸發(fā)器，蒸發(fā)器的級數(shù)應(yīng)根據(jù)實際生產(chǎn)情況選用設(shè)備，蒸發(fā)級數(shù)越多設(shè)備越復(fù)雜。多級蒸發(fā)器只是提高了能量的利用效率，并不能減少能量的使用，越復(fù)雜的蒸發(fā)器設(shè)備投資越高[8]。

蒸發(fā)過程中，打開過濾機(jī)，將蒸發(fā)液中的灰塵、雜質(zhì)過濾掉。蒸發(fā)的冷凝水是純水，可以用于配電鍍藥槽或清洗零件使用。

4 電解法回收銀

電解法是利用電化學(xué)原理回收金屬，一般應(yīng)用在質(zhì)量濃度較高的電鍍廢水中[9]。當(dāng)生產(chǎn)任務(wù)增加，回收水的處理天數(shù)變短，水量增大時，需要將回收水蒸發(fā)至更高的質(zhì)量濃度，才能與鍍槽損失的溶液體積達(dá)到平衡。此時，蒸發(fā)濃縮需要的能量增大，成本增加，可以直接將回收水電解提銀[10]。濃縮水量與電解提銀水量的比例，可根據(jù)實際能耗成本投入與產(chǎn)出進(jìn)行調(diào)節(jié)，尋找平衡點。

回收水中溶液的成分與電鍍槽相同，只是質(zhì)量濃度比較低，電解法在處理含銀廢液的時候不需要額外的加入其他藥劑，完全可以與電鍍槽共用一臺整流電源，電解回收銀的原理與電鍍銀的原理相同，操作簡單。當(dāng)然，也可以使用專業(yè)的電解回收機(jī)。由于溶液質(zhì)量濃度發(fā)生變化，電解回收的銀與電鍍零件上的銀外觀不同，呈現(xiàn)粗糙、結(jié)合力差的特點。電解回收銀后，水中有電解陰極板上掉落的銀顆粒，需要過濾處理。

5 電鍍線設(shè)備排布

圖2 為電鍍線排布。

圖2 電鍍線排布

鍍銀后的零件采用多級水洗槽漂洗，各水槽內(nèi)部不連通，當(dāng)最末端水槽6 中漂洗水質(zhì)量濃度達(dá)到一定時，將最前端的洗水槽1 的漂洗水蒸發(fā)后補(bǔ)充到鍍槽中。按圖2 中的順序依次6→5→4→3→2→1的抽取下一級的漂洗水到上一級水洗槽中，最末端的水槽補(bǔ)充新水。

6 結(jié)論

1）增加電鍍銀洗水槽的數(shù)量，洗水槽的數(shù)量大于6 級時，可更利于降低漂洗水中廢液的濃度梯度。

2）水洗槽的容積應(yīng)小于鍍槽的容積，可減少需要蒸發(fā)水的體積。

3）蒸發(fā)應(yīng)選擇多效蒸發(fā)器，但蒸發(fā)器的級數(shù)越高設(shè)備越貴，應(yīng)根據(jù)實際生產(chǎn)情況進(jìn)行選擇。

4）回收水量增大，采用蒸發(fā)濃縮成本上升時，對多余的回收水采用電解法回收銀。