PlatingandFinishingNov.2018Vol.40No.11SerialNo.308
氰化镀银电镀废水综合处理平台设计
孙丽君1，闫涛1，马景富2
（1.烟台职业学院，山东烟台264670；2.沈阳理工大学，辽宁沈阳110159）
摘要：为实现氰化镀银废水的高效、安全和可靠处理，通过研究氰化镀银废水处理流程，优化设计
了一种适于中小企业运营管理的自动化电镀废水处理系统，并研制与之配套的远程处理终端和上
位机软件。结果表明，所开发的氰化镀银废水处理系统具有操作简单、破氰彻底和经济效益可观
等优点，银回收效率不低于94.4%，总氰化物排放满足国家相关标准的限值规定。关键词：氰化镀银废水；自动化；远程处理终端；上位机
中图分类号：X781.1文献标识码：A
DesignofCyanideSilverElectroplatingWastewater
SynthesizingTreatmentPlatform
SUNLijun1，YANTao1，MAJingfu2
（1.YantaiVocationalCollege，Yantai264670，China；2.ShenyangLigongUniversity，Shenyang110159，China）
Abstract：Inordertorealizeefficient，safeandreliabletreatmentofcyanidesilverelectroplatingwaste⁃water，aautomatedwastewatertreatmentsystemfortheoperationandmanagementofSMEswasopti⁃
mizedbystudyingonwastewatertreatmentprocess，andtheterminalRTUandPCsoftwarehavebeen
developed.Resultsshowthatthedevelopedcyanidesilverelectroplatingwastewatertreatmentsystem
hastheadvantagesofsimpleoperation，completedestructionofcyanideandconsiderableeconomicben⁃
efits，andthesilverrecoveryefficiencyisnotlessthan94.4%，thetotalcyanideemissioncanmeetthe
requirementsoftherelevantnationalstandards.
Keywords：cyanidesilverelectroplatingwastewater；automation；remoteterminalunit；mastercomput⁃er
引言
氰化电镀废水的毒性较强，其直接排放会严重
危害人畜健康和生态环境，减少氰化物镀液使用或
改用无氰电镀工艺替代是促使电镀行业绿色转型
升级的关键。鉴于氰化电镀的技术和成本优势，现
阶段若想完全取代氰化电镀存在较大的难度［1］，因而非常有必要关注含氰电镀废水的处理工作。
氰化废水处理技术相对成熟，通常采用化学氧
化（氯碱法、过氧化氢法等）、电解氧化、物理化学和
生化组合等方式实现含氰废水的高效、安全和可靠
处理［2-3］，并确保车间排放口监测的总氰化物质量
浓度低于0.3mg/L。然而，电镀废水中氰化物浓度
监控大多依靠抽样形式的手工测试［4-5］，难以实现doi：10.3969/j.issn.1001⁃3849.2018.11.007
收稿日期：2018-06-19修回日期：2018-07-21基金项目：国家自然科学基金项目（61263024）；专业群建设实践研究（2015211
）··32第40卷第11期（总第308期）2018年11月电镀与精饰
对破氰工艺的全时段、全天候实时采样控制，更难
以保证含氰废水处理后的稳定达标排放。
为此，通过研究某单位高压开关设备的氰化镀
银废水处理流程，提出了一种适于中小企业运营的
自动化废水处理系统。该系统在精简指令集先进
控制器（advancedRISCmachine，ARM）硬件平台S3C2440A上植入32位嵌入式操作系统（windows
embeddedcompact，WinCE），研制实时监控、间歇反
馈的氰化镀银废水远程处理终端（remoteterminalunit，RTU）和上位机软件，并为其设计银回收、破氰
和废水达标排放等在线监控功能。
1氰化镀银废水处理流程
烟台某电镀厂采用氰化镀银工艺处理高压开
关设备触点，通过氰化物预镀打底增强基体与镀层
间的结合力，使触点镀层结晶细致、结构紧密。镀
件清洗和废旧镀液中含有贵重金属银离子和大量
有毒氰化物，需要通过集液、浓缩、旋流电解等流程
实现破氰和银回收，如图1，并使银氰废水处理后达
到GB21900-2008《电镀污染物排放标准》的要求，
即总银限值≤0.3mg/L，总氰化物（以CN-计）限值≤0.3mg/L。
考虑企业运营成本和氰化镀银废水处理要求，
旋流电解槽配置废水电导率传感器、浓缩池和中间
池配置氰根离子传感器，利用实时监控、间歇反馈
的远程处理终端RTU来实现电镀废水处理流程的
自动化控制。
其基本原理为：电解过程中，阴极析出银，废水
电导率下降，而电导率传感器在线采样电解槽银氰
废水的电导率，并经远程处理终端RTU实时处理，
若实测电导率达到临界值，按浓缩池监测和已电解
氧化处理的氰根离子浓度控制投入定量的氯化钠
溶液，终端RTU调节电解槽电压和电流密度，以确
保破氰彻底；终端RTU实时处理中间池监测的氰根
离子浓度，若实测氰根离子浓度低于0.3mg/L，则达到排标要求，反之，控制#2泵进行二次破氰处理；远
程终端RTU在废水处理现场实时监控银回收、破氰
和废水达标排放等过程，必要的废水处理流程管理
或设备异常由实时反馈远程监测终端RTU的运行
状态，而正常运行采用间歇反馈监测，从而降低终
端RTU控制器的功耗。
2氰化镀银废水远程处理终端设计
2.1终端RTU总体架构
氰化镀银废水远程处理终端RTU放置于具有IP65外壳防护的户外型控制箱内，控制箱安置于电
镀废水处理现场，通过ZigBee无线通信与上位机在
线交互数据，实现对银回收、破氰和废水达标排放
等工艺的全时段、全天候实时采样控制。电镀废水处理终端RTU在ARM920T内核芯片S3C2440A上
开发，硬件系统包括主控单元、通信接口、信号采
集、ZigBee通信、可编程通用端口（input/output，I/O）
等部分，其总体架构如图2所示。
主控单元负责氰化镀银废水处理流程的自动
控制，利用通用串行总线（universalserialbus，USB）
接口外接传感器在线监测电解槽银氰废水的电导
率、中间池氰离子浓度，通过可编程的I/O反馈控制
泵机组、搅拌电机的运行状态，以实现氰化镀银废
水的高效、安全和可靠处理。
主控单元以S3C2440A芯片为核心，外部配置
电源、晶振、时钟、复位和JTAG调试接口以构建废
水处理终端RTU的基本平台。存储模块主要负责WinCE操作系统、氰化镀银废水自动处理程序和数
据的存储、读、写等基本操作，其中NorFlash存储废
水自动处理程序和WinCE操作系统；NANDFlash
存储电解槽银氰废水电导率、中间池氰离子浓度等
中间数据；SDRAM支持废水处理程序在WinCE操 银氰废水
集液池过滤器浓缩池旋转电解槽中间池#1泵#2泵达标排放或回用吸收罐
图1氰化镀银废水处理流程 终端RTU主控制器S3C2440A电源
通用可编程I/O
晶振复位
时钟存储模块
JTAG调试接口RS-232
USB
USBZigBee模块
工业电导率传感器
氰离子浓度传感器
图2远程处理终端总体架构··33Nov.2018Vol.40No.11SerialNo.308PlatingandFinishing
作系统上运行；SD卡存储规定时间范围内废水的
处理信息。2.2信号监控模块设计
终端RTU配置监测氰化镀银废水处理流程的
可编程I/O和传感器模块。可编程I/O为开关信号
监控单元，其输入为集液池、浓缩池和中间池液位
等开关信号，若高于上液位或低于下液位，主控单
元输出控制集液池和浓缩池搅拌电机、废水引流和
达标排放泵机组的运行状态。可编程I/O在S3C2440A主控单元上通过GPIO外部扩展实现，具
体电路如图3所示。
集液池液位等开关信号占用6个I/O口，经2片
光耦TLP521-3隔离输入到GPB0~GPB5端口；搅拌
电机和泵机组运行状态采用继电器控制，开关输出
占用5个I/O口，分别由GPB6~GPB10输出，经500mA×8达林顿晶体管阵列ULN2803控制继电器线
圈的通电状态，利用继电器吸合和断开控制电机或
泵运行，以实现氰化镀银废水搅拌、引流和达标排
放等自动控制。
传感器模块在线监测电解槽银氰废水电导率
和中间池氰根离子浓度，其中电解槽内银氰废水电
导率监测采用雷磁DDG-33工业电导率计，主控单
元按电解槽内废水电导率变化定量添加氯化钠溶
液，确保银回收和破氰工艺彻底；氰根离子浓度监
测采用Bante321-Cn氰离子浓度计，氰离子浓度按
低于0.3mg/L设定阈值，确保废水达标排放。由于
监测仪表均带有USB接口，传感器模块在S3C2440A主控单元外围配置USB接口电路，如图
4，利用USB通信在线获取电解槽银氰废水电导率
和中间池氰根离子浓度，以实现银回收、破氰和废水稳定达标排放等自动控制。
2.3无线通信模块设计
氰化镀银废水远程处理终端RTU通过ZigBee
无线通信与上位机进行数据交换，其中正常处理银
氰废水时，RTU实时监控废水处理流程和设备运行
状态，ZigBee模块处于休眠状态以节省功耗；上位
机需要远程监控废水处理流程或设备运行异常时，
终端RTU唤醒ZigBee，间歇反馈监控数据或异常
信号。
无线通信采用带RS-232串口通信的工业ZG8302模块，通信距离约1600m，满足废水处理现
场与上位机进行数据交换应用需求。主控单元S3C2440A上开发RS-232接口与ZG8302ZigBee模
块连接，如图5，通过MAX3232和DB9建立RS-232
串行通信接口，实现主控单元与ZG8302ZigBee模
块的连接与数据收发控制。
3氰化镀银废水远程处理功能实现
3.1上位机监控功能设计
上位机方便用户与工艺人员远程监控氰化镀
银废水处理流程和设备运行状况，其中上位机利用USB转RS-232通信线缆与ZigBee模块ZG8302连 GPB6IN11IN223IN34IN4OUT1OUT2OUT3OUT418171615
3.3VDC开关量输入
TLP521-3D5R21 2.7k 3.3VDCR2710k GPB0
IN55OUT5
14GND9COMD10GPB7GPB8GPB9GPB10
ULN2803M12VDCK1
220VAC
泵/搅拌电机图3开关信号监控电路 5
6VCC
D－D＋GND12345VDC
R35 22 R36 22 R33 1.5k
R34 1.5k DNODPO
图4USB接口电路
C1+1
C1-34C2+5C2-VCCV+V-GND162616
MAX3232C30 1u5VDC
1
2
3
4
56
7
8
910
11
DB9C31 1uC32 1u
C33 1uC291u
TXD0RXD0TXD1RXD1T0T1R0R1T1IN11
T2IN1012R1OUT9R2OUTT1OUTT2OUTR1INR2IN147138T1OUT
T2OUTR1INR2IN
图5无线通信串口电路··34