电镀废水中含有的大量重金属对环境和人体有害。现有的电镀废水处理技术,主要处理方法是传统的化学沉淀法,在处理过程中投入化学药剂,产生大量的污泥,二次污染严重,实质是污染物的增加和转移,不符合清洁生产的要求。对电镀水洗废水进行浓缩后回用于电镀槽,可达到清洁生产的目的。目前国内外电镀水洗废水浓缩处理常用的方法主要是反渗透和蒸发浓缩。常用的电镀工艺中,酸铜工艺、氧化镍工艺、镀铬工艺水洗废水为pH值小于2的强酸性,碱铜工艺、锌酸盐镀锌工艺水洗废水为pH值大于12的强碱性,均超出了现有反渗透膜的容许pH值范围,使反渗透法在电镀废水处理领域适用范围很小。而蒸发浓缩法,能耗大,成本高。因此,急需研发一种适用性广、能耗低、符合清洁生产要求的电镀水洗废水处理新技术。本研究探讨采用冷冻法进行电镀水洗废水的处理,并采用了过冷水动态制冰技术,利用冷冻结晶提纯中水回用于电镀水洗槽或者电镀前处理,冷冻浓缩水洗废水形成电镀液回用于电镀槽,变废为宝。新研发的过冷水动态制冰冷冻法,相比现有的冷冻法水处理技术,具有溶质去除率高、能耗低、产水率高的特点。主要内容包括:(1)通过界面渐进静态冷冻法试验,证明了冷冻法能够处理各种不同工艺的电镀水洗废水。找出常规的界面渐进冷冻法处理电镀水洗废水在实际应用中主要问题,探索工程应用中可行的冷冻制冰新方法。(2)通过对过冷水成冰机理研究,寻找出更高冰晶纯度和更低能耗的制冰新方法。结合经典成核理论,通过过冷水冰晶生长试验和过冷水雾化试验,提出了“氢键角壁垒”技术观点,解释水不能在0℃结冰而是形成过冷水的原因。进而得出人为促冰的方法是:减少液体束缚,加大水体的流动,形成水力冲击,减少“氢键角壁垒”。并由此设计出最高温度能在-0.5℃就产生细小冰晶的新制冰方式用于冷冻法水处理。(3)通过冰晶尺寸与溶质去除率关系试验,寻找最合适的冰晶尺寸:厚度1 mm左右的冰粉状冰和冰絮状冰,是过冷水动态制冰法进行水处理的最优选择。且形成此形态冰的能耗,仅为界面渐进式间接冷冻法的62%。通过冰水分离方式研究试验,选择最合适的冰水分离方式:在处理电镀水洗废水的工程应用中,采用过冷水动态制冰同时进行重力过滤分离,再进行离心分离的冰水分离方式,是综合考虑杂质去除率、能耗、耗时的最优选择。产淡水率可达到59%,远高于常规的界面渐进间接冷冻法的25%。(4)通过过冷水动态制冰冷冻法处理3种有代表性的电镀水洗废水的试验,确定了最合适的冷冻法电镀水洗废水处理总流程。并计算得出整个处理流程的总能耗不到采用纯蒸发浓缩法能耗的1/10。(5)为解决了试验研究和工程应用之间的衔接问题,进行了过冷水动态制冰冷冻法处理电镀水洗废水工艺流程设计、核心处理器设计、整体处理系统设计。研究确定了可以在一个处理设备中,同时完成动态制冰、重力过滤分离、离心脱水、融冰四个步骤的核心处理器。以酸铜电镀工艺为例的经济分析显示,该系统的计算运行利润率可达到1.5倍。过冷水动态制冰冷冻法处理电镀水洗废水,有着可观的运行经济效益,为电镀厂家采用此系统进行电镀水洗废水处理提供了理论依据。