綠禾盛淺析電鍍廢水處理技術(shù)現(xiàn)狀及趨勢(shì)

隨著現(xiàn)代社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,人們對(duì)電鍍的需求越來(lái)越大,電鍍廢水的成分復(fù)雜,所以需要進(jìn)行不同階段的處理.無(wú)錫綠禾盛環(huán)保科技有限公司給大家詳細(xì)介紹一下電鍍廢水的來(lái)源和危害.無(wú)錫綠禾盛對(duì)各種處理技術(shù)進(jìn)行較為詳細(xì)的分析，對(duì)螯合沉淀法和NMSTA天然礦物污水處理劑在電鍍廢水治理中的應(yīng)用進(jìn)行了簡(jiǎn)單介紹，并結(jié)合新的排放標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)電鍍廢水處理技術(shù)的發(fā)展趨向進(jìn)行展望。

1、電鍍廢水來(lái)源及特點(diǎn)

一般的電鍍生產(chǎn)工藝由前處理、電鍍和后處理工藝三部分組成，每個(gè)工藝一定程度上都有廢水產(chǎn)生，其中，電鍍生產(chǎn)過(guò)程中的鍍件漂洗廢水是電鍍廢水的主要來(lái)源之一，約占車(chē)間廢水排放量的80%以上，廢水中大部分的污染物質(zhì)是由鍍件表面的附著液在漂洗時(shí)帶入的;鍍液過(guò)濾廢水是指在鍍液過(guò)濾過(guò)程中，滴漏的鍍液以及在過(guò)濾前后沖洗過(guò)濾機(jī)、過(guò)濾介質(zhì)或鍍槽等的排放水;廢鍍液包括清理鍍槽時(shí)排出的殘液、老化報(bào)廢的鍍液、退鍍液和受污染嚴(yán)重的廢棄槽液等。這部分廢液的濃度很高，如果直接排放，則環(huán)境污染更為嚴(yán)重。因管理不善產(chǎn)生的電鍍車(chē)間“跑、冒、滴、漏”廢水一般與沖刷設(shè)備、地坪等沖洗廢水一并考慮處理;另外，化驗(yàn)用水主要包括電鍍工藝分析和廢水、廢氣檢測(cè)等化驗(yàn)分析用水，其水量不大，但成分較復(fù)雜，一般排入電鍍混合廢水系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一處理后排放。

電鍍廢水成分復(fù)雜，除含氰廢水和酸堿廢水外，還含有鉻、鎳、鎘等多種重金屬，同時(shí)，廢水中還含有相當(dāng)數(shù)量的添加劑、光亮劑等有機(jī)化合物，例如各型表面活性劑、EDTA、檸檬酸、酒石酸、乙醇胺、乙二醇、硫脲、苯磺酸、香豆素及丁炔二醇等。這些物質(zhì)進(jìn)入環(huán)境，必定會(huì)對(duì)人類(lèi)健康及生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重的危害。

2、電鍍廢水的危害

電鍍廢水中的污染物較為復(fù)雜，水質(zhì)成分不易控制，但總的來(lái)講，可分為重金屬離子廢水、酸堿廢水及含油脂類(lèi)廢水等，表現(xiàn)的成分卻常常是同時(shí)含有多種污染物。 其中有害的物質(zhì)有鎘、鉛、鉻、鎳、錫、鋅、酸、堿、懸浮物、石油類(lèi)物質(zhì)、含氮化合物、表而活性劑及磷酸鹽等。另外，目前采用氰化電鍍工藝的廠家，其電鍍廢水中含有大量的氰化物。

電鍍廢水未經(jīng)處理排放，會(huì)污染飲用水和工業(yè)用水，對(duì)生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生危害;酸堿廢水會(huì)破壞水中微生物的生存環(huán)境，影響正常水源的酸堿度;含氰廢水毒性很大，微量就能致人死亡;重金屬離子屬于致畸或致突變的劇毒物質(zhì)，如果大量含有重金屬離子的電鍍廢水不經(jīng)處理直接排放，會(huì)通過(guò)食物鏈，在人體內(nèi)富集而導(dǎo)致嚴(yán)重的健康問(wèn)題，Cr(Ⅳ)的毒性較鎘次之，但人體若大量攝入能夠引起急性中毒，長(zhǎng)期攝入也能引起慢性中毒;鎳和鉛在人體內(nèi)有蓄積作用，長(zhǎng)期攝入會(huì)引起慢性中毒。鎘、鉻、鉛及鋁四種物質(zhì)均為國(guó)家一類(lèi)有害物質(zhì)，銅、鋅毒性相對(duì)較小，是二類(lèi)有害物質(zhì)。日本震驚世界的水俁病和骨痛病就分別由重金屬汞和鎘引起的;有機(jī)物(氨氮、磷酸鹽等)進(jìn)入水體會(huì)引起富營(yíng)養(yǎng)化，導(dǎo)致水中生物大量死亡。氰化物是劇毒物質(zhì)，允許排放質(zhì)量濃度為0．3mg/L，氰化物中毒改善后，還可能發(fā)生神經(jīng)系統(tǒng)后遺癥。

3、電鍍廢水處理技術(shù)簡(jiǎn)介

3.1 化學(xué)法

化學(xué)法是借氧化還原反應(yīng)或中和沉淀反應(yīng)將有害的物質(zhì)分解為無(wú)害的物質(zhì)或?qū)⒅亟饘俳?jīng)沉淀和上浮法從廢水中除去?；瘜W(xué)法處理電鍍廢水，是目前國(guó)內(nèi)外應(yīng)用普遍的電鍍廢水處理方法，技術(shù)上較為成熟。

化學(xué)法包括化學(xué)還原法，氧化破氰法，沉淀法等，是一種傳統(tǒng)和應(yīng)用普遍的處理電鍍廢水方法，具有投資少、處理成本低、操作容易掌握等特點(diǎn)，能承受大水量和高濃度負(fù)荷沖擊，可適用各類(lèi)電鍍廢水治理。

3.1.1 化學(xué)還原法

化學(xué)還原法在電鍍廢水治理中典型的是對(duì)含鉻廢水的治理。其方法就是在廢水中加入還原劑FeSO4、NaHSO3、Na2SO3、SO2或鐵粉等使Cr(Ⅵ)還原成Cr(Ⅲ)，然后再加入NaOH或石灰乳沉淀分離。劉利萍等以FeSO4或Na2SO3作還原劑，在pH為2～3、t為30min的條件下，可使Cr(Ⅵ)有效轉(zhuǎn)化為Cr(Ⅲ);用NaOH調(diào)節(jié)溶液的pH為8．0～8．5，此時(shí)Cr(Ⅲ)的溶解度較小。對(duì)于其中的Ni2+、Zn2+補(bǔ)加助沉劑，加入改性Al系絮凝劑可加速其沉降。這樣處理后的廢水不僅Cr(Ⅵ)且Cr(總)及其它金屬離子含量均達(dá)規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)。該法優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備簡(jiǎn)單，投資少處理量大，但要防止沉渣污泥造成二次污染。

3.1.2 氧化破氰法

對(duì)含氰廢水化學(xué)處理方法很多，如堿性氧化法、過(guò)氧化物法、水解法、臭氧處理法及電化學(xué)氧化法等。而又以堿性氧化法應(yīng)用廣，即廢水在堿性條件下，加入氯系氧化劑(如次氯酸鈉、漂白粉和液氯等)將氰化物破壞轉(zhuǎn)化成為無(wú)害產(chǎn)物，較徹底地消除了氰化物的污染問(wèn)題。但本法應(yīng)用時(shí)須對(duì)pH進(jìn)行嚴(yán)格的控制，否則易使少量殘留氰化物氧化不徹底，產(chǎn)生二次污染。

3.1.3 化學(xué)沉淀法

化學(xué)沉淀法是使廢水中重金屬離子轉(zhuǎn)變?yōu)椴蝗苡谒闹亟饘倩衔锏姆椒ǎ话闶窍驈U水中加入藥劑(NaOH、石灰等)，使水中重金屬離子與堿的氫氧根離子作用生成難溶于水的氫氧化物，然后把氫氧化物和水分離達(dá)到去除重金屬離子的目的。

每種重金屬離子都有其沉淀的較佳pH范圍，但廢水中往往含多種重金屬離子，共沉淀作用會(huì)改變pH，應(yīng)根據(jù)實(shí)際廢水投加中和劑的試驗(yàn)作出水的pH與殘留重金屬濃度的關(guān)系曲線，來(lái)確定廢水pH范圍和中和劑投加量。該法是一種較為成熟實(shí)用的電鍍廢水處理技術(shù)，處理成本低，但是沉淀物的分離以及污泥的二次污染不容忽視。

3.1.4腐蝕電池法

腐蝕電池法是基于電化學(xué)中的腐蝕原理來(lái)處理電鍍廢水中的氰或鉻離子。采用鐵屑處理電鍍含鉻廢水，特別是焦炭-鐵屑法，因陽(yáng)極碳不僅有吸附能力，而且其具有的催化作用可使重金屬離子變成顆粒粗、密度大、易沉降的絮狀產(chǎn)物，表現(xiàn)出較佳的處理效果。但該法缺點(diǎn)是處理時(shí)間一長(zhǎng)，鐵屑容易結(jié)塊，影響處理效果。

3.2 物理法

物理方法是利用物理作用分離廢水中呈懸浮狀態(tài)的污染物質(zhì)，在處理過(guò)程中不改變物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)，如電鍍廢水中的除油、蒸發(fā)濃縮回用水等。

3.2.1蒸發(fā)濃縮法

蒸發(fā)濃縮回收，是一種對(duì)重金屬電鍍廢水進(jìn)行蒸發(fā)，使溶液濃縮，并加以回收和利用的一種處理方法，一般用于處理含鉻、銅、銀及鎳離子廢水。一般而言，電鍍工業(yè)上應(yīng)用蒸發(fā)濃縮處理重金屬?gòu)U水常常與其它方法聯(lián)用，可實(shí)現(xiàn)閉路循環(huán)，是很成功的組合。1990年在對(duì)美國(guó)緬因州與加里弗尼亞州的調(diào)查中，有37%電鍍廠采用了常壓蒸發(fā)與逆流漂洗配合系統(tǒng)。20世紀(jì)80年代該法在我國(guó)應(yīng)用也較多，尤其是用于電鍍含鉻廢水的處理。蒸發(fā)濃縮法處理電鍍重金屬?gòu)U水，工藝成熟簡(jiǎn)單，不需化學(xué)試劑，無(wú)二次污染，回用水或有價(jià)值的重金屬，有良好的環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益;但因能耗大，操作費(fèi)用高僅作為一種輔助處理手段。

3.2.2 反滲透法

反滲透法的原理簡(jiǎn)單，是一種采用半透膜進(jìn)行高壓過(guò)濾的濃縮分離技術(shù)。對(duì)于此法處理重金屬?gòu)U水的研究很多，進(jìn)展較快。在電鍍廢水處理中，特別用于處理鍍鎳、鍍鋅、鍍銅及鍍鎘廢水。它的特點(diǎn)是完全用物理操作，在運(yùn)轉(zhuǎn)中產(chǎn)生一部分濃縮液或回用或綜合利用，稀液回用于漂洗，此外并無(wú)其它廢棄物。該法的關(guān)鍵是應(yīng)選擇具有選擇性和透水性好的半透膜，同時(shí)，反滲透膜的強(qiáng)度，壽命有待提高，由于膜對(duì)金屬離子的去除率不同，長(zhǎng)期運(yùn)行在漂洗槽可能有雜質(zhì)離子累積的問(wèn)題。

3.3 物理化學(xué)法

物理化學(xué)法是通過(guò)物理和化學(xué)的綜合作用使廢水獲得凈化的方法，主要包括吸附法、膜分離法、離子交換法或電解法等。

3.3.1 活性炭吸附法

活性炭吸附法是處理電鍍廢水的一種經(jīng)濟(jì)有效的方法，主要用于含鉻、含氰廢水。國(guó)內(nèi)從20世紀(jì)70年代開(kāi)始，有不少單位進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究工作，并有部分投入生產(chǎn)使用。在應(yīng)用于含氰廢水中，韋朝海等人設(shè)計(jì)的三相流化床要比固定床破氰率高5～8倍。它的特點(diǎn)是處理調(diào)節(jié)溫和，操作安全，深度凈化的處理水可以回用。但該方法存在活性炭再生復(fù)雜和再生液不能直接回鍍槽利用的問(wèn)題，吸附容量小，不適于有害物濃度高的廢水。

3.3.2 液膜法

液膜分離是一種新型的類(lèi)似溶劑萃取的分離技術(shù)，它包括制膜、分離、凈化及破乳過(guò)程，一般采用水包油包水雙重乳液體系，液膜為煤油和表面活性劑或添加劑，內(nèi)水相為NaOH溶液，外水相為待處理的含氰或鉻廢水。

液膜法具有分離效率高，速度快，選擇適當(dāng)?shù)挠袡C(jī)溶劑和載體可以處理含鉻、銅、鎘、鋅、汞、鎳、鈷及鉛等廢水。工藝簡(jiǎn)單，設(shè)備占地面積小，凈化效率高，耗能少，投資低等。但藥劑有損耗，要注意防止油的二次污染，要求操作水平高，適用的處理水量小，目前應(yīng)用尚不多見(jiàn)。

3.3.3 離子交換法

離子交換法是利用離子交換劑分離廢水中有害物質(zhì)的方法。較常用的交換劑是離子交換樹(shù)脂，樹(shù)脂飽和后可用酸堿再生后反復(fù)使用。離子交換是靠交換劑自身所帶的能自由移動(dòng)的離子與被處理的溶液中的離子多數(shù)通過(guò)離子交換來(lái)實(shí)現(xiàn)的。多數(shù)情況下離子是先被吸附，再被交換，具有吸附、交換雙重作用。對(duì)于含鉻等重金屬離子的廢水，可用陰離子交換樹(shù)脂去除Cr(Ⅵ)，用陽(yáng)離子交換樹(shù)脂去除Cr(Ⅲ)、鐵、銅等離子。此法具有回收利用、化害為利、循環(huán)用水和處理費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)，但它技術(shù)要求較高、一次性投資大，且在回收的鉻酸中有余氯，影響回用，近年用者趨少。

3.3.4 電解法

電解法是利用電解作用處理或回收重金屬，也有利用電解產(chǎn)生的金屬氫氧化物的凝聚作用。一般應(yīng)用于濃度較高或單一的電鍍廢水。電解法處理Cr(Ⅵ)，是用鐵作電極，鐵陽(yáng)極不斷溶解產(chǎn)生的亞鐵離子能在酸性條件下將Cr(Ⅵ)還原成Cr(Ⅲ)，在陰極上Cr(Ⅵ)直接還原為Cr(Ⅲ)，由于在電解過(guò)程中要消耗氫離子，水中余留的氫氧根離子使溶液從酸性變?yōu)閴A性，并生成鉻和鐵的氫氧化物沉淀去除鉻，但電解過(guò)程中鐵電極耗量大，質(zhì)量比約為m(Fe)∶m［Cr(Ⅵ)］=2～2．5∶1，電極易鈍化，電解過(guò)程中為提高導(dǎo)電率還要投加食鹽，耗電大。

3.4 生物法

生物處理技術(shù)主要是通過(guò)生物有機(jī)物或其代謝產(chǎn)物與重金屬離子的相互作用達(dá)到凈化廢水的目的，是一種處理電鍍廢水的高新技術(shù)。具有簡(jiǎn)便實(shí)用，過(guò)程控制簡(jiǎn)單，污泥量少，二次污染少， 效益高等優(yōu)點(diǎn)。隨著微生物的研究進(jìn)展，生物處理金屬日益受到人們的重視，采用生物技術(shù)處理電鍍廢水呈現(xiàn)發(fā)展勢(shì)頭。

3.4.1 生物吸附法

生物體借助化學(xué)作用吸附金屬離子稱(chēng)為生物吸附，凡具有從溶液中分離金屬能力的物體或生物體制備的衍生物稱(chēng)為生物吸附劑。生物吸附劑主要是菌體、藻類(lèi)及一些提取物。微生物對(duì)重金屬的吸附機(jī)理取決于許多物理、化學(xué)因素，如光、溫度、pH、重金屬濃度及化學(xué)形態(tài)、其他離子、螯合劑的存在和吸附劑的預(yù)處理等。

生物吸附技術(shù)治理重金屬污染具有一定的優(yōu)勢(shì)，在低濃度條件下，生物吸附劑可以選擇性地吸附其中的重金屬，受水溶液中鈣、鎂離子的干擾影響較小。該方法處理效率高，運(yùn)行費(fèi)用低，無(wú)二次污染，可有效地回收一些貴重金屬。但是生物成長(zhǎng)環(huán)境不容易控制，往往會(huì)因水質(zhì)的變化而大量中毒死亡。

3.4.2 生物絮凝法

利用微生物或微生物產(chǎn)生的代謝物進(jìn)行絮凝沉淀的一種除污方法。 微生物絮凝劑是由微生物自身產(chǎn)生的、具有絮凝作用的天然高分子物質(zhì)，它的主要成分是糖蛋白、黏多糖、纖維素、蛋白質(zhì)和核酸等。對(duì)微生物絮凝劑引起絮凝的機(jī)理目前較為普遍接受的是架橋作用稀土元素在電鍍中的應(yīng)用。該機(jī)理認(rèn)為絮凝劑大分子表面具有較高電荷或較強(qiáng)的親水性和疏水性，能與顆粒通過(guò)離子鍵、氫鍵和范得華力同時(shí)吸附多個(gè)膠體顆粒，在顆粒間產(chǎn)生架橋現(xiàn)象，形成一種網(wǎng)狀三維結(jié)構(gòu)而沉淀下來(lái)，從而表現(xiàn)出絮凝能力。用微生物絮凝法處理廢水安全方便，不產(chǎn)生二次污染，絮凝范圍廣，絮凝活性高，生長(zhǎng)快，絮凝作用條件粗放，大多不受離子強(qiáng)度、pH及溫度的影響，易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化等特點(diǎn)。

3.5 新技術(shù)

3.5.1 螯合沉淀法

高分子重金屬捕集沉淀劑(DTCR)能在常溫下與廢水中Hg2+、Cd2+、Cu2+、Pb2+、Mn2+、Ni2+、Zn2+及Cr3+等重金屬離子迅速反應(yīng)，生成不溶水的螯合鹽，再加入少量有機(jī)或(和)無(wú)機(jī)絮凝劑下，形成絮狀沉淀，從而達(dá)到捕集去除重金屬的目的。方景禮比較了液態(tài)螯合樹(shù)脂DTCR處理法與堿沉淀法的性能，列出了處理不同重金屬時(shí)所需DTCR的量，研究表明，采用DTCR法處理40mg/LCu2+、28mg/LNi2+和26mg/LZn2+的混合電鍍廢水后，排出水中重金屬低于0．5mg/L，完全符合國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)。DTCR系列藥劑處理電鍍廢水特點(diǎn)可同時(shí)去除多種重金屬離子;對(duì)重金屬離子以絡(luò)合鹽形式存在的情況，也能發(fā)揮良好的去除效果;去除膠質(zhì)重金屬;不受共存鹽類(lèi)的影響，具有較好的發(fā)展前景。

3.5.2 NMSTA天然礦物污水處理劑

NMSTA天然礦物污水處理劑，其特征在于在含有可溶性鐵鹽或鋁鹽及殘酸的電鍍金屬?gòu)U水中，加入能夠消除、轉(zhuǎn)化廢水中有害成分的物質(zhì)，然后進(jìn)行物化處理，在此過(guò)程中，有效地利用廢水中有益成分，制造各種水處理劑。該方法徹底回收了重金屬，達(dá)到了根治重金屬?gòu)U水的目的，變害為利，生產(chǎn)了水處理劑，另外，該處理劑在應(yīng)用上具有污水處理工藝流程和應(yīng)用操作容易掌握、污水處理裝置簡(jiǎn)單、處理污水成本低廉等優(yōu)點(diǎn)。

4 發(fā)展趨勢(shì)

當(dāng)前電鍍行業(yè)廢水處理面臨的主要問(wèn)題可以歸納為專(zhuān)業(yè)化程度低，機(jī)械裝備水平低，污染治理水平低，有效治理率低，運(yùn)行成本高及廢水回用率低等，而隨著新《電鍍污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB21900-2008)的頒布實(shí)施，使得電鍍行業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)日益嚴(yán)格，國(guó)內(nèi)現(xiàn)有電鍍廢水處理技術(shù)部分已無(wú)法滿足新排放標(biāo)準(zhǔn)要求，因此，深入開(kāi)展電鍍廢水處理技術(shù)的相關(guān)研究顯得尤為重要。目前清潔生產(chǎn)工藝、總量控制和循環(huán)經(jīng)濟(jì)整合階段，資源回收利用和閉路循環(huán)，多元組合技術(shù)是發(fā)展的主流方向.另外，要進(jìn)一步加強(qiáng)和提高科學(xué)管理水平，研究和推廣資源能源的綜合利用和循環(huán)技術(shù)，使廢棄物資源化和無(wú)害化，減少電鍍行業(yè)對(duì)環(huán)境的污染，達(dá)到保護(hù)環(huán)境、造福人民的要求。

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