電鍍廢水處理技術(shù)概述

1 前言

該電鍍行業(yè)污染物排放量大，污染物毒性強(qiáng)，處理難度大，易造成環(huán)境破壞。我國電鍍企業(yè)中小企業(yè)占很大比例，中小企業(yè)生產(chǎn)技術(shù)落后，配套污水處理設(shè)備不完善，造成更多污染。電鍍廢水中含有大量的重金屬，這些重金屬往往在生物體中積累，不能生物降解，許多重金屬元素具有毒性或致癌性，進(jìn)入人體的重金屬會對人體造成很大的危害[1，2]。此外，電鍍廢水還含有大量的酸、堿性物質(zhì)和各種有機(jī)物，其中“三一”物質(zhì)較多，人體健康受到嚴(yán)重威脅[3，4]。因此，電鍍廢水必須得到有效的處理，只有在達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)后才能排放。為了實現(xiàn)電鍍廢水的無害化和資源化，獲得最佳的環(huán)境和經(jīng)濟(jì)效益，電鍍廢水處理技術(shù)越來越受到國家和社會的重視。

目前，電鍍廢水的常規(guī)處理技術(shù)主要有物理法(蒸發(fā)濃縮法和反滲透)、化學(xué)法(化學(xué)沉淀法、氧化還原法和鐵氧體法)、物化法(吸附法、膜分離法、離子交換法和電解法)、生物法、聯(lián)合處理法[5，6]及其他方法(光催化技術(shù)、重金屬捕集劑)。本文將介紹每種處理方法的原理、優(yōu)缺點及研究現(xiàn)狀，最后對電鍍廢水的處理做出展望，為研究提供依據(jù)和方向。

2.電鍍廢水的組成與性質(zhì)

電鍍廢水電鍍主要由洗滌水，廢棄物電鍍?nèi)芤�，廢水和其它冷卻設(shè)備(包括沖洗車間板的沖洗水，通風(fēng)冷凝罐，并且由于泄漏和排水鍍浴)等。廢水復(fù)雜，難以控制成分，含有鐵，銅，鋅，鉻，錫，鉛，鎘，鐵，和鎳離子的不同濃度以及酸的高濃度，硫酸根，氯離子，這些離子嚴(yán)重威脅人體健康。此外，電鍍廢水中還含有大量的有價值的工業(yè)原料，它可以被回收或處理。

3 電鍍廢水處理方法

3.1物理法

物理法是一種不改變物質(zhì)化學(xué)性質(zhì)而達(dá)到分離電鍍廢水中的懸浮污染物質(zhì)的方法，其中有代表性的包括蒸發(fā)濃縮法和反滲透法。前者顧名思義，即通過蒸發(fā)使重金屬濃縮。后者是利用反滲透的原理，在含廢水的部分施加較高的壓力，使作為溶劑水分子通過半透膜將水從重金屬和其他溶質(zhì)中分離出來。二者均為物理操作，工藝成熟簡單，無需添加化學(xué)試劑，無二次污染，可回收重金屬和水，一般適用于含鉻、銅、鎳的廢水。但這兩種方法能耗高、成本高，不適合處理重金屬含量低的廢水。因此，一般采用物理法作為電鍍廢水的輔助處理方法和其他處理方法。馮霞[7]等.微濾-反滲透深度處理電鍍廢水。結(jié)果表明，電鍍廢水的脫鹽率、cu2+去除率和ni2+去除率分別達(dá)到95.6%、98.8%和98.6%。濁度基本完全去除，出水水質(zhì)達(dá)到《電鍍污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(gb 21900-2008)中的水污染專項排放限值。

3.2 化學(xué)法

3.2.1 化學(xué)沉淀法

相結(jié)合，形成由廢水中加入化學(xué)劑和污染物，并通過沉降，過濾，分離，除去的方法沉淀。它主要包括硫化物沉淀，氫氧化物沉淀，沉淀和鉻酸鹽鐵素體析出�；瘜W(xué)沉淀作為一個傳統(tǒng)的處理中，在電鍍廢水處理比較成熟的，相對廉價的，它占據(jù)相當(dāng)大的比例的應(yīng)用。但與化學(xué)品的過度消耗，廢渣，以產(chǎn)生大量的重金屬不能直接再利用，容易造成二次污染。 Duhao明[8]使用在減少廢物水鉻離子的Na2S2O5電鍍，生成三價鉻離子的小的危險，通過將pH調(diào)節(jié)至達(dá)到去除鉻的以形成沉淀物。

3.2.2 氧化還原法

使用氧化還原氧化劑或還原劑，以污染物的氧化還原反應(yīng)中的溶解度，由此在轉(zhuǎn)換過程污染物無害的物質(zhì)。主要包括化學(xué)氧化和化學(xué)還原。具有寬的，效率高，操作簡單，投資少等氧化還原源被廣泛使用。振動修理茹[9]氧化還原處理氰化鉻混合廢水，結(jié)果表明：近兩年混合廢水處理指標(biāo)均超過國家標(biāo)準(zhǔn)更好，過程比單獨(dú)處理設(shè)備簡單。

3.2.3 鐵氧體法

鐵氧體法的原理是在合適的溫度和pH條件下，在電鍍廢水中加入鐵氧體硫酸鹽和金屬離子，形成鐵氧體復(fù)合氧化物，并通過固液分離去除重金屬離子。鐵氧體法具有工藝簡單、固液分離容易、無二次污染等優(yōu)點。但處理成本高，處理工藝條件難以控制，產(chǎn)生大量污泥。彭麗華等。[10]利用率本方法可有效地處理含有多種重金屬離子的電鍍廢液，且我們的電鍍廢水更優(yōu)惠。

3.3 物化法

3.3.1 離子交換法

使用熱交換器不同廢水選擇性交換分離的離子交換基團(tuán)，并最終用于除去污染物的方法。目前，這種方法主要適用于含鉻鎳電鍍廢水處理，金等。離子交換在處理效率，資源回收再利用方法等無法比擬的優(yōu)勢，但大量的一次性投資，經(jīng)營和管理變得更加復(fù)雜，面積較大，且易造成“二次污染”等問題。此外，由于樹脂柱容易飽和，因此離子交換在所述廢水中的重金屬的高濃度的限制。東新[11]由含有鉻離子交換電鍍廢水，結(jié)果表明：在水處理C(R VI)的小于0.2mg的/ L濃度后，國家排放標(biāo)準(zhǔn)，加入得到的鉻酸溶液再濃縮后-applied鍍槽，從而消除了C(R VI)環(huán)境污染。

3.3.2 電解法

電解法是利用電極氧化和還原產(chǎn)物與廢水中的有害物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成沉淀的一種方法。該種方法效率高，易于回收，且回收產(chǎn)物一般具有再利用價值，有一定經(jīng)濟(jì)效益，同時因為此方法耗能較大、費(fèi)用高，故不適于處理低濃度的電鍍廢水。不少研究者通過電滲析法從電鍍廢水中選擇性的回收鋅和鎳[12，13]。 Guan W 等[14]采用RuO2/Ti 陽極和不銹鋼陰極聯(lián)合電氧化-電積(EO-ED)系統(tǒng)用于處理鎳-氨絡(luò)合物廢水，實現(xiàn)了鎳-氨絡(luò)合物的絡(luò)合物和鎳金屬的回收，鎳的回收率為85-95%，氨氮的去除率為65-70%。

3.3.3 膜分離法

由于膜的滲透作用，可以在外界能量的推動下實現(xiàn)部分組分在廢液中的選擇性滲透，從而實現(xiàn)分離、純化和富集。這些方法包括反滲透(ro)、微濾、超濾和納濾。這些方法不僅可以解決重金屬污染問題，而且可以重復(fù)利用電鍍工業(yè)中的有用金屬[15，16]。膜分離技術(shù)是一種占地面積小、無二次污染的新型分離技術(shù)。但膜的成本較高，容易受到污染。董佳等。[17]采用膜分離法處理電鍍廢水。結(jié)果表明，在一定條件下(壓力、ph值和回流比)，廢水中鉻離子、銅離子和鎳離子的去除率均在98%以上，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。

3.3.4 吸附法

吸附劑具有特殊的結(jié)構(gòu)，利用這些獨(dú)特結(jié)構(gòu)的吸附和除去重金屬被稱為吸附�；钚蕴�，脫乙酰殼多糖樹脂，腐殖酸是常見的吸附劑。不同吸附劑吸附不同的機(jī)制，這是最重要的物理，化學(xué)和生物吸附。吸附具有高去除效率，穩(wěn)定性好，很少或沒有二次污染，吸附劑的優(yōu)點可重復(fù)使用。 Lotus在泊[18]用Mg(OH)2對廢水中的Ni2離子有吸附作用。研究表明，當(dāng)pH值為4.8~8.6，攪拌時間為4 min，投加量為1.5g/L時，該方法可吸附和去除90%以上的Ni2離子，并可重復(fù)使用所用的Mg(OH)2。Ta-heri R等人[19]研究了MCM-48介孔二氧化硅對電鍍廢水的吸附作用，結(jié)果表明所制備的吸附劑可去除99%的Ag。王S.Y等人。〔20〕用桉樹渣制備磁性生物炭，處理含Cr的電鍍廢水。其中，磁性生物炭對cr(vi)、總cr、cu(ii)和n(iii)的吸附率分別為97.11%、97.63%、100%和100%。而且，使用后的磁性生物炭仍具有原有的磁選性能。

3.4 生物法

生物法是通過豐富微生物或植物的吸附功能和代謝來去除污染物的方法。與其他物理化學(xué)方法相比，生物法具有低消耗、經(jīng)濟(jì)環(huán)保等優(yōu)點，可以進(jìn)一步回收重金屬。但生物方法大多處于實驗?zāi)�擬階段，其實用性和產(chǎn)業(yè)化有待進(jìn)一步研究。Liu C等人[21]生物吸附法能有效地降低和吸附電鍍廢水中的鉻。在作用過程中，cr(vi)被完全消除，只有少量cr。(iii)在溶液中。HakeArthFV等人[22]發(fā)現(xiàn)大型藻類(P.algalicula-TA)的酸性pH條件下，可作為鉻(VI)還原為Cr(III)天然電子供體，和一陽離子交換劑作為天然鋅，鐵和三價鉻螯合物。

3.5 組合處理技術(shù)

電鍍廢水種類繁多，不同的生產(chǎn)工藝也使得廢水的特性不同，單一的廢水處理技術(shù)難以廣泛應(yīng)用。同時，單一的處理方法難以達(dá)到要求的指標(biāo)，也無法實現(xiàn)處理效果與經(jīng)濟(jì)效益的統(tǒng)一。采用多元組合技術(shù)解決了這一問題。多種技術(shù)互補(bǔ)，相互促進(jìn)，最終達(dá)到更好的治療效果和經(jīng)濟(jì)效益。物化-生物膜組合工藝是電鍍廢水處理的主流。物化法對電鍍廢水中的重金屬離子有很好的去除效果。生物法能有效去除有機(jī)物，膜法能進(jìn)一步截留污染物。結(jié)合去除不同污染物的三大優(yōu)勢，可有效降低電鍍廢水處理成本，提高再生率[23]。此外，其他的組合方法也被廣泛應(yīng)用。張斌斌等。[24]采用微電解-A/O工藝處理電鍍廢水。出水氨氮、氯、總氮和cod濃度均達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，去除效果顯著且穩(wěn)定。Cui J等人(25)采用臭氧氧化曝氣生物濾池(BAF)工藝處理含氰電鍍廢水。結(jié)果表明，對cn、cod、cu2+和ni2+的去除率分別為99.7%、81.7%、97.8%和99.7%。出水濃度分別達(dá)到電鍍廢水的排放標(biāo)準(zhǔn)。此外，添加葡萄糖可提高生物濾池的污染物去除效率[26]。Ghazp等[27]建議將電化學(xué)和石灰沉淀結(jié)合為含有高的處理，人造絲和用于工業(yè)廢水COD鋅有效的方法。

3.6 其他技術(shù)

3.6.1 光催化技術(shù)

通過催化劑處理的光的光催化機(jī)理是在光躍遷，產(chǎn)生電子 - 空穴對，電子的，其可以是直接還原重金屬電鍍廢水，和水孔可被氧化成羥基自由基，由此耐火有機(jī)物氧化以H2O，CO2。其中，光催化劑包括二氧化鈦，氧化鋅，WO3，SrTiO3、SnO2和Fe2O3。光催化技術(shù)具有應(yīng)用范圍廣、處理效率高、產(chǎn)物完全降解、無二次污染等特點。孫斌等�！�28〕研究了紫外光條件下二氧化鈦與銅絡(luò)合廢水的光催化反應(yīng)。結(jié)果表明，在適宜的工藝條件下，復(fù)合銅廢水中銅(ii)和cod的去除率分別為96.56%和57.67%。

3.6.2重金屬螯合劑

在常溫下，廢水中的大部分重金屬離子都能與重金屬捕收劑產(chǎn)生較強(qiáng)的螯合作用。產(chǎn)物為聚合物螯合鹽沉淀。固液分離可達(dá)到去除廢水中重金屬離子的目的。該方法來源廣，無二次污染，反應(yīng)效率高，選擇性好。特別適用于重金屬含量較低的廢水。潘思文等。[29]研究了市面上銷售的三種添加劑對實際電鍍廢水中cu2+、zn2+、ni2+的處理效果。結(jié)果表明，硫氰酸三鈉(tmt)適合處理單一含銅廢水。二甲基二硫代氨基甲酸鈉(me2dtc)具有較好的適用性。pH=9.7對三種重金屬離子的去除效果最好，各種離子均能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)放電。二乙基二硫代氨基甲酸鈉(Et2DTC)在廢液中的應(yīng)用Ni2 +的治療效果并不理想。

4 結(jié)論與展望

環(huán)保產(chǎn)業(yè)的要求越來越高。電鍍企業(yè)必須重視環(huán)保生產(chǎn)，引進(jìn)綠色節(jié)能技術(shù)。這就需要對電鍍廢水處理技術(shù)進(jìn)行更深入的研究。另一方面，這也為電鍍廢水處理技術(shù)的研究提供了機(jī)遇。各種處理方法的研究、處理方法的優(yōu)化和新的處理方法變得更加必要。該方法的發(fā)明將在這一領(lǐng)域取得重大進(jìn)展。通過對國內(nèi)外電鍍廢水的研究和處理，提出了以下展望：

(1)對廢渣污泥和電鍍廢液的處理和再利用，可以考慮覆蓋城市或區(qū)域的集中回收和再生中心，并考慮綜合規(guī)劃和統(tǒng)一收集和回收，實現(xiàn)資源的再利用;

(2)國外90%以上的電鍍廢水采用化學(xué)法處理，單一的處理方法難以達(dá)到理想的處理效果。因此，發(fā)展以化學(xué)法為主，其它方法為輔的聯(lián)合處理技術(shù)是一個發(fā)展方向。這種聯(lián)合處理技術(shù)應(yīng)用范圍廣，可同時節(jié)約資源。

(3)微生物因其成本低、無二次污染而受到廣泛關(guān)注。植物與新型功能材料結(jié)合處理電鍍廢水將是未來的研究熱點。

(4)在完成電鍍廢水重點污染物零排放的基礎(chǔ)上，采用重金屬廢水回收工藝等清潔生產(chǎn)技術(shù)，實現(xiàn)對有用重金屬的回收利用。

(5)研究污水處理自動化控制系統(tǒng)具有重要意義。根據(jù)廢水的組成和含量，實時調(diào)整污水處理設(shè)備，達(dá)到高效處理效果。