电镀废水的处理方法与流程

本发明属于水处理技术领域，具体涉及一种电镀废水的处理方法。

背景技术：

电镀废水就其总量来说，相对造纸、印染、化工等行业的水量小，但由于电镀厂点分布广，废水中所含高毒物质的种类多，电镀废水中含有铬、锌、铜、镉，铅、镍等重金属离子以及酸、碱氰化物等具有很大毒性的杂物，其危害性是很大的。未经处理达标的电镀废水排入河道、池塘，渗入地下，不但会危害环境，而且会污染饮用水和工业用水，有的还属于致癌和致畸变的剧毒物质。重金属污染的毒性大，属于非降解的保守物质，也就是在自然环境中只会转移，难以消除。因为难以在自然环境中消除，人类通过饮用水、食物、皮肤接触、呼吸，都会将重金属带入到人体内，带来危害。

现在电镀废水的处理，主要采用化学沉淀法、吸附处理法、离子交换处理法、反渗透法。最常用的是化学沉淀法，但反应过程中会产生大量污泥，实质上是重金属由废水转移到污泥中，造成二次污染。吸附处理法，吸附剂价格较贵，同时吸附剂需要再生和二次污染大，制约了吸附技术的广泛应用。离子交换处理法，离子交换剂选择性强，制造复杂，成本高，再生剂耗量大，鳌合树脂价格昂贵，操作管理水平要求高，因此在应用上受到很大限制。现行电镀废水处理中，反渗透法能会回收电镀液，从而取得较好的经济效益。反渗透法用于含镍、含镉废水的浓缩处理已应用于生产。但反渗透法中采用的渗透膜娇嫩，对水中杂质、pH值、通过的离子种类要求严格。电镀废水中，溶质和悬浮物繁杂，而且绝大部分为酸性或碱性，很容易造成渗透膜的堵塞和破坏，需要很专业的运行维护水平。结果是，绝大部分电镀厂为满足清洁生产评分，在镀镍工艺设置了反渗透废水处理系统，但环保验收项目投产后，都实际不用。造成社会财富的浪费。

治理电镀重金属水污染的核心问题，不是解决对重金属污染物去除能力问题，而是解决处理成本问题。真正能解决电镀重金属废水处理成本问题的途径，应该不只是能将水处理成本大幅降低，而是把它变成盈利，甚至是暴利，那电镀重金属废水污染问题将不复存在。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术存在的不足之处而提供一种电镀废水的处理方法，本发明的电镀废水的处理方法可将电镀水洗废水中的电镀液组分与淡水分离，分离后电镀液和淡水分别回用，实现电镀水洗废水的几乎零排放和电镀液的回收再用。

镀件在电镀槽中完成每一个电镀流程后，都要先进行清洗，洗去镀件表面附着的电镀液，才能进入到下一道电镀程序。镀件清洗水是电镀中产生废水最多的，一般超过总废水量的80％，是电镀废水处理的最大对象。

电镀液成分视镀层不同而不同，但均含有提供金属离子的主盐，增加溶液的导电能力导电盐。另外按需要加入：能络合主盐中金属离子形成络合物的络合剂，用于稳定溶液酸碱度的缓冲剂，阳极活化剂和特殊添加物(如光亮剂、晶粒细化剂、整平剂、润湿剂、应力消除剂和抑雾剂等)。

单个电镀工艺的流程为：镀件电镀槽中电镀完成后取出，镀件表面附着了一层电镀液。镀件先放置在回收槽上方，部分附着的电镀液滴入回收槽。然后镀件被送入多级水洗槽清洗。镀件的清洗一般采用多级逆流清洗方式。镀件被放入第一级水洗槽中水洗，然后放入第二级水洗槽中水洗，直至最后一级水洗槽中水洗完毕后镀件取出，镀件再进入下一道电镀工艺。水洗槽中使用的清洗水为纯水。在水洗槽中，实质是将镀件表面附着的电镀液进行稀释。在电镀工艺过程中，电镀槽中的电镀液会被镀件带出会流失，电镀槽中的纯水因蒸发的原因会流失，所以需要及时补充纯水和电镀液。因电镀工艺电镀槽中经常采用40℃-60℃电镀液，蒸发流失一般是镀件带出量的3倍以上。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种电镀废水的处理方法，所述电镀废水的处理方法包括以下步骤：

(1)将电镀废水进行冷冻处理，得到冰和浓缩电镀废水的混合物；

(2)将步骤(1)得到的冰和浓缩电镀废水的混合物进行分离，分别得到冰和浓缩电镀废水。

本发明的电镀废水处理方法对电镀废水进行冷冻处理过程，由于冰是单矿岩，在电镀废水冰冻的过程中，电镀废水中的组成溶质被排除在冰晶以外，从而达到电镀废水中溶质与水分离的目的。

优选地，所述步骤2)之后，还包括将冰融化为淡水并将其作为清洗水进行回用的步骤，和/或加热浓缩电镀废水至常温并将其作为电镀液进行回用的步骤。

优选地，所述冰的平均厚度为3mm～5mm。溶液冻结的过程中会使一些盐分以盐胞的方式夹杂在冰晶之间，随着时间的推移盐分会在冰体之间形成卤道，残留的高浓度盐水会沿卤道慢慢向外排出。而冰层越薄，卤道越短，溶质越容易排出，冰越纯。而且冰晶体积越小，传热效率越高，融冰时间也越短。但同时冰晶体积越小，表面积就会越大，表面附着的溶液就越多，冰融化后形成的水就越不纯，所以冰晶形态体积应综合考虑。试验数据和计算结论是：电镀清洗废水，在进行冻结时，冻结形成的冰的平均厚度为3mm～5mm时，冰中所含的杂质较少，且融冰时间也在合适范围。

优选地，所述浓缩电镀废水中溶质的浓度为溶质在0℃时的溶解度的90～95％。本发明中溶质的浓度为电镀中主盐的浓度。电镀清洗废水在进行冻结时，冰冻比(冰水混合物中冰的体积/冰水混合物的体积×100％)控制在当未冻结的溶液中溶质的浓度，即浓缩电镀废水中溶质的浓度，为溶质在0℃时的溶解度的90～95％时，所分离处理得到的淡水水量最多，且淡水水质有保障。浓缩电镀废水中溶质的浓度在到达溶质在0℃时的溶解度之前，冰冻比越小，冰晶融化后形成的淡水就越纯，淡水的纯度差距并不大，但是冰冻比越小，分离得出的淡水量越少。一旦未冻结的溶液中溶质的浓度超过溶质溶解度，溶质会析出，被冰晶裹挟，造成冰晶融化后形成的淡水中杂质急剧增加。

优选地，所述电镀废水的浓度为其电镀液浓度的7.5～12.5％。本发明中电镀废水的浓度和电镀液的浓度均指电镀废水和电镀液中主盐的浓度。电镀清洗废水处理设备的进水浓度对处理完后淡水纯度影响很大。相同冰冻条件下(大气压力、温度、冰冻时间、溶液体积均相同)，原溶液浓度越低，冰冻融化溶液浓度也越低，但不是等比减少的关系，而是加剧减少的关系。所以，电镀清洗废水进水浓度越低，产出淡水越纯。但废水进水浓度越低，意味着废水体积越大，处理成本越高。综合考虑成本因素，同时考虑处理后得到的淡水用于水洗槽的补水水质要求，电镀废水的浓度为电镀液浓度的7.5～12.5％较佳。更优选地，所述电镀废水的浓度为其电镀液浓度的10％。综合考虑成本和水洗槽的补水水质要求，当电镀废水的浓度为电镀液浓度的10％时最佳。

优选地，所述冷冻处理在水源热泵中进行，水源热泵由压缩机、冷凝器、蒸发器、冰晶发生器、热力膨胀阀、制冷附件及电控部件构成，冷冻处理在冰晶发生器的一端进行，冷冻过程中电镀废水中电镀液的组成溶质被排除在冰之外，冰晶经过分离，在冷凝器中将冰加热融化为淡水，同时在冷凝器中加热所述浓缩电镀废水。优选地，所述步骤(1)中，冷冻处理是指现将电镀废水冷却成过冷废水，由过冷废水形成冰和浓缩电镀废水的混合物。更优选地，所述过冷废水的温度为-2～-4℃。

优选地，所述步骤(1)具体为：所述电镀废水先经过过滤器去除固体杂质，其后经过一次预冷器使其降为13～18℃电镀废水，接着13～18℃电镀废水经过二次预冷器使其降为4～7℃电镀废水，然后4～7℃电镀废水经过蒸发器使其冷却为-2～-4℃的过冷废水，接着-2～-4℃的过冷废水进入冰晶发生器，在冰晶发生器中形成冰和浓缩电镀废水的混合物。

优选地，所述冰和浓缩电镀废水的混合物经过冰水分离器中使冰和浓缩电镀废水分离，分离后的冰和浓缩电镀废水分别进入冷凝器加热，分别形成13～17℃的淡水和8～12℃的浓缩电镀废水；13～17℃的淡水和8～12℃的浓缩电镀废水分别进入一次预冷器加热，分别形成20～27℃的淡水和20～27℃的浓缩电镀废水。

优选地，处理完成后的浓缩电镀废水中的溶质组分与电镀槽中电镀液的组分相同，排入回收槽，用于补充电镀槽中的电镀液流失，以及补充电镀槽中蒸发的纯水流失，处理完成后的淡水排入到水洗槽，用于电镀件清洗用水。

本发明的有益效果在于：本发明提供了一种电镀废水的处理方法，可将电镀水洗废水中的电镀液组分与淡水分离，分离后电镀液和淡水分别回用，实行电镀水洗废水的几乎零排放和电镀液的回收再用；所述电镀废水的处理方法对电镀废水的水质要求不高，运行维护简单，可处理单个水洗槽的废水，同时有着很高的运行利润率，可以解决电镀重金属废水污染问题。

附图说明

图1为根据本发明所述电镀废水的处理方法的一个实施例的流程示意图；

图2为实施例4中水样的冰冻比与冰融化后水浓度与原溶液浓度的比例的关系图；

图3为可实现本发明所述电镀废水的处理方法的一种电镀废水处理系统实施例的结构示意图；

图4为可实现本发明所述电镀废水的处理方法的一种废水冰冻法处理装置实施例的结构示意图；

其中，1、废水冰冻法处理装置；2、电镀槽；3、电镀液回收槽；4、一级水洗槽；5、二级水洗槽；6、三级水洗槽；7、镀件；8、循环泵；9、阀门；

11、过滤器；12、一次预冷器；13、二次预冷器；14、蒸发器；15、冰晶发生器；16、热力膨胀阀；17、冰水分离器；18、冷凝器；19、压缩机。

具体实施方式

为更好的说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例对本发明作进一步说明。需要说明的是，以下涉及的电镀清洗废水也即电镀废水，两者可替换使用；电镀废水中溶质的浓度为电镀中主盐的浓度；电镀废水的浓度和电镀液的浓度均指电镀废水和电镀液中主盐的浓度；冰冻比＝冰水混合物中冰的体积/冰水混合物的体积×100％。

实施例1

参见图1，是本发明所述电镀废水的处理方法的一个实施例的流程示意图，该方法包括以下步骤：

S1:将电镀废水进行冷冻处理，得到冰和浓缩电镀废水混合物

溶液冻结的过程中会使一些盐分以盐胞的方式夹杂在冰晶之间，随着时间的推移盐分会在冰体之间形成卤道，残留的高浓度盐水会沿卤道慢慢向外排出。而冰层越薄，卤道越短，溶质越容易排出，冰越纯。而且冰晶体积越小，传热效率越高，融冰时间也越短。但同时冰晶体积越小，表面积就会越大，表面附着的溶液就越多，冰融化后形成的水就越不纯，所以冰晶形态体积应综合考虑。试验数据和计算结论是：电镀清洗废水，在废水冰冻法处理装置中进行冻结时，冻结形成的冰的平均厚度为3mm～5mm时，冰中所含的杂质较少，且融冰时间也在合适范围。

电镀清洗废水处理设备的进水浓度对处理完后淡水纯度影响很大。相同冰冻条件下(大气压力、温度、冰冻时间、溶液体积均相同)，原溶液浓度越低，冰冻融化溶液浓度也越低，但不是等比减少的关系，而是加剧减少的关系。所以，电镀清洗废水进水浓度越低，废水冰冻法处理装置的产出淡水越纯。但废水进水浓度越低，意味着废水体积越大，处理成本越高。综合考虑成本因素，同时考虑电镀废水处理后得到的淡水的用于水洗槽的补水水质要求，电镀废水的浓度为电镀液浓度的7.5～12.5％较佳，电镀废水的浓度为电镀液浓度的10％时最佳。

其中，电镀清洗废水在废水冰冻法处理装置进行冻结时，冰冻比控制在当未冻结的溶液中溶质的浓度，即浓缩电镀废水中溶质的浓度，为溶质在0℃时的溶解度的90～95％时，所分离处理得到的淡水水量最多，且淡水水质有保障。浓缩电镀废水中溶质的浓度在到达溶质在0℃时的溶解度之前，冰冻比越小，冰晶融化后形成的淡水就越纯，淡水的纯度差距并不大，但是冰冻比越小，分离得出的淡水量越少。一旦未冻结的溶液中溶质的浓度超过溶质溶解度，溶质会析出，被冰晶裹挟，造成冰晶融化后形成的淡水中杂质急剧增加。

在一个优选的实施方式中，本步骤具体为：电镀废水先经过过滤器去除固体杂质，其后经过一次预冷器使其降为13～18℃电镀废水，接着13～18℃电镀废水经过二次预冷器使其降为4～7℃电镀废水，然后4～7℃电镀废水经过蒸发器使其冷却为-2～-4℃的过冷废水，接着-2～-4℃的过冷废水进入冰晶发生器，在冰晶发生器中形成冰和浓缩电镀废水的混合物。

S2：将冰和浓缩电镀废水混合物进行分离

冰和浓缩电镀废水的混合物经过冰水分离器中使冰和浓缩电镀废水分离。

S3：将冰融化，将浓缩电镀废水加热

经过冰水分离器分离后可以将冰融化为淡水并将其作为清洗水进行回用，将浓缩电镀废水加热至常温并将其作为电镀液进行回用。具体过程为：分离后的冰和浓缩电镀废水分别进入冷凝器加热，分别形成13～17℃的淡水和8～12℃的浓缩电镀废水；13～17℃的淡水和8～12℃的浓缩电镀废水分别进入一次预冷器加热，分别形成20～27℃的淡水和20～27℃的浓缩电镀废水。处理完成后的浓缩电镀废水中的溶质组分与电镀槽中电镀液的组分相同，排入回收槽，用于补充电镀槽中的电镀液流失，以及补充电镀槽中蒸发的纯水流失，处理完成后的淡水排入到水洗槽，用于电镀件清洗用水。

本发明所述电镀废水的处理方法适用于各类电镀废水的处理，包括电镀铜、镍、镉、铅、铬等产生的电镀废水。

实施例2

以下为冰晶的厚度与电镀废水处理效果关系的实施例。

以酸铜电镀工艺为例，酸铜电镀液浓度为200g/L，对浓度的电镀废水为20g/L进行冰冻处理，冰冻比均为70％，形成不同厚度的冰晶，然后分离冰水混合物，得到冰晶与浓缩废水，融化得到的冰晶并记录不同尺寸的冰晶融化后溶质的浓度，结果见表1。

表1不同尺寸的冰晶与冰晶融化后溶质的浓度的关系

随着溶液冻结的过程中会使一些盐分以盐胞的方式夹杂在冰晶之间，随着时间的推移盐分会在冰体之间形成卤道，残留的高浓度盐水会沿卤道慢慢向外排出。而冰层越薄，卤道越短，溶质越容易排出，冰越纯。而且冰晶体积越小，传热效率越高，融冰时间也越短。但同时冰晶体积越小，表面积就会越大，表面附着的溶液就越多，冰融化后形成的水就越不纯，所以冰晶形态体积应综合考虑。从表1中可以看出，电镀清洗废水在废水冰冻法处理装置中进行冻结时，冻结形成的冰的平均厚度为3mm～5mm时，冰中所含的杂质较少，且融冰时间也在合适范围。

实施例3

以下为电镀废水的浓度与运行利润关系的实施例。

冰晶融化后的淡水回收至水洗槽用水，由于考虑到水洗槽的水洗用水水质的要求，以及废水处理量的成本因素，以酸铜电镀工艺为例，酸铜电镀液浓度为200g/L，表2为电镀废水中CuSO4的浓度与冰晶融化后淡水中CuSO4的浓度、平均每立方米废水的运行利润率的关系，其中运行利润率＝(平均每立方米废液处理产生的价值-平均每立方米废液处理的成本)/平均每立方米废液处理的成本×100％。

表2电镀废水中CuSO4的浓度与冰晶融化后淡水中CuSO4的浓度、平均每立方米废水的运行利润率的关系

从表2可知，冰晶融化后淡水中溶质的浓度随着电镀废水中溶质的浓度的增大而增大，运行利润率随着电镀废水中溶质浓度的降低而急剧下降，这是因为电镀废水中溶质的浓度小时，电镀废水的处理量大，也使运行利润率低。综合回收至水洗槽用水水质的要求和运行利润两个因素，当电镀废水中溶质的浓度为电镀液浓度的为电镀液浓度的7.5～12.5％较佳，电镀废水的浓度为电镀液浓度的10％时最佳。

实施例4

取5个相同的20g/L的显色溶剂水样，进行冷冻实验，溶液由顶部开始冷冻。放在-4℃的冰柜中，分别冷冻5小时、6小时、8小时、10小时、12小时。冷冻5小时的水样有35％溶液冻结，冷冻6小时的水样有50％溶液冻结、冷冻8小时的水样有70％溶液冻结，冷冻10小时的水样有80％溶液冻结，冷冻12小时的水样有100％溶液冻结。然后将5个水样冻结的冰融化。采用比色法测定冰融化后溶液的浓度与原溶液浓度的比值。5个水样的冰冻比为横轴，5个水样的冰融化后水浓度与原溶液浓度的比例为纵轴，如图2所示。

从图2可以看出，在冰冻比为70％之前，并融化后溶液的浓度变化不大，而在冰冻比超过70％后，冰融化后溶液浓度会急剧增加。由试验我们可知：对于不同溶质、不同浓度的溶液，都有一个最佳冰冻比。在达到此冰冻比前，冰融化后溶液浓度为缓慢增加。在超过此冰冻比后，冰融化后溶液浓度会急剧增加。发明人发现这个冰冻比，恰好是使未冰冻的浓缩盐水所含的溶质浓度为该溶质在0℃度时的溶解度，也就是使高浓缩盐水刚好为饱和溶液。但考虑安全系数和可操作性，取溶质在0℃度时的溶解度的90～95％。因为溶液冻结过程中，浓缩电镀废水从冰晶的卤道中不断流出，当未冻结的浓缩电镀废水的浓度接近0℃时的溶解度时，卤道的浓缩电镀废水中的溶质会不断析出固态溶质，固态溶质缺乏流动性，对冰晶中的卤道造成堵塞，随着冰冻的继续进行，固态溶质将被冰包裹在其中，这样冰晶融化后的溶质的浓度更大。但是同样浓度的电镀废水处理后得到的浓缩电镀废水的浓度越低，会使得到的冰晶较少，融化后得到的淡水总量少。因此在冰冻过程中，将冰冻比控制在当未冻结的溶液中溶质的浓度，即浓缩电镀废水中溶质的浓度，为溶质在0℃时的溶解度的90～95％时，所分离处理的淡水水量最多，且淡水水质有保障。

以酸铜电镀工艺为例，取电镀废水浓度为20g/L进行冷冻测试，CuSO4在0℃的溶解度为143g/L。经过实验测得，当含CuSO4的电镀废水冰冻比为70～75％时，浓缩电镀废水中CuSO4的浓度在130～136g/L范围内，也就是CuSO4的浓度约为在0℃的溶解度的90～95％时，冰晶融化后溶液中溶质的浓度较低，且分离出的冰晶融化后溶液的量较大，当浓缩电镀废水中CuSO4的浓度大于136g/L，分离出的冰晶融化后溶液的体积更大，但是安全系数和可操作性较低。当浓缩电镀废水中CuSO4的浓度小于130g/L时，冰晶融化后溶液中CuSO4的溶度稍低，但是分离出的冰晶融化后溶液的体积较低，且随着冰冻比的降低而降低。

实施例5

参见图3，是可实现本发明所述电镀废水的处理方法的一种电镀废水处理系统实施例的结构示意图。

具体地，所述电镀废水处理系统包括废水冰冻法处理装置1、电镀槽2、电镀液回收槽3、一级水洗槽4、二级水洗槽5、三级水洗槽6、镀件7、循环泵8、阀门9。

水洗槽设有三个，分别为一级水洗槽4、二级水洗槽5和三级水洗槽6，三个水洗槽的位置依次升高而设且依次临接，相邻两个水洗槽之间通过连通管连通，三级水洗槽6中的连通管从三级水洗槽6的下部延伸入位于其前面的二级水洗槽5的上部，二级水洗槽5中的连通管从二级水洗槽5的下部延伸入位于其前面的一级水洗槽4的上部，三级水洗槽5上设有纯水入口，一级水洗槽4上设有电镀废水出水口，三级水洗槽6的侧壁与二级水洗槽5的侧壁持平，二级水洗槽5的侧壁与二级水洗槽4的侧壁持平。

一级水洗槽4的电镀废水出水口与所述废水冰冻法处理装置1的电镀废水进水口相连；废水冰冻法处理装置1的浓缩电镀废水出水口与电镀液回收槽3相连；废水冰冻法处理装置1的淡水出水口与二级水洗槽5的淡水进水口相连。

电镀废水处理系统的处理流程为：镀件7在电镀槽2中电镀完成后取出，镀件7表面附着了一层电镀液，镀件7首先放置在电镀液回收槽3的上方，部分附着的电镀液滴入电镀液回收槽3中，然后镀件7被送入三个水洗槽清洗。首先镀件7被放入一级水洗槽4中水洗，然后放入二级水洗槽5中水洗，然后到三级水洗槽6中水洗完毕后取出，镀件7再进入下一道电镀工艺。在水洗槽中，实质是将镀件7表面附着的电镀液进行稀释。三级水洗槽6中使用的清洗水为纯水，当三级水洗槽6中的电镀废水的液面高于三级水洗槽6中的连通管出水口时，三级水洗槽6中的电镀废水通过三级水洗槽6中的连通管经阀门9流入二级水洗槽5中。当二级水洗槽5中的电镀废水的液面高于二级水洗槽5中的连通管出水口时，二级水洗槽5中的电镀废水通过二级水洗槽5中的连通管经阀门9流入一级水洗槽4中。当一级水洗槽4中的溶液浓度达到设定值时，循环泵8开启，将一级水洗槽4中的电镀废水送至废水冰冻法处理装置1。经废水冰冻法处理装置1处理后分为两部分，一部分为净化后的淡水，一部分为浓缩电镀废水。净化后的淡水通过循环泵8将淡水排至二级水洗槽5，用于电镀件的清洗。浓缩电镀废水排入电镀液回收槽3，用于补充电镀槽2中的电镀液流失，以及电镀槽2中因蒸发造成的纯水流失。当废水冰冻法处理装置1的检修时，电镀废水可以排至废水处理站处理。

实施例6

参见图4，是可实现本发明所述电镀废水的处理方法的一种废水冰冻法处理装置实施例的结构示意图。

具体来说，所述废水冰冻法处理装置包括：过滤器11、一次预冷器12、二次预冷器13、蒸发器14、冰晶发生器15、热力膨胀阀16、冰水分离器17、冷凝器18、压缩机19。

电镀废水的出水口与过滤器11的进水口相连；过滤器11的出水口与一次预冷器12入水口相连；一次预冷器12出水口与二次预冷器13进水口相连；二次预冷器13出水口与蒸发器14进水口相连；蒸发器14的出水口与冰晶发生器15的进水口相连；冰晶发生器15的冰水混合物出口与冰水分离器17的冰水混合物进口相连，冰水分离器17的冰晶出口与冷凝器18的冰晶入口相连，冷凝器18中的冰晶转化而成的淡水从其淡水出口流至一次预冷器12，经一次预冷器12的淡水通道从其淡水出水口流出；冰晶分离器17的浓缩电镀废水出水口与冷凝器18的浓缩电镀废水进水口相连，浓缩电镀废水经冷凝器18的浓缩电镀废水管道后从其浓缩电镀废水出水口流至一次预冷器12，经一次预冷器12的浓缩电镀废水通道后从其浓缩电镀废水出水口流出；蒸发器14、二次预冷器13、压缩机19和冷凝器18的制冷剂通道依次连接，蒸发器14的制冷剂出口与二次预冷器13的制冷剂入口相连；二次预冷器13的制冷剂出口与压缩机19的制冷剂入口相连；压缩机19的制冷剂出口与冷凝器18的制冷剂入口相连；冷凝器18的制冷剂的出口通过热力膨胀阀16与蒸发器14制冷器的入口相连。

所述冰晶发生器包括超声波发生器、冰晶阻断器、筒体三部分，蒸发器的出口与冰晶阻断器的进口相连，冰晶阻断器的出口与筒体的进口相连，筒体的出口与冰水分离器相连，超声波发生器设置于筒体内部。

所述冰水分离器包括冰水混合物进水管、滤冰板、冰晶出口、出水管、筒体。冰晶出口位于筒体二分之一高度位置，滤冰板为孔径为1～2mm的滤网，滤冰板与水平呈45度角倾斜设置于筒体内，滤冰板的下端与冰晶出口相连，进水管连通至筒体顶部，出水管位于筒体底部，冰晶出口与冷凝器的冰晶入口相连，出水口与冷凝器的浓缩电镀废水进水口相连。冰水混合物由冰水混合物进水管进入冰水分离器，落至滤冰板上，液体从滤冰板上漏下，冰晶留在滤冰板上，滤冰板上的冰晶下滑至冰晶出口排出至冷凝器，冰水混合物中的液体由出水管排出至冷凝器。

废水冰冻法处理装置的处理流程为：废水冰冻法处理装置的进水循环泵8开启进水，30℃电镀废水先经过过滤器11去除固体杂质，进入一次预冷器12，降为15℃电镀废水。15℃电镀废水经过二次预冷器13，降为5℃电镀废水，5℃电镀废水进入蒸发器14，在蒸发器14中被制冷剂冷却成-3℃的过冷废水。-3℃的过冷废水进入冰晶发生器15，形成冰晶和浓缩电镀废水。冰水混合物进入冰水分离器17中，将冰晶和浓缩电镀废水分离。冰晶和浓缩电镀废水，分别进入冷凝器18中与从压缩机19中出来的0.5MPa、30℃的制冷剂气体进行热交换，分别形成15℃的淡水和10℃的浓缩电镀废水；0.5MPa、30℃的制冷剂气体经过冷凝器18后形成0.5MPa、15℃的制冷剂液体；0.5MPa、15℃的制冷剂液体经过热力膨胀阀16后，形成0.15MPa、-8℃的制冷剂气体，然后经过蒸发器14后，得到0.15MPa、0℃的制冷剂气体，然后经过二次预冷器13后，形成0.15MPa、10℃的制冷剂气体，然后进入压缩机19。15℃的淡水和10℃的浓缩电镀废水，分别进入一次预冷器12的淡水通道和浓缩电镀废水通道与30℃电镀废水进行热交换后，分别形成25℃的淡水和25℃的浓缩电镀废水，然后经过淡水出水口和浓缩电镀废水出水口流出。

上述废水冰冻法处理装置和系统可以用来处理酸铜电镀工艺中产生的电镀废水。处理酸铜电镀工艺中产生的电镀废水过程中，综合处理效果和成本，在冰晶发生器中冰冻比为70％时最佳，浓缩电镀废水中CuSO4的浓度为135g/L最佳，当一级水洗槽中的溶液浓度达到设定值为电镀液浓度的10％时，循环泵开启，将一级水洗槽中的电镀废水送至废水冰冻法处理装置。

本发明所述电镀废水处理方法也可以通过采用上述废水冰冻法处理装置和系统来处理电镀镍、镉、铅、铬等产生的电镀废水。

实施例7

以下为使用本发明所述电镀废水处理方法应用于酸铜电镀工艺的经济成本分析。

电镀槽镀液组成：硫酸铜200g/L，硫酸70g/L、氯化钠80mg/L、添加剂适量，温度40℃。

电镀件清洗采用多级逆流式，第一级水洗槽的排水浓度设置为电镀槽中电镀液浓度的10％，即：硫酸铜20g/L，硫酸7g/L、氯化钠暂时忽略不记、添加剂暂时忽略不记、温度30℃。

硫酸铜原料市场价格：0.0158元/克(15800元/吨)；硫酸原料市场价格：0.0004元/克。1立方米清洗废水中，含硫酸铜20000g，含硫酸7000g，分别价值为20000*0.0158＝316元，和7000*0.0004＝2.8元。

电镀废水经电镀废水处理系统处理后，产生0.3立方米体积的25℃的浓缩电镀废水，为电镀废水体积的30％，即硫酸铜66.6g/L，硫酸23.3g/L。可直接回用于电镀槽，同时补充电镀槽内应蒸发散失的淡水，以保证电镀槽中电镀液体积和浓度不变。

电镀废水经废水冰冻法处理装置处理后，产生0.7立方米25℃的淡水，可回用到倒数第二级水洗槽补充新鲜水。另外分离出来的0.3立方米电镀液中的水，因直接回用于电镀槽，实际节水1立方米。电镀行业用水平均成本约为50元/立方米(水费+废水处理费)。则节约水1立方米水价值为50元。

采用本发明所述电镀废水处理系统，处理1立方米废水后，分别得到了：硫酸铜20000g、硫酸7000g、1立方米的淡水，合计价值约为：316+2.8+50＝368.8元。本发明所述电镀废水处理系统处理1立方米废水的运行成本约15元。因此，采用本发明所述电镀废水处理系统的运行利润率约为(368.8-15)/15×100％＝2359％。

最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

技术特征：

1.一种电镀废水的处理方法，其特征在于，所述电镀废水的处理方法包括以下步骤：

(1)将电镀废水进行冷冻处理，得到冰和浓缩电镀废水的混合物；

(2)将步骤(1)得到的冰和浓缩电镀废水的混合物进行分离，分别得到冰和浓缩电镀废水。

2.如权利要求1所述电镀废水的处理方法，其特征在于，所述步骤2)之后，还包括将冰融化为淡水并将其作为清洗水进行回用的步骤，和/或

加热浓缩电镀废水至常温并将其作为电镀液进行回用的步骤。

3.如权利要求1所述电镀废水的处理方法，其特征在于，所述冰的平均厚度为3mm～5mm。

4.如权利要求1所述电镀废水的处理方法，其特征在于，所述浓缩电镀废水中溶质的浓度为溶质在0℃时的溶解度的90～95％。

5.如权利要求1所述电镀废水的处理方法，其特征在于，所述电镀废水的浓度为其电镀液浓度的7.5～12.5％。

6.如权利要求1所述电镀废水的处理方法，其特征在于，所述冷冻处理在水源热泵中进行，水源热泵由压缩机、冷凝器、蒸发器、冰晶发生器、热力膨胀阀、制冷附件及电控部件构成，冻结电镀废水在冰晶发生器的一端进行，冷冻过程中电镀废水中电镀液的组成溶质被排除在冰之外，冰晶经过分离，在冷凝器中将冰加热融化为淡水，同时在冷凝器中加热所述浓缩电镀废水至常温。

7.如权利要求1所述电镀废水的处理方法，其特征在于，所述步骤(1)中，冷冻处理是指先将电镀废水冷却成过冷废水，由过冷废水形成冰和浓缩电镀废水的混合物。

8.如权利要求1所述电镀废水的处理方法，其特征在于，所述步骤(1)具体为：所述电镀废水先经过过滤器去除固体杂质，其后经过一次预冷器使其降为13～18℃电镀废水，接着13～18℃电镀废水经过二次预冷器使其降为4～7℃电镀废水，然后4～7℃电镀废水经过蒸发器使其冷却为-2～-4℃的过冷废水，接着-2～-4℃的过冷废水进入冰晶发生器，在冰晶发生器中形成冰和浓缩电镀废水的混合物。

9.如权利要求8所述电镀废水的处理方法，其特征在于，所述冰和浓缩电镀废水的混合物经过冰水分离器中使冰和浓缩电镀废水分离，分离后的冰和浓缩电镀废水分别进入冷凝器加热，分别形成13～17℃的淡水和8～12℃的浓缩电镀废水；13～17℃的淡水和8～12℃的浓缩电镀废水分别进入一次预冷器加热，分别形成20～27℃的淡水和20～27℃的浓缩电镀废水。

10.如权利要求9所述电镀废水的处理方法，其特征在于，处理完成后的浓缩电镀废水中的溶质组分与电镀槽中电镀液的组分相同，排入回收槽，用于补充电镀槽中的电镀液流失，以及补充电镀槽中蒸发的纯水流失，处理完成后的淡水排入到水洗槽，用于电镀件清洗用水。

技术总结

本发明公开了一种电镀废水的处理方法，所述电镀废水的处理方法包括以下步骤：(1)将电镀废水进行冷冻处理，得到冰和浓缩电镀废水的混合物；(2)将步骤(1)得到的冰和浓缩电镀废水的混合物进行分离，分别得到冰和浓缩电镀废水。本发明所述电镀废水的处理方法，可将电镀水洗废水中的电镀液组分与淡水分离，分离后电镀液和淡水分别回用，实现电镀水洗废水的几乎零排放和电镀液的回收再用；所述电镀废水的处理方法对需要处理的电镀废水的水质要求不高，运行维护简单，可处理单个水洗槽的废水，同时有着很高的运行利润率，可以解决电镀重金属废水污染问题。

技术研发人员：陈栋;荣宏伟;张朝升

受保护的技术使用者：广州大学

文档号码：201610974262

技术研发日：2016.11.04

技术公布日：2017.02.15