電鍍廢水處理中的問題及路徑

李杜霞，蘇小平，申 濤

（西北民族大學(xué) 化工學(xué)院，甘肅蘭州 730106）

電鍍行業(yè)有著很大的排污量，污染物具有很大的毒性，且處理困難，很容易對環(huán)境造成嚴(yán)重影響。目前，我國電鍍企業(yè)中有很多中小型企業(yè)，他們的生產(chǎn)技術(shù)相對落后，在廢水處理中常常出現(xiàn)問題，導(dǎo)致污染情況嚴(yán)重。在電鍍廢水中，大量的重金屬包含其中，這些重金屬很難生物降解，一般積累在活的有機(jī)體中，很多重金屬元素都對人類有著很大的危害，一旦進(jìn)入人體，將會影響人們的身體健康。除此之外，電鍍廢水中還存在很多酸類、堿類物質(zhì)以及有機(jī)物質(zhì)，會威脅到人體健康。所以，電鍍廢水處理工作至關(guān)重要，必須要經(jīng)過處理且達(dá)到一定標(biāo)準(zhǔn)后才能排放。相關(guān)部門對電鍍廢水處理方法的研究愈加關(guān)注與重視，希望能通過有效的處理策略實現(xiàn)環(huán)境與經(jīng)濟(jì)效益最大化。

1 電鍍廢水的特點與危害

1.1 電鍍廢水的特點

在電鍍廢水中，不僅存在含氰化物，還有著眾多重金屬元素，如鎳、鉻、鋅等。除此之外，光亮劑、表面活性劑等有機(jī)化合物添加劑都可能存在于電鍍廢水中。電鍍廢水中包含了復(fù)雜的元素，如果不經(jīng)過有效處理就隨意排放到自然環(huán)境中，必然會對周邊生態(tài)環(huán)境造成破壞，影響到周圍居民的身體健康。

1.2 電鍍廢水的危害

電鍍廢水中包含的元素眾多，且大多都是有害物質(zhì)，其成分很難得到控制。鎳、鉻、鋅等是電鍍廢水中較為常見的有毒有害物質(zhì)，除此之外，電鍍廢水中往往還含有石油類、磷酸鹽等物質(zhì)。在很多工廠生產(chǎn)過程中，經(jīng)常使用氰化電鍍工藝，這種生產(chǎn)方式產(chǎn)生的電鍍廢水中含有的氰化物較多，且有著很大的危害性，這些有害物質(zhì)如果不經(jīng)過處理就進(jìn)行排放，將會破壞周邊生態(tài)環(huán)境，不利于人們健康生活。比如，酸堿廢水會改變水體環(huán)境，從而對水源的酸堿度帶來影響，水中一些微生物很難存活；廢水中含有的氰化物毒性很大，污染一點就會對人們的身體帶來巨大影響；廢水中含有的重金屬元素是導(dǎo)致人們患癌、畸形的重要因素，如果不經(jīng)過處理就排放，會對周邊環(huán)境與水源造成嚴(yán)重破壞，導(dǎo)致人們的身體出現(xiàn)各種問題，比如鉻會增大人們患癌風(fēng)險，鎳和鉛會堆積在人們體內(nèi)，導(dǎo)致慢性中毒等。

2 電鍍廢水處理中的問題

2.1 廢水處理成本較大

廢水處理離不開配套的污水處理設(shè)備，這些設(shè)備成本較高，這就需要污水處理企業(yè)投入較大的資金成本。在投入使用過程中，部分企業(yè)污水處理效果不夠理想，廢水處理達(dá)不到我國相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，但污水處理企業(yè)已經(jīng)在設(shè)備、處理材料等方面投入了很多時間精力以及資金等。針對這一問題，企業(yè)如果能夠投入足夠的人力、物力、財力，引入更為先進(jìn)的廢水處理設(shè)備，有效控制施工成本，簡化污水處理流程，有效消除廢水處理中存在的問題，學(xué)習(xí)最新的廢水處理技術(shù)，才能實現(xiàn)對電鍍廢水的有效處理，讓廢水經(jīng)過處理達(dá)到相應(yīng)的排放標(biāo)準(zhǔn)，發(fā)揮其對環(huán)境的保護(hù)作用。

2.2 廢水處理工藝不夠成熟

目前，廢水處理技術(shù)多種多樣，電鍍廢水處理中較為常用的方法有電解法、吸附法、離子交換法、鐵焦法等。在電鍍廢水的處理中，很多廢水處理企業(yè)都采用的是焦亞硫酸鈉法、鐵焦法。如果采用電解法、離子交換法來處理電鍍廢水，處理效果相對較差，且過程復(fù)雜，需要工作人員具有較強(qiáng)的操作能力。因此，這些處理方式在實際工作中應(yīng)用得不多，它們的處理效果也常常達(dá)不到預(yù)期。但在實際的電鍍廢水處理中，如果采用硫酸亞鐵法、焦亞硫酸鈉法、亞硫酸鈉法等，pH和進(jìn)料量很難控制在相應(yīng)的范圍之內(nèi)。如果投入量與標(biāo)準(zhǔn)的要求量不符，將會導(dǎo)致材料資源浪費情況，讓處理成本擴(kuò)大。同時，還會讓污水中的COD值越來越大，導(dǎo)致二次污染問題。如果進(jìn)料投放過量，溶液中會產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，生成復(fù)雜的離子，很難被去除。如果投入量小于標(biāo)準(zhǔn)量，不能充分降解雜質(zhì)，雜質(zhì)含量與標(biāo)準(zhǔn)要求不一致，也會導(dǎo)致污水處理效果不佳。所以，對原料的投入量控制必須要格外重視。

2.3 電鍍廢水分類收集工作不足

部分電鍍廢水處理企業(yè)不夠重視廢水的分類與收集等問題，并未嚴(yán)格按照廢水收集的相關(guān)要求來收集與處理生產(chǎn)廢水。廢水處理企業(yè)只是將廢水分為氰化物廢水、鎳化物廢水、含鉻廢水和綜合廢水等幾個類型，完成廢水收集后再進(jìn)行全面性處理工作。從清潔生產(chǎn)方面分析，這樣的分類十分混亂，處理方式也存在問題，廢水中的重金屬物質(zhì)并未充分回收，形成浪費資源問題，也讓廢水處理的負(fù)荷與成本越來越大。由于污染物不同，其特征也存在顯著差異，如果不能根據(jù)污染物的特性來開展處理工作，會增加廢水處理成本。

3 電鍍廢水處理措施

3.1 化學(xué)法

3.1.1 化學(xué)沉淀法

化學(xué)沉淀法主要通過化學(xué)試劑與廢水中的污染物相結(jié)合形成沉淀的方式來進(jìn)行沉降、過濾、分離以及去除，從而達(dá)到廢水處理的目的?；瘜W(xué)沉淀法主要分為硫化物沉淀法、鉻酸鹽沉淀法以及氫氧化物沉淀法等。化學(xué)沉淀法是一種傳統(tǒng)的廢水處理方式，其工藝成熟，應(yīng)用較廣，且需要的成本較低。因此在電鍍廢水處理中有著重要地位。但這種方式需要消耗很多的化學(xué)品，產(chǎn)生的廢渣量大，重金屬也不能直接回用，較易引發(fā)二次污染問題。

3.1.2 氧化還原法

這種廢水處理方式利用氧化劑或還原劑與溶解性的污染物發(fā)生氧化還原反應(yīng)，對污染物進(jìn)行轉(zhuǎn)化，使其成為無害物質(zhì)。氧化還原法主要包括化學(xué)氧化法、化學(xué)還原法兩種方式。在電鍍廢水處理中采用氧化還原法，具有操作簡單、投入成本較小、效率高等特點。

3.1.3 鐵氧體法

溫度條件與pH條件適宜，在電鍍廢水中加入硫酸鐵鹽，讓其與廢水中的金屬離子產(chǎn)生反應(yīng)，形成鐵氧體復(fù)合氧化物，利用固液分離的方式實現(xiàn)去除重金屬離子的效果，這種方法就叫作鐵氧體法。這種廢水處理方式操作簡單，固液分離容易，且不會造成二次污染問題。但這種處理方式也存在一定的不足，如處理成本過高、處理條件很難控制等。

3.2 物理法

在電鍍廢水處理中采用物理法來處理廢水，要基于不改變廢水中物質(zhì)性質(zhì)開展相關(guān)工作，濃縮結(jié)晶法、反滲透法是較為常見的物理處理方式。

3.2.1 濃縮結(jié)晶法

濃縮結(jié)晶法也叫作蒸發(fā)濃縮法，這種處理方式主要利用外部解熱、蒸發(fā)電鍍廢水、濃縮液體實現(xiàn)回收溶質(zhì)的效果。這種方式更適用于重金屬離子濃度較高的電鍍廢水處理中，針對濃度較低的廢水回收效果并不好，且需要耗費很多資源，有著很高的處理成本。經(jīng)過濃縮結(jié)晶得到的固體要經(jīng)過進(jìn)一步處理，生產(chǎn)成本增加，導(dǎo)致電鍍廢水處理中并不會獨立使用這種方法，更多的是與其他方式結(jié)合使用，形成閉路循環(huán)。在電鍍廢水處理中濃縮結(jié)晶法操作簡單，工藝成熟，且不需要添加其他化學(xué)試劑，很大程度上減輕了對周邊環(huán)境的影響，有助于生態(tài)環(huán)境的保護(hù)。但是，這種方式耗能較大，生產(chǎn)成本相對較高，一般作為輔助方法來進(jìn)行廢水處理工作。

3.2.2 反滲透法

反滲透法主要利用半透膜的選擇性來進(jìn)行廢水處理。電鍍廢水中如果含有大量重金屬離子，可以采用反滲透法進(jìn)行重金屬離子的去除工作。這種廢水處理方式會有一定的濃縮液與稀液產(chǎn)生，并不會產(chǎn)生其他污染物，半透膜的選擇性與透水性是影響重金屬離子去除效果的重要因素。在電鍍廢水處理中采用反滲透法，必須要進(jìn)行半透膜的定期更換，這就對其連續(xù)性生產(chǎn)帶來了影響。

3.3 物理化學(xué)法

3.3.1 吸附法

吸附法主要利用一些具有較大表面積且有微孔結(jié)構(gòu)的材料吸附電鍍廢水中的雜質(zhì)，達(dá)到廢水處理效果?；钚蕴俊⒐柙逋粮乘岬裙腆w吸附劑是較為常用的吸附材料。吸附法處理電鍍廢水并不需要較高的成本投入，吸附材料易得，但這些材料在完成重金離子的吸附后很難再生，不能進(jìn)行二次利用。經(jīng)過大量研究發(fā)現(xiàn)，天然沸石也可以用來吸附重金屬離子。

3.3.2 離子交換法

離子交換法將離子交換劑作為媒介，交換處理電鍍廢水中的重金屬元素，讓廢水中的重金屬含量得到有效降低。如可以利用一種合成的甲基丙烯酰二乙烯基苯螯合樹脂吸附電鍍廢水中的鎳元素。采用這種方法進(jìn)行電鍍廢水處理有著很多優(yōu)勢，如處理量較大、消耗相對較少、可以循環(huán)用水等。但是，合成的離子交換樹脂研究成本投入較多，且很容易被污染，樹脂材料也屬于較難再生的材料，操作復(fù)雜，所以，這種電鍍廢水處理方式對于一些中小型廢水處理企業(yè)來說并不適用。

3.3.3 電解法

在電鍍廢水處理中，采用電解法進(jìn)行廢水處理，其原理是通過金屬的電化學(xué)性質(zhì)，利用直流電流將廢水中的金屬離子去除，有效凈化高濃度電沉積金屬廢水，提高廢水處理效率的同時還有助于回收。但電解法同樣存在不足之處，如這種方法在低濃度的金屬廢水處理中并不適用，會導(dǎo)致其成本加大，獲得的經(jīng)濟(jì)效益也不高。針對高濃度電鍍廢水，可以通過滲透來固結(jié)，再通過電解工藝完成后續(xù)處理工作，提高凈化效率，有效減少資金成本。目前，廢水處理設(shè)備中有一種新型處理系統(tǒng)，叫作高壓脈沖電凝系統(tǒng)，它在處理廢水與電鍍混合廢水等方面優(yōu)勢明顯。

3.3.4 膜分離法

這種處理方法主要通過高分子選擇性進(jìn)行物質(zhì)分離，主要分為反滲透、超濾以及納濾等技術(shù)。在膜分離技術(shù)中，超濾將壓力作為推動力，它可以在較低壓力差下將水中的溶解性與膠狀態(tài)物質(zhì)進(jìn)行去除。與以水合離子或低分子復(fù)合物狀態(tài)存在的金屬離子相比，超濾膜的孔徑更大，這些離子可以很輕松地從超濾膜中穿過。相繼出現(xiàn)的膠束增強(qiáng)超濾與聚合物增強(qiáng)超濾提高了重金屬離子的去除效果。反滲透技術(shù)主要通過一個半透膜讓正在純化的流體經(jīng)過，拒絕污染物經(jīng)過。

針對水中溶解性物質(zhì)的去除，可以采用反滲透技術(shù)，這種技術(shù)在化學(xué)與環(huán)境工程中的應(yīng)用十分廣泛。廢水處理企業(yè)可以利用反滲透技術(shù)去除廢水中的銅和鎳離子，但這種方法會在泵送壓力下產(chǎn)生較高能耗。納濾技術(shù)對廢水中的鎳、鉻、銅、砷等有著很好的去除效果，且操作簡單，需要的能源消耗較小，污染物的處理效率較好。與反滲透技術(shù)相比，納濾離子的截留率較小，但其操作壓力小，具有很好的出水效率，且在耐酸堿性、耐壓密性等方面有著很大的優(yōu)勢。因此，很多廢水處理企業(yè)為了提高經(jīng)濟(jì)效益與環(huán)境效益，對納濾技術(shù)更加關(guān)注與重視。

3.4 生物法

3.4.1 生物吸附法

在電鍍廢水處理中，生物吸附法是一種新興的處理方法，根據(jù)不同的重金屬離子脫除機(jī)理，進(jìn)行生物吸附方法的合理選擇。靜電吸附、細(xì)胞轉(zhuǎn)化以及細(xì)胞吸收等是主要的生物吸附方式。微生物類與農(nóng)業(yè)廢棄物類是生物吸附法的兩種類型。微生物類主要包括一些藻類或菌類，農(nóng)業(yè)廢棄物則包括樹皮、橘子皮等。通過對柑橘類果皮的研究發(fā)現(xiàn)，它們可以很好地吸附電鍍廢水中的鎳、鉛、鋅等重金屬元素，特別是吸附鎳元素的效果最好。生物吸附法采用的材料便宜，且吸附效果很好，使用后的吸附劑能夠回收再利用。

3.4.2 生物絮凝法

通過對微生物的代謝物的合理利用，凝結(jié)電鍍廢水中的一些污染元素，形成一些絮狀物，沉淀或分離在水中，這就是生物絮凝法。與化學(xué)絮凝法相比，生物絮凝法更加環(huán)保，且廢水處理效果更好。除了利用微生物的代謝物進(jìn)行絮凝處理，還可以將微生物細(xì)胞壁作為絮凝劑，比如利用酵母菌、絲狀真菌細(xì)胞壁上的多糖結(jié)構(gòu)，進(jìn)行吸附絮凝處理。但這些生物絮凝劑的長久保存十分困難，導(dǎo)致其應(yīng)用不夠廣泛，再加上微生物的培養(yǎng)需要很高的成本，微生物菌種的篩選工作也十分不易，增加了其應(yīng)用難度。

3.5 植物法

在電鍍廢水處理中，還可以利用植物的沉淀、吸收以及富集作用，讓廢水中的重金屬含量下降，從而有效緩解污染問題，增強(qiáng)其環(huán)保效果。植物處理法應(yīng)先通過金屬積累植物，初步處理廢水中的有毒物質(zhì)，利用植物使有毒金屬的活性降低，再將重金屬從土壤或水中提取出來，并將其富集，逐漸運輸?shù)街参锔炕蛑θ~部分。

3.6 組合處理法

電鍍廢水處理方式多種多樣，不同的生產(chǎn)工藝也讓廢水具有不同的特征，單一的廢水處理方式可能并不能達(dá)到很好的廢水處理效果，也很難讓其與經(jīng)濟(jì)效益保持一致。多種電鍍廢水處理方法的組合運用則可以很好地解決這些問題，充分發(fā)揮多種電鍍廢水技術(shù)的優(yōu)勢，相互作用，從而實現(xiàn)最佳廢水處理效果，增加廢水處理企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益與環(huán)境效益。在電鍍廢水處理過程中，物理化學(xué)法、生物法與膜法的組合處理方案最為常見，物化法可以很好地去除電鍍廢水中的重金屬離子，生物法則能很好地將廢水中的有機(jī)物去除，膜法則可以將其中的污染物截留下來。這三種電鍍廢水處理方式針對不同的污染物有著很好的去除效果，從而降低廢水處理成本，也有助于再生率的提高。

4 結(jié)束語

隨著社會科學(xué)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，電鍍廢水排放量越來越大，如果不能很好地處理電鍍廢水，將會對環(huán)境帶來嚴(yán)重影響，也會影響到人們的身體健康。因此，必須要對電鍍廢水處理更加重視，深入分析當(dāng)前電鍍廢水處理中存在的問題，探索綠色無害的電鍍廢水處理方法，并根據(jù)實際情況選擇合適的電鍍廢水處理方式，實現(xiàn)對電鍍廢水的有效處理，提高其處理效率與處理效果，促進(jìn)電鍍廢水處理技術(shù)綠色化發(fā)展。