電鍍廢水處理技術(shù)的研究

【摘要】：對于成分復雜難處理的電鍍廢水，綜述了對該廢水處理的化學沉淀法、氧化還原法、吸附法、生物處理法以及膜處理法的研究特征，并對于未來技術(shù)處理進行展望研究。

【關(guān)鍵詞】：電鍍廢水；處理技術(shù)；重金屬回收

電鍍廢水的成分非常復雜，廢水中含有鉻、鋅、銅、鎳、鎘等重金屬離子以及酸、堿、氰化物等具有很大毒性的雜物。該行業(yè)廢水成分復雜，污染物可分為無機污染物和有機污染物兩大類；水質(zhì)變化幅度大，不同生產(chǎn)工藝產(chǎn)生的廢水污染物種類不同，CODcr變化系數(shù)大。廢水毒性大，含有大量的重金屬離子，若不經(jīng)處理直接排放會對周邊水體造成極大的污染。隨著電鍍工業(yè)的快速發(fā)展和環(huán)保要求的日益提高，目前，電鍍廢水治理已開始進入清潔生產(chǎn)工藝、總量控制階段，但是進步的資源回收利用和閉路循環(huán)將是發(fā)展的主要方向。

1.概述

電鍍是利用化學和電化學方法在金屬或在其它材料表面鍍上各種金屬。廣泛應(yīng)用于機器制造、輕工、電子等行業(yè)。為提高鍍件的質(zhì)量，電鍍生產(chǎn)中使用的電鍍添加劑種類和數(shù)量越來越多，成分也越來越復雜，這些添加劑含有與重金屬離子絡(luò)合作用較強的成分，如：酒石酸、EDTA、焦磷酸鹽、檸檬酸和氨等，在采用傳統(tǒng)化學沉淀法處理電鍍廢水過程中，重金屬離子就不能完全形成氫氧化物沉淀，其中的重金屬離子含量極容易超過國家廢水排放標準。

2 處理研究

2.1化學沉淀對高濃金屬處理

化學沉淀法，是使廢水中呈溶解狀態(tài)的金屬離子，轉(zhuǎn)變?yōu)椴蝗苡谒蛘呷芙舛群艿偷慕饘倩衔铮▔A性條件下氫氧化物沉淀法和硫化物沉淀法等。此法可以處理高濃金屬離子，但是不能夠?qū)ξ⒘侩x子進行去除。

2.1.1中和沉淀法

在含重金屬的廢水中加入堿提高廢水的PH值，使重金屬生成不溶于水的氫氧化物絮凝體沉淀加以分離。中和沉淀法操作中需要注意以下幾點：（1）根據(jù)廢水中含有的金屬離子情況，控制合適的pH值。（2）當廢水中含有兩性金屬時，pH值高會出現(xiàn)再溶解，因此要嚴格控制pH值，實行分段沉淀；（3）廢水中有些陰離子如：鹵素、氰根、腐植酸等，可與重金屬形成絡(luò)合物，因此要在中和之前需經(jīng)過預處理；（4）有些顆粒小，不易沉淀，則需加入絮凝劑輔助沉淀生成。

2.1.2硫化物沉淀法

為了強化銅處理效果，也試驗加入硫化物藥劑，使廢水中重金屬離子生成硫化物更好的沉淀除去。與中和沉淀法相比，S2-與Cu2+形成CuS具備更低的溶度積，難溶于水不溶于稀鹽酸。但是形成金屬硫化物單質(zhì)細小不容易沉淀，需要投加絮凝劑或者助凝劑。并且硫化物投加不能過量，否則遇酸生成硫化氫氣體，產(chǎn)生二次污染。

2.2氧化還原處理

2.2.1化學還原法

電鍍廢水中的Cr主要以Cr6+離子形態(tài)存在，因此向廢水中投加還原劑將Cr6+還原成微毒的Cr3+后，投加石灰或NaOH產(chǎn)生Cr（OH）3沉淀分離去除。其治理原理簡單、操作易于掌握、能承受大水量和高濃度廢水沖擊。根據(jù)投加還原劑的不同，可分為FeSO4法、NaHSO3法、鐵屑法、SO2法等。

2.2.2化學氧化法

氧化法是投加強氧化劑對污染物氧化處理，例如破氰、投加漂水降低COD方法。

2.3吸附法

利用吸附法處理電鍍重金屬廢水的吸附劑有活性炭、腐植酸、海泡石、聚糖樹脂等?；钚蕴垦b備簡單，在廢水治理中應(yīng)用最廣泛，但活性炭再生效率低，運行時間短極容易失效，更換成本更是昂貴，且活性炭處理水質(zhì)很難達到回用要求，穩(wěn)定達標都困難?；钚蕴繉τ袡C物的吸附能力很強，但是對金屬吸附效率低、速度慢、飽和容積小。

2.4生物處理技術(shù)

根據(jù)生物去除重金屬離子的機理不同可分為生物絮凝法、生物吸附法、生物化學法以及植物修復法。此工程案例采用接觸酸化槽處理電鍍沉淀池調(diào)節(jié)水，主要針對不達標的銅離子。接觸酸化槽中能夠培養(yǎng)出幾百種菌群，使水中膠體懸浮物相互凝聚沉淀。對重金屬有絮凝作用的約有十幾個品種，生物絮凝劑不僅氨基和羥基可與Cu2+等重金屬離子形成穩(wěn)定的鰲合物而沉淀下來。同時接觸酸化槽中采用了兼氧式工藝，使好氧與厭氧交替運行。在厭氧條件下產(chǎn)生H2S可與廢水中的重金屬離子，生成溶解度很低的金屬硫化物沉淀而被去除。同理接觸氧化槽能處理微量未除去Cr6+，去除率可達99.7%。

3.膜分離技術(shù)

3.1微濾膜技術(shù)特點

微濾英文縮寫：MF，它的過濾孔徑在：0.1um以上，遠遠夠不上脫鹽的那種精度，所以它的脫鹽率為0。微濾過程操作分死端過濾和錯流過濾兩種方式。在死端過濾時，小于膜孔的溶質(zhì)粒子在壓力的推動下可以隨水一同透過膜，大于膜孔的溶質(zhì)粒子被截留，通常堆積在膜面上。隨著時間的增加，膜面上堆積的顆粒越來越多，膜的滲透性將下降，這時必須停下來清洗膜表面或更換膜。錯流過濾是在壓力推動下料液平行于膜面流動，把膜面上的滯留物帶走，從而使膜污染保持一個較低的水平。微濾膜使用方式分為在實際運行過程中有很多差異，液中膜把膜片浸在生物處理池中，這樣可以強化生物處理效果，減少修建生物二沉池。也可以使用管式微濾膜，如同反滲透一樣運行，這樣在膜的清洗過程中比較方便運行管理，可以使用高濃度清洗液在線清洗，每次清洗后運行時間久同時膜片容易更換。這兩種都屬于MBR工藝，考慮到間歇運行特點，采用后種方式管式膜處理沉淀池出來接觸酸化槽廢水。

3.2超濾膜

超濾膜是一種具有超級“篩分”分離功能的多孔膜。它的孔徑只有幾納米到幾十納米，只有一根頭發(fā)絲的1‰，在膜的一側(cè)施以適當壓力，就能篩出大于孔徑的溶質(zhì)分子，以分離分子量大于500道爾頓、粒徑大于2～20納米的顆粒。超濾膜屬于深層過濾，后者具有較致密的表層和以指狀結(jié)構(gòu)為主的底層，表層厚度為0.1微米或更小，并具有排列有序的微孔。超濾也可以說介于微濾和反滲透之間的性能，產(chǎn)水水質(zhì)達到生活雜用水標準，對反滲透的保護遠遠好于微濾膜，有條件的工程可以優(yōu)先考慮采用超濾+反滲透工藝。

3.3反滲透

目前，反滲透膜如以其膜材料化學組成來分，主要有纖維素膜和非纖維素膜兩大類。如按膜材料的物理結(jié)構(gòu)來分，大致可分為非對稱膜和復合膜等。在纖維素類膜中最廣泛使用的是醋酸纖維素膜。該膜總厚度約為100μm，全表皮層的厚度約為0.25μm，表皮層中布滿微孔，孔徑約5～10埃，故可以濾除極細的粒子，而多孔支撐層中的孔徑很大，約有幾千埃。非纖維素類膜以芳香聚酷胺為主要品種，其他還有聚酰胺膜，殼聚糖膜，聚砜酰胺膜，聚四氟乙烯接枝膜，聚乙烯亞胺膜等等。近年來發(fā)展起來的聚酰胺復合膜，高交聯(lián)度芳香聚酷胺由苯三酰氯和苯二胺聚合而成。由于這種膜是由三層不同材料復合而成故稱為復合膜。

由于反滲透脫鹽能力極強，在污水處理回用中，對溶解固形物仍然可以穩(wěn)定達到95%以上，COD和BOD的去除率在97%左右，因此其處理出水指標高于自來水，回用水不需要軟化即可作為鍋爐補給水，省去軟化設(shè)備和軟化藥劑。

4.電鍍重金屬廢水治理技術(shù)展望

隨著全球可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的實施，循環(huán)經(jīng)濟和清潔生產(chǎn)技術(shù)越來越受到人們關(guān)注。電鍍重金屬廢水治理已向清潔生產(chǎn)工藝、物質(zhì)循環(huán)利用、廢水回用等綜合防治階段發(fā)展。未來電鍍重金屬廢水治理將貫徹循環(huán)經(jīng)濟、重視清潔生產(chǎn)技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用；采用全過程控制、結(jié)合廢水綜合治理、最終實現(xiàn)廢水零排放。電鍍廢水種類繁多，各種電鍍工藝差異很大，僅使用傳統(tǒng)廢水治理方法往往有其局限性，達不到嚴格的環(huán)境要求，同時不穩(wěn)定。綜合多種治理技術(shù)特點的膜技術(shù)，因其穩(wěn)定優(yōu)異的性能，無可替代的深度處理技術(shù)，處理后水可以直接回用的經(jīng)濟價值和環(huán)保價值必將逐步受到重視。

結(jié)束語

綜上所述，雖然化學法、物理化學法、生物化學法都可以治理和回收廢水中的重金屬，但一般都具有選擇性，一種工藝只吸取或處理一種或幾種金屬，并且不能深度處理，從而限制廢水回用對環(huán)境始終有很大污染和破壞。