電鍍污水處理

一、概述

電鍍是利用化學(xué)和電化學(xué)方法在金屬或在其它材料表面鍍上各種金屬。電鍍技術(shù)廣泛應(yīng)用于機(jī)器制造、輕工、電子等行業(yè)。電鍍廢水水質(zhì)較復(fù)雜，電鍍廢水中含有鉻、鋅、銅、鎳、鎘等重金屬離子以及酸、堿、等具有很大毒性的雜物。污染物可分為無機(jī)污染物和有機(jī)污染物兩大類,水質(zhì)變化幅度大，各股生產(chǎn)廢水污染物種類多樣，CODcr變化系數(shù)大;且電鍍廢水毒性大，含有大量的重金屬離子，如：鉻、鎬、鎳，含氰，含酸，含堿，一般常含有有機(jī)添加劑。金屬離子有的以簡單的陽離子形式存在，有的則以酸根陰離子形式存在，有的以復(fù)雜的絡(luò)合離子存在。若不經(jīng)處理直接排放會(huì)對(duì)周邊水體造成的污染。

二、電鍍廢水的來源

電鍍生產(chǎn)中產(chǎn)生的廢水成分非常復(fù)雜，除含氰(CN-)和酸堿外，重金屬是電鍍業(yè)潛在危害性的污水類別，這些物質(zhì)嚴(yán)重危害環(huán)境和人類身體健康。電鍍廢水的主要來源有：

1、鍍件清洗水(是主要的廢水來源)。該廢水中除含重金屬離子外，還含有少量的有機(jī)物，其含量較低，但數(shù)量較大。

2、鍍液過濾沖洗水和廢鍍液的排放。這部分廢水?dāng)?shù)量不大，但含量高，污染大。

3、工藝操作和設(shè)備、工藝流程中等造成的“跑、冒、滴、漏"排放的廢液。

4、沖洗設(shè)備、地坪等產(chǎn)生的廢水。

三、處理方法

針對(duì)我國目前電鍍行業(yè)廢水的處理現(xiàn)狀，電鍍廢水處理方法主要有7類：

（1）化學(xué)沉淀法，又分為中和沉淀法和硫化物沉淀法。

（2）氧化還原處理，分為化學(xué)還原法、鐵氧體法和電解法。

（3）溶劑萃取分離法。

（4）吸附法。

（5）膜分離技術(shù)。

（6）離子交換法。

（7）生物處理技術(shù)，包括生物絮凝法、生物吸附法、生物化學(xué)法、植物修復(fù)法。

（一）化學(xué)法

化學(xué)法是依靠氧化還原反應(yīng)或中和沉淀反應(yīng)將有毒有害的物質(zhì)分解為無毒無害的物質(zhì)，或者直接將重金屬經(jīng)沉淀或氣浮從廢水中除去。

1、沉淀法

(1) 中和沉淀法。在含重金屬的廢水中加入堿進(jìn)行中和反應(yīng)，使重金屬生成不溶于水的氫氧化物沉淀形式加以分離。中和沉淀法操作簡單，是常用的處理廢水方法。

(2) 硫化物沉淀法。加入硫化物使廢水中重金屬離子生成硫化物沉淀而除去的方法。與中和沉淀法相比，硫化物沉淀法的優(yōu)點(diǎn)是：重金屬硫化物溶解度比其氫氧化物的溶解度更低，反應(yīng)pH值在7～9之間，處理后的廢水一般不用中和，處理效果更好。但硫化物沉淀法的缺點(diǎn)是：硫化物沉淀顆粒小，易形成膠體，硫化物沉淀在水中殘留，遇酸生成氣體，可能造成二次污染。

(3) 螯合沉淀法。通過高分子重金屬捕集沉淀劑(DTCR)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)無機(jī)絮凝劑，形成絮狀沉淀，從而達(dá)到捕集去除重金屬的目的。DTCR系列藥劑處理電鍍廢水的特點(diǎn)是可同時(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的影響，具有較好的發(fā)展前景。

2、氧化法

通過投加氧化劑，將電鍍廢水中有毒物質(zhì)氧化為無毒或低毒物，主要用于處理廢水中的CN-、Fe2+、Mn2+低價(jià)態(tài)離子及造成色度、昧、嗅的各種有機(jī)物以及致病微生物。如處理含氰廢水時(shí)，常用次氯酸鹽在堿性條件下氧化其中的氰離子，使之分解成低毒的氰酸鹽，然后再進(jìn)一步降解為無毒的二氧化碳和氮。

3、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。其方法是在廢水中加入還原劑FeS04、NaHS03、Na2S03、S02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。該法優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備簡單、投資少、處理量大，但要防止沉渣污泥造成二次污染。

4、中和法

通過酸堿中和反應(yīng)，調(diào)節(jié)電鍍廢水的酸堿度，使其呈中性或接近中性或適宜下步處理的酸堿度范圍，主要用來處理電鍍廠的酸洗廢水。

5、氣浮法

氣浮法作為處理電鍍廢水的技術(shù)是近幾年發(fā)展起來的一項(xiàng)新工藝。其基本原理是用高壓水泵將水加壓到幾個(gè)大氣壓注入溶罐中，使氣、水混合成溶氣水，溶氣水通過溶氣釋放器進(jìn)入水池中，由于突然減壓，溶解在水中的空氣形成大量微氣泡，與電鍍廢水初步處理產(chǎn)生的凝聚狀物黏附在一起，使其相對(duì)密度小于水而浮到水面上成為浮渣排除，從而使廢水得到凈化。

（二）生物法

生物處理是一種處理電鍍廢水的新技術(shù)。一些微生物代謝產(chǎn)物能使廢水中的重金屬離子改變價(jià)態(tài)，同時(shí)微生物菌群本身還有較強(qiáng)的生物絮凝、靜電吸附作用，能夠吸附金屬離子，使重金屬經(jīng)固液分離后進(jìn)入菌泥餅，從而使得廢水達(dá)標(biāo)排放或回用。

1、生物吸附法

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為生物吸附劑。生物吸附劑主要是菌體、藻類及一些提取物。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值、重金屬含量及化學(xué)形態(tài)、其他離子、螫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，在低含量條件下，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，無二次污染，可有效地回收一些貴重金屬。但是生物成長環(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。

2、生物絮凝法

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。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。它具有較高電荷或較強(qiáng)的親水性和疏水性，能與顆粒通過離子鍵、氫鍵和范德華力同時(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。目前，對(duì)重金屬有絮凝作用的生物絮凝劑約有十幾個(gè)品種，生物絮凝劑中的氨基和羥基可與Cu 2+、Hg2+、Ag+、Au2+等重金屬離子形成穩(wěn)定的螯合物而沉淀下來。該方法處理廢水具有無毒，不產(chǎn)生二次污染，絮凝范圍廣，絮凝活性高、生長快，絮凝作用條件粗放，大多不受離子強(qiáng)度、pH值及溫度的影響，易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化等特點(diǎn)。

3、生物化學(xué)法

生物化學(xué)法是通過微生物與金屬離子之間發(fā)生直接的化學(xué)反應(yīng)，將可溶性離子轉(zhuǎn)化為不溶性化合物而去除。其優(yōu)點(diǎn)是：選擇性強(qiáng)、吸附容量大、不使用化學(xué)藥劑。污泥中金屬含量高，二次污染明顯減少，而且污泥中重金屬易回收，回收率高。但其缺點(diǎn)是功能菌和廢水中金屬離子的反應(yīng)效率并不高，且培養(yǎng)菌種的培養(yǎng)基消耗量較大，處理成本較高。

（三）物化法

物化法是利用離子交換或膜分離或吸附劑等方法去除電鍍廢水所含的雜質(zhì)，其在工業(yè)上應(yīng)用廣泛，通常與其他方法配合使用。

1、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。常用的交換劑是離子交換樹脂，樹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通過離子交換來實(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，可用陰離子交換樹脂去除Cr(VI)，用陽離子交換樹脂去除Cr(Ⅲ)、鐵、銅等離子。一般用于處理低有害物質(zhì)含量廢水，具有回收利用、化害為利、循環(huán)用水等優(yōu)點(diǎn)，但它的技術(shù)要求較高、一次性投資大。

2、膜分離法

膜分離是指用半透膜作為障礙層，借助于膜的選擇滲透作用，在能量、含量或化學(xué)位差的作用下對(duì)混合物中的不同組分進(jìn)行分離。利用膜分離技術(shù)，可從電鍍廢水中回收重金屬和水資源，減輕或杜絕它對(duì)環(huán)境的污染，實(shí)現(xiàn)電鍍的清潔生產(chǎn)，對(duì)附加值較高的金、銀、鎳、銅等電鍍廢水用膜分離技術(shù)可實(shí)現(xiàn)閉路循環(huán)，并產(chǎn)生良好的經(jīng)濟(jì)效益。對(duì)于綜合電鍍廢水，經(jīng)過簡單的物理化學(xué)法處理后，采用膜分離技術(shù)可回用大部分水，減少污水總排放量，削減排放到水體中的污染物。

3、蒸發(fā)濃縮法

該方法是對(duì)電鍍廢水進(jìn)行蒸發(fā)，使重金屬廢水得以濃縮，并加以回收利用的一種處理方法，一般適用于處理含鉻、銅、銀、鎳等含重金屬的電鍍廢水。目前，一般將之作為其他方法的輔助處理手段。它具有能耗大、成本高、占地面積大、運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用高等缺點(diǎn)。

4、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。它的特點(diǎn)是處理調(diào)節(jié)溫和，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題，吸附容量小，不適于有害物含量高的廢水。

（四）電化學(xué)法

1、電解法

電解法是利用電解作用處理或回收重金屬，一般應(yīng)用于貴金屬含量較高或單一的電鍍廢水。在電解過程中要消耗氫離子，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。電解法能夠同時(shí)除去多種金屬離子，具有凈化效果好、泥渣量少、占地面積小等優(yōu)點(diǎn)，但是消耗電能和鋼材較多，目前已較少采用。

2、原電池法

廢水中導(dǎo)電電解質(zhì)起導(dǎo)電作用構(gòu)成原電池，通過原電池反應(yīng)來達(dá)到處理廢水的目的。近年來，鐵碳微電解技術(shù)在電鍍廢水的處理中受到越來越多的重視。

3、電滲析法

電滲析技術(shù)是膜分離技術(shù)的一種。陰、陽離子交換膜在電場作用下，以電位差為推動(dòng)力，利用離子交換膜的選擇透過性，把電解質(zhì)從溶液中分離出來，從而實(shí)現(xiàn)電鍍廢水的濃縮、淡化、精制和提純。

4、電凝聚氣浮法 采用可溶性Fe、AI等材料，生成Fe2+、Fe3+、Al3+等大量陽離子，通過絮凝生成Fe(OH)2、Fe(OH)3、AI(OH)3等沉淀物，以去除水中的污染物。大量絮體在豐富的微氣泡攜帶下迅速上浮，達(dá)到凈化水質(zhì)的目的。

四、總結(jié)

我國電鍍廢水的常規(guī)處理技術(shù)已經(jīng)比較成熟，現(xiàn)代生物法處理電鍍廢水是非常有發(fā)展前途的一項(xiàng)廢水處理技術(shù)，且不產(chǎn)生二次污染，關(guān)鍵是要運(yùn)用新技術(shù)對(duì)其進(jìn)行深度處理，進(jìn)一步提高出水水質(zhì)。膜處理技術(shù)因其分離效率高，且能回收重金屬，今后必將在電鍍廢水處理中占據(jù)重要的地位。同時(shí)通過推廣清潔生產(chǎn)工藝，從電鍍生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)上減少排污量，也是解決電鍍廢水污染的根本方法。