電鍍廢水處理常用方法及優(yōu)劣綜述

1、電鍍廢水處理常用方法及優(yōu)劣綜述寧德市核與輻射環(huán)境監(jiān)督站 王晨晨摘要:電鍍行業(yè)作為國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要組成部分,如何解決電鍍廢水產(chǎn)生的重金屬污染問題,也成為該行業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵。電鍍廢水因其工藝的多樣,廢水中的有害成分也較為復(fù)雜,目前常見的處理法有物理、化學(xué)、物化及生物處理法。關(guān)鍵詞:電鍍;廢水;處理方法。Abstract: electroplating industry as an important part of national economic development, how to solve the problem of electroplating waste water of hea

2、vy metal pollution, has become the key to the development of the industry. Electroplating wastewater due to its process of species diversity, the harmful wastewater composition is also more complex, the common treatment include physical, chemical, physicochemical and biological treatment.Keywords: e

3、lectroplating; wastewater;treatment method.1.我國電鍍行業(yè)的發(fā)展過程建國初期,我國電鍍行業(yè)只有在幾個(gè)有限的大城市有專業(yè)的電鍍廠,并沒有建立全國統(tǒng)一的行業(yè)組織。隨著國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展五年計(jì)劃的實(shí)施,特別是我國當(dāng)時(shí)機(jī)械工業(yè)部體制的實(shí)行,電鍍行業(yè)成為一種附屬于整機(jī)和設(shè)備總裝工廠的專業(yè)車間或部門。我國在重返聯(lián)合國以后,對工業(yè)、工藝與環(huán)境問題的認(rèn)識有所提升,從而在20世紀(jì)70年代中期,在全國電鍍界開展了無氰電鍍的運(yùn)動(dòng),各界出現(xiàn)了一些以研究和推廣電鍍新工藝為目的的電鍍研究會(huì)、技術(shù)交流隊(duì)和學(xué)會(huì)。改革開放初期電鍍企業(yè)和行業(yè)活動(dòng)迅速發(fā)展,涌現(xiàn)一大批鄉(xiāng)鎮(zhèn)電鍍企業(yè),這種粗放的經(jīng)

4、營模式,雖然帶來經(jīng)濟(jì)繁榮,也有了環(huán)境污染的沉重代價(jià)。隨著改革開放的深入,企業(yè)結(jié)構(gòu)發(fā)生了很大變化,一些附屬于整機(jī)企業(yè)的電鍍車間開始將電鍍加工委托專業(yè)企業(yè)進(jìn)行,一些新興的民營電鍍企業(yè)開始上規(guī)模,并開始接受國家和地方政府的統(tǒng)一規(guī)劃,在統(tǒng)一籌建的電鍍工業(yè)園區(qū)內(nèi)從事電鍍生產(chǎn),從而在提升企業(yè)技術(shù)管理和管理水平的同時(shí),使環(huán)境治理有了統(tǒng)一的規(guī)劃和方案。經(jīng)過近些年的努力,這種模式開始成為我國電鍍企業(yè)生產(chǎn)的主流1。2.我國電鍍廢水治理的發(fā)展過程20世紀(jì)50年代至70年代,電鍍廢水治理為起步階段,以鍍種單小規(guī)模電鍍企業(yè)為主,廢水處理簡單或未處理直接排放,嚴(yán)重污染環(huán)境。20世紀(jì)80年代初末至90年代中,電鍍廢水治理為

5、發(fā)展階段,大部分廢水進(jìn)行了處理,由于廢水治理和防治技術(shù)取得了良好的成果,環(huán)境污染得到了有效控制,但水綜合利用和貴重物質(zhì)回收率不高。20世紀(jì)90年代末至現(xiàn)在,電鍍廢水治理處于快速發(fā)展階段,隨著工藝改革、科技進(jìn)步,從水純處理向回用閉路循環(huán)方向發(fā)展,在資源綜合利用方面取得了較好的效果,環(huán)境污染得到了明顯改善2。3.電鍍工藝及電鍍廢水3.1電鍍工藝電鍍是指在含有欲鍍金屬的鹽類溶液中以被鍍基體金屬為陰極通過電解作用使鍍液中欲鍍金屬的陽離子在基體金屬表面沉積出來形成鍍層的一種表面加工方法。電鍍工藝過程一般包括電鍍前預(yù)處理電鍍及鍍后處理三個(gè)階段。鍍前預(yù)處理的目的是為了得到干凈新鮮的金屬表面為最后獲得高質(zhì)量鍍

6、層作準(zhǔn)備。主要進(jìn)行脫脂去銹蝕去灰塵等工作。鍍后處理包括鈍化處理和除氫處理。3.2電鍍廢水種類電鍍廢水含有數(shù)十種無機(jī)和有機(jī)污染物,其中無機(jī)污染物主要為銅、鋅、鉻、鎳、鎘等重金屬離子以及酸、堿、氰化物等;有機(jī)污染物主要為化學(xué)需氧量、氨氮、油脂等。電鍍廢水主要分為以下幾類:酸堿廢水:包括預(yù)處理及其它酸洗槽、堿洗槽的廢水,主要污染物為鹽酸、硫酸、氫氧化鈉、碳酸鈉、磷酸鈉等。含氰廢水:包括氰化鍍銅,堿性氰化物鍍金,中性和酸性鍍金、銀、銅錫合金,仿金電鍍等氰化電鍍工序產(chǎn)生的廢水,主要污染物為氰化物、絡(luò)合態(tài)重金屬離子等。含鉻廢水:包括鍍鉻、鍍黑鉻、退鍍以及塑料電鍍前處理粗化、鉻酸陽極化、電拋光等工序產(chǎn)生的廢

7、水。主要污染物為六價(jià)鉻、總鉻等。重金屬廢水:包括鍍鎳、鎘、銅、鋅等金屬及其合金產(chǎn)生的廢水,焦磷酸鹽鍍銅廢水,鈀鎳合金電鍍廢水,化學(xué)鍍廢水以及陽極氧化,磷化工藝產(chǎn)生的廢水。主要污染物為鉻、鎳、鎘、銅、鋅等金屬鹽,金屬絡(luò)合物和有機(jī)絡(luò)合劑(如檸檬酸、酒石酸和乙二胺四乙酸等。有機(jī)廢水:包括工件除銹、脫脂、除蠟等電鍍前處理工序產(chǎn)生的廢水。主要污染物為有機(jī)物、懸浮物等?；旌蠌U水:包括多種工序鍍種混排的清洗廢水和難以分開收集的地面廢水。組分復(fù)雜多變,主要污染物因廠而異,一般含有鍍種配方的成分材料,如鍍種金屬離子、添加劑、絡(luò)合劑、分散劑等物質(zhì)3。3.3電鍍廢水的危害電鍍已經(jīng)成為國際上公認(rèn)的重要污染工業(yè)之一,有

8、數(shù)據(jù)顯示,我國的電鍍廠家越來越多,雖然排出的的電鍍廢水總量比造紙、化工以及農(nóng)藥等排廢水量小,但是電鍍廠家分布零散、覆蓋范圍廣、廢水含有毒物質(zhì)多,所以造成的危害并不比其它污染源小4。其中含氰廢水中的氰化物以及含鉻廢水中的六價(jià)鉻均是毒性非常大的物質(zhì),對環(huán)境及人體均有較大影響7。4.電鍍廢水處理工藝電鍍廢水的常用的處理方法主要有物理法、化學(xué)法、物理化學(xué)法和生物法。4.1物理法物理法主要有電解法、離子交換法、膜分離法和蒸發(fā)濃縮法。4.1.1電解法以處理含鉻廢水為例,利用可溶性鐵陽極,在直流電場作用下,產(chǎn)生亞鐵離子,在酸性條件下使廢水中以CrO和Cr20形式存在的Cr6+離子還原成為Cr3+離子,隨著電

9、解過程中廢水pH 值升高,形成Cr(0H3 沉淀。采用不同材料的陽極可處理含有其他各種金屬離子的廢水8。電解法適用離子濃度較高的廢水,可降低重金屬離子濃度和去除氰根,特別是對于含氰濃度較高的電鍍廢水,電解法在經(jīng)濟(jì)上優(yōu)于氯系氧化法9。但電解法對硫酸根、磷酸根等陰離子沒有去除率。電解法也可以與反滲透、離子交換組合,電解反滲透濃水和離子交換再生液回收重金屬。含銅廢水、含貴金屬離子廢水適合采用電解法。電解法排水循環(huán)利用可能會(huì)導(dǎo)致陰離子累積,一般也無法滿足排放標(biāo)準(zhǔn),需要進(jìn)一步處理。4.1.2離子交換法利用離子交換樹脂活性基團(tuán)上的可交換離子,去除廢水中的陽、陰離子。此法處理電鍍廢水不僅可回收用水,還可回收

10、金屬離子溶液。這種方法已用于處理含有金、鎳、銅、鎘、鉻等廢水。近年來人工合成的專門用于處理電鍍廢水的弱酸、弱堿大孔樹脂,可分別用于去除鉻、鎳和銅,以及一些金屬的氰化絡(luò)合陰離子。離子交換可在線回收鎳、cr6+、銅、金及銀等,由于一般電鍍工藝所用清洗水多為自來水,離子交換樹脂選擇性不高,在吸附重金屬離子的同時(shí)也吸附水中的鈣鎂等離子,甚至可能吸附廢水中的大分子有機(jī)物,且再生液雜質(zhì)較多富含再生劑,很難滿足回用指標(biāo)需要進(jìn)一步處理才能回用。當(dāng)再生液無法回用時(shí),往往被排入廢水處理設(shè)施,導(dǎo)致設(shè)施負(fù)荷波動(dòng)較大10。4.1.3膜分離法膜分離技術(shù)是一種新型的分離方法,它利用一張具有選擇透過性的薄膜,在一定的外推動(dòng)力

11、作用下使溶液中的溶質(zhì)和溶質(zhì),溶質(zhì)和溶劑(水分離,達(dá)到提純、濃縮和凈化的目的11。膜分離技術(shù)具有分離效率高、能耗低、可在常溫下進(jìn)行、無相變、操作方便等優(yōu)點(diǎn),被認(rèn)為是二十世紀(jì)末至二十一世紀(jì)中期最有發(fā)展前景的高新技術(shù)之一12-13。在電鍍廢水處理中常用的膜分離技術(shù)主要有超濾(UF分離、反滲透(RO分離、納濾(NF分離、電去離子(EDI分離等。超濾(UF分離,是以壓力為推動(dòng)力,利用超濾膜的不同孔徑對液體進(jìn)行分離的物理篩分過程,常用來進(jìn)行廢水的預(yù)處理。雖然UF技術(shù)能較好的處理電鍍廢水,但是被截留的雜質(zhì)造成的膜污染以及在膜表面上產(chǎn)生的濃差極化現(xiàn)象是很難避免的,從而導(dǎo)致膜透水量的下降以及膜壓力的增加,進(jìn)而增

12、加實(shí)際的操作成本,使得超濾技術(shù)的應(yīng)用受到一定程度的限制。反滲透(RO膜,借助于半透膜對溶液中溶質(zhì)的截留作用,在高于溶液滲透壓的壓差推動(dòng)力下,使溶劑滲透通過半透膜,達(dá)到分離的目的。由于電鍍廢水組分復(fù)雜的特點(diǎn),使RO 膜容易受到污染,有的膜污染是不可清洗的,導(dǎo)致膜必須重新替換。還有開發(fā)價(jià)格便宜、穩(wěn)定、長期受壓無損的反滲透膜較為困難。這就成為了反滲透技術(shù)在電鍍廢水處理領(lǐng)域得不到廣泛應(yīng)用的主要障礙。納濾(NF分離,具有納米級帶電微孔結(jié)構(gòu)的一種新型分離膜。由于納濾膜具有的獨(dú)特截留特性,成功地應(yīng)用于了電鍍廢水中貴重金屬離子的截留回收。NF技術(shù)能在3.8的pH 范圍以及0.3-0.4MPa的壓力下有效的去除

13、廢水中的部分金屬離子。尤其是二價(jià)金屬離子的去除。在處理重金屬離子上,由于納濾膜的價(jià)格較高,易被污染等問題使得操作成本加大.因此在處理低濃度重金屬離子的廢水中很少得到運(yùn)用。電去離子(EDI分離,是以直流電為推動(dòng)力,利用陰陽離子交換膜對水溶液中陰陽離子的選擇透過性,使一個(gè)水體中的離子通過膜遷移到另一水體中的膜分離過程。EDI技術(shù)適合處理較低濃度金屬離子含量的廢水。與反滲透技術(shù)相比,EDI技術(shù)處理成本雖然較低,但脫鹽率偏低。如果處理的體系含鹽量不高,EDI可以充分體現(xiàn)出自己的優(yōu)勢。但是由于EDI 技術(shù)的能耗相對較高、陰陽離子交換膜的品種相對單一以及脫鹽率偏低的缺陷,使得它在處理電鍍廢水領(lǐng)域很難得到大

14、規(guī)模的工業(yè)化應(yīng)用14。4.1.4蒸發(fā)濃縮法利用熱源和蒸發(fā)器在常壓或負(fù)壓下直接濃縮廢水。用這種方法處理高濃度廢水比較經(jīng)濟(jì),常同三級逆流漂洗、氣-水噴淋,或同離子交換法聯(lián)合使用。缺點(diǎn)在于要求有較高的蒸氣壓力,這就不符合了大多數(shù)鍍廠的實(shí)際情況,所以,這種處理方法一般只作為輔助方法。4.2化學(xué)法4.2.1化學(xué)沉淀法化學(xué)沉淀法是向電鍍廢水中投加具有沉淀功能的化學(xué)物質(zhì),使其與電鍍廢水中的污染物發(fā)生直接或者間接的化學(xué)反應(yīng),形成難溶于水的沉淀物,從而達(dá)到電鍍廢水中污染物的分離去除?；瘜W(xué)沉淀法主要分為鈉堿(NaOH沉淀法和鈉鹽沉淀法。向電鍍廢水中投加氫氧化鈉、石灰等藥劑,使水中重金屬離子與氫氧根離子生成氫氧化物

15、沉淀,通過固液分離技術(shù)把氫氧化物和水分離達(dá)到去除重金屬離子的目的。針對不同重金屬離子,其最佳沉淀的pH值范圍不盡相同,各自有最佳pH范圍。廢水中含有多種重金屬離子,因此要根據(jù)實(shí)際電鍍廢水做出水的pH值與殘留重金屬濃度的關(guān)系曲線實(shí)驗(yàn),才能確定廢水pH值范圍和試劑的投加量。還原沉淀法也是化學(xué)沉淀法中的一種常用的方法,這種方法的使用過程是通過添加還原劑,還原成為金屬或降低金屬離子的價(jià)數(shù)。這種方法最典型的應(yīng)用是在電鍍含鉻廢水的治理15,在廢水中加入亞硫酸氫鈉、二氧化硫、硫酸亞鐵亞硫酸鈉等使六價(jià)鉻還原成三價(jià)鉻,再加入氫氧化鈉或石灰乳進(jìn)行沉淀分離。其優(yōu)點(diǎn)是投資較少、處理量大、設(shè)備簡單;缺點(diǎn)是穩(wěn)定性較差,投

16、藥量和反應(yīng)條件不易掌控,容易造成藥品浪費(fèi),且廢水中存在的有機(jī)物難以有效去除,易造成二次污染等。4.2.2微電解法微電解法是一種新興的處理方法,它是根據(jù)電化學(xué)中的腐蝕原理來處理電鍍廢水中的氰、鉻等離子。其主要分為微觀和宏觀電化學(xué)腐蝕法。前者是指金屬表面存在極微小的電極形成的電池;后者是指由肉眼可見到的“大電池”。常用的焦炭/鐵屑法依靠鐵屑處理電鍍含鉻廢水,陽極碳有吸附能力,其催化作用能夠使重金屬離子變成易沉降的絮狀產(chǎn)物達(dá)到較好的處理效果。該法具有處理效果好,使用壽命長,適用范圍廣,成本低,操作性強(qiáng)等點(diǎn),且鐵屑來源廣,如切削工業(yè)的垃圾,且不浪費(fèi)電力資源,有“以廢治廢”的效果。這種處理方法缺點(diǎn)是處理

17、時(shí)間較長時(shí),鐵屑容易結(jié)塊影響處理效果。4.2.3 化學(xué)氣浮法化學(xué)氣浮法主要是借用壓力容器工作水,驟然減壓釋放的大量微氣泡,與加藥混合后產(chǎn)生凝聚狀物粘附在一起,這樣這些形成物質(zhì)比重小于水,因此浮到水面上,浮渣排除后,使廢水得到凈化。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備占地面積小，處理效果好，能夠連續(xù)性生產(chǎn)；但缺點(diǎn) 是：對氣泡質(zhì)量要求十分嚴(yán)格，要符合濃、輕、快、細(xì)的標(biāo)準(zhǔn)，且直徑要小于 100 m，大 于 100m 以后氣浮效果差；同時(shí)對產(chǎn)生的污泥需進(jìn)行單獨(dú)處理?；瘜W(xué)法的缺點(diǎn)在于廢水處 理后，水含鹽度高，較難回用；多含重金屬，分離、脫水、運(yùn)輸?shù)裙ぷ髁枯^大。通常這些含 重金屬的污泥基本上都未進(jìn)行再利用，容易造成二次污

18、染，同時(shí)也浪費(fèi)資源。 4.3 物理化學(xué)法 4.3.1 吸附法 吸附法處理電鍍廢水是利用吸附劑表面的特殊結(jié)構(gòu)與廢水中的重金屬離子發(fā)生物理吸 附或化學(xué)吸附作用而使之去除的方法 16 。常用的吸附劑主要有活性炭、硅藻土、沸石和活性 氧化鋁等。不同的吸附劑有著不同的吸附機(jī)理，主要有物理吸附和化學(xué)吸附兩種，有的吸附 劑在吸附的同時(shí)， 還可以發(fā)揮絮凝的功效。 傳統(tǒng)的吸附工藝具有操作簡單， 重金屬回收率高， 適用范圍廣，而且不會(huì)產(chǎn)生二次污染等優(yōu)點(diǎn)。但同時(shí)也存在運(yùn)行費(fèi)用高，排泥量較大的問題 17 。 4.4 生物處理法 通過生物有機(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， 具有成本 低，環(huán)境效

19、益好等優(yōu)點(diǎn)。主要有生物絮凝法、生物吸附法、生物化學(xué)法三種。生物絮凝法是 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。 生物吸附法指利用生物體 的化學(xué)結(jié)構(gòu)及成分特性來吸附溶于水中的金屬離子，再通過固液分離而去除金屬離子的方 法。 生物化學(xué)法是通過微生物處理含重金屬廢水， 將可溶性離子轉(zhuǎn)化為不溶性化合物而去除。 生物法處理廢水具有安全方便、易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化等特點(diǎn)，具有廣泛應(yīng)用前景 18 。 5 總結(jié) 我們付出了沉重的環(huán)境代價(jià)， 為解決電鍍產(chǎn)業(yè)發(fā)展過程中帶 在發(fā)展電鍍產(chǎn)業(yè)的過程中， 來的環(huán)境問題，必須重點(diǎn)對電鍍廢水進(jìn)行有效收集、深度處理。由于電鍍廢水種類繁多，各 工廠的廢水成分也不相同，

20、 因此電鍍廢水的治理方法難以達(dá)到統(tǒng)一。 任何一種治理方法都有 其優(yōu)缺點(diǎn)，采用一種方法往往難以達(dá)到理想的效果，因此需要兩種以上的方法組合在一起， 相互補(bǔ)充， 以達(dá)到最優(yōu)的技術(shù)處理效果。 如采用離子交換鐵氧化體法可較好地解決離子交 換法所存在二次污染的問題； 利用電解鐵氧化體法解決電鍍污泥的利用問題； 將化學(xué)沉淀 法與氣浮法結(jié)合在一起， 可強(qiáng)化重金屬離子的去除效果； 還有人將離子交換法和反滲透法組 合在一起，從而解決了再生液的重復(fù)利用問題。電鍍廢水的處理將沿著多元化、小型化、自 動(dòng)化以及處理對象的多元化發(fā)展。 1劉仁志.現(xiàn)代電鍍手冊M.北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2010,. 2唐同禹,唐昌團(tuán). 淺談國

21、內(nèi)電鍍廢水危害及處理 J.科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2013（33） ：92 3HJ-BAT-11.電鍍污染防治最佳可行技術(shù)指南（試行）S. 4王哲. 電鍍廢水處理技術(shù)研究現(xiàn)狀及展望J.大科技。2015，2：306. 5杜興旗. 氰化物的毒性及其解毒方法J. 渭南師范學(xué)院學(xué)報(bào).2005（20） ：55. 6高坤. 地下水的六價(jià)鉻污染問題及控制對策J. 科教導(dǎo)刊.2015(3：181. 7黃小惠，霍曉源，王石磊. 電鍍廢水處理技術(shù)探討J.化工管理，2015,6：141. 8 衛(wèi)凱，王震.電鍍廢水危害與處理J.北方環(huán)境.2011（9）. 9Hillis,M.R. Treatment of Cyanide Wastes by Electrolysis. Trans.Inst.