電鍍廢水處理回用研究展望

張文清，封宇松

（天津渤化環(huán)境修復(fù)股份有限公司，天津 300480）

電鍍廢水處理回用研究展望

張文清，封宇松

（天津渤化環(huán)境修復(fù)股份有限公司，天津 300480）

概述了電鍍廢水的來源、組成及危害并對電鍍廢水的幾種處理方法作了介紹，對電鍍廢水膜試驗做了總結(jié)和說明。

電鍍廢水；重金屬；廢水處理

1　電鍍廢水的來源和組成

電鍍廢水主要來源于電鍍前處理除銹、除油、電鍍出光及鈍化后水道清洗環(huán)節(jié)，各類鍍件的漂洗廢水，地面沖洗廢水，鍍液過濾和廢鍍液，沖洗極板以及鍍液槽泄漏或操作管理不善而引起各種槽液和廢水的“跑、冒、滴、漏”，另外還有化驗排放水和廢水處理過程中自用水的排放。

電鍍鍍件的漂洗廢水，是電鍍廢水的主要來源，占車間廢水排放量的80%以上，廢水中大部分的污染物質(zhì)是鍍件表面的附著液在漂洗時帶入的，鍍件漂洗廢水主要污染物質(zhì)濃度范圍見表1。

鍍液過濾用水和廢鍍液是電鍍廢水的另一個來源，約占車間的10%左右，鍍液過濾產(chǎn)生的廢水主要是在鍍液過濾過程中滴漏的鍍液，以及在過程前后沖洗過濾機過濾介質(zhì)，電鍍槽等的排放水，廢鍍液包括清理鍍槽時排出的殘夜，老化的廢鍍液、退鍍液和受污染嚴重的廢棄槽液等，這部分廢液的濃度高，如果直接排放，則造成更為嚴重的環(huán)境污染，因此應(yīng)盡可能收集起來進行凈化回收，幾種主要電鍍廢液的組分見表2。

表1　鍍層漂洗水中主要污染物

表2　幾種主要電鍍廢液的重金屬組分濃度

總體來說，電鍍廢水的水質(zhì)、水量與電鍍生產(chǎn)的工藝條件、生產(chǎn)負荷、操作管理以及企業(yè)用水方式等多種因素有關(guān)。水質(zhì)復(fù)雜、成分不易控制，除了含有各種金屬離子外，還含有各類酸性物質(zhì)和堿性物質(zhì)，或者如［Au（CN）2］、［Cd（CN）4］、［Cu（P2O7）2］等復(fù)雜的銀離子絡(luò)合物。一般綜合電鍍廢水中銅和鎳是以各種銅鹽、鎳鹽離子以及［Cu（CN）2］-、［Cu（CN）3］2-、［Cu（P2O7）2］6-等及鎳氨絡(luò)合離子形式存在，具體各組分含量見表3。

表3　電鍍廢水中各組分含量

2　電鍍廢水的危害

電鍍廢水中的主要的污染物為各種金屬離子，常見的有 Cr、Cu、Ni、Zn、Pb、Cd、Hg、Fe、Mn、Sn、Au、Ag等；其次是酸性和堿性物質(zhì)如；鹽酸、磷酸、硝酸和氫氧化鈉、碳酸鈉等酸堿類物質(zhì)。另外還含有劇毒物質(zhì)氰化物。這些污染物本身或其化合物在一定條件下對生物都有一定的毒害性，甚至有些存在致癌的危險。比如鉻、銅、鎘可導致肺癌，鎘還可以引起前列腺癌和骨痛病，鎘和鉛在人體內(nèi)有積蓄作用，長期攝入會引起慢性中毒，氰化物是劇毒物質(zhì)，急性氰化物中毒可抑制細胞呼吸，造成人體組織嚴重缺氧，繼而因窒息死亡，而且氰化物中毒治愈后，還可能引發(fā)神經(jīng)系統(tǒng)后遺癥。鎘、鉻、鉛、鎳四中物質(zhì)均為國家一類有害物質(zhì)，最高允許排放濃度分別為0.1 mg/L、0.5 mg/L、1.0 mg/L、1.0 mg/L。銅、鋅、氰是國家二類有害物質(zhì)，最高允許排放濃度分別為0.5 mg/L、2.0 mg/L、0.5 mg/L（GB8978-1996污水綜合排放標準一類標準）。

3　電鍍廢水中鉻、銅和鎳處理研究現(xiàn)狀及分析

對于電鍍廢水中鉻、銅和鎳的去除一般有化學沉淀法、鐵氧體法、螯合沉淀法、離子交換、電解、反滲透、電滲析以及活性炭吸附法、膜生物反應(yīng)等方法。

（1）化學沉淀法

在處理含銅、含鎳電鍍廢水時，通常向廢水中投加的沉淀劑有石灰、氫氧化鈉、硫化物以及硫化氨基甲酸二甲酯（DTC）等。其中Cu2+、Ni2+生成沉淀去除。Cr6+先采用亞硫酸氫鈉完全還原為Cr3+，然后Cr3+、Ni2+、Cu2+、Zn2+等重金屬離子均單獨控制在不同的最佳pH值范圍內(nèi)，分別獨立投加氫氧化鈉+PAC+ PAM+重金屬去除劑完全沉淀去除。

化學沉淀法處理含鉻、銅、含鎳電鍍廢水簡便有效，處理水量大、藥劑使用量大，運行過程繁瑣，需要不斷調(diào)節(jié)pH值且固液分離不佳，產(chǎn)生大量含有重金屬的泥渣造成二次污染，是電鍍重金屬廢水處理中不可為之而為之的方法，尤其是處理后無法回收重金屬資源。

（2）混凝沉淀法

混凝沉淀又稱之為絮凝沉淀，是指在一定條件下，加入合適的絮凝劑，通過反應(yīng)脫穩(wěn)、凝聚吸附、絮凝架橋、卷掃等過程，使污染物顆粒與絮凝劑顆?；ハ嗾澈闲纬筛箢w粒的絮凝體，再經(jīng)過氣浮或沉淀把污染物從廢水中分離出來。是水處理的重要方法之一，是電鍍廢水處理中應(yīng)用較多的一個技術(shù)環(huán)節(jié)。目前在電鍍重金屬廢水處理中，絮凝沉淀法研究較多的是高分子重金屬絮凝劑。其中較有代表性的是聚合氯化鋁（PAC），聚丙烯酰胺（PAM）是一種水溶性高分子聚合物質(zhì)，具有親水性很強的螯合形成基，可與水中的金屬離子選擇性的反應(yīng)生成不溶于水的金屬絡(luò)合物。

（3）離子交換法

離子交換法主要是利用離子交換樹脂中的交換離子同電鍍廢水中的某些離子進行交換而將其去除，從而使廢水得到凈化的方法。在國內(nèi)外主要被應(yīng)用于電鍍廢水重金屬離子的回收上，中國從二十世紀六十年代才開始離子交換技術(shù)研究，到七十年代末迫于環(huán)境問題才得到了較大的發(fā)展。二十世紀七十年代中期上海光明電鍍廠首先用離子交換法處理含鉻廢水，此后離子交換樹脂法曾經(jīng)一度在中國電鍍行業(yè)被廣泛應(yīng)用。

（4）電解法

電解法對工業(yè)廢水的凈化機理主要是氧化、還原、凝聚和氣浮，所以電解法主要是通過氧化、還原、中和、凝聚、氣浮這幾種化學反應(yīng)和物理變化綜合作用使污水得到凈化。它是電鍍廢水處理方法中比較成熟的處理技術(shù)，污泥的生成量較少，可有效去除并回收重金屬離子，是治理電鍍廢水、回收重金屬資源的有效方法之一。因為在處理廢水時無需很多化學藥品、占地面積小、管理方便、后處理簡單、污泥量少而被稱為清潔處理法。不過用于處理電鍍廢水成本太高，一般企業(yè)負擔不起。

（5）膜分離法

膜分離法主要是利用特定膜材料的透過性能，在一定驅(qū)動力的作用下，實現(xiàn)對水中顆粒、膠體、分子或粒子的分離。主要用于處理電鍍廢水的膜分離技術(shù)主要有反滲透（RO）、電滲析（ED）、液膜法（LM）納濾（NF）、微濾（MF）和超濾（UF）。最早應(yīng)用于電鍍廢水處理的膜分離技術(shù)是反滲透和電滲析。膜分離技術(shù)由于去除率高，選擇性強，在常溫下操作無相態(tài)變化，能耗低、污染小，自動化程度高等優(yōu)點，是一項很有前景的電鍍廢水處理技術(shù)，它不僅能很好地去除分離電鍍廢水中的重金屬離子，而且可以濃縮重金屬離子并回收銅、鋅、鎳、金、銀等貴金屬離子，可產(chǎn)生很高的經(jīng)濟效益。

美國、日本的絕大部分電鍍廠均采用膜分離技術(shù)回收鎳和銅。此外，意大利和德國的電鍍企業(yè)均采用膜分離技術(shù)處理電鍍廢水并回收鎳、銅、三價鉻等。中國最早應(yīng)用膜分離技術(shù)處理電鍍廢水是1976年開始采用膜分離技術(shù)處理電鍍鎳廢水和回收鎳，但真正大規(guī)模應(yīng)用的項目是2000年長沙力元新材料股份有限公司采用膜集成技術(shù)回收電鍍泡沫鎳廢水中的鎳和水。但將鉻、銅、鎳全部回收，廢水回用的成熟項目還比較少，隨著環(huán)保投入的加大和環(huán)保治理的加強，各大電鍍企業(yè)正在投入新的膜技術(shù)重金屬回收和廢水處理回用。

（6）生物法

根據(jù)生物去除重金屬離子的機理不同，生物法可分為生物絮凝法、生物吸附法、生物化學法以及植物修復(fù)法。國內(nèi)利用微生物法處理電鍍廢水的研究始于八十年代，中科院成都生物研究所的李福德、吳乾菁等在微生物凈化去除電鍍廢水重金屬離子的基礎(chǔ)研究、小試、中試的基礎(chǔ)上，設(shè)計了微生物處理電鍍廢水及污泥的新工藝。工程運行結(jié)果表明，該系統(tǒng)穩(wěn)定、安全可靠，微生物對廢水組分、金屬離子濃度以及pH值的變化適應(yīng)性較強，對各種金屬離子的一次凈化率達99.9%以上，處理后水中六價鉻、鋅、鎳、鎘、COD、SS、pH和色度等均低于國家GB8978-1996污水綜合排放標準，且工藝流程簡單，投資少，無二次污染。

但是采用微生物處理重金屬廢水在生化處理設(shè)施和廢水處理工藝的設(shè)計、微生物菌種的馴化培養(yǎng)等方面存在一定的困難，尤其是不能確定處理后產(chǎn)生的含有重金屬的微生物菌體是否會對環(huán)境造成更嚴重的二次污染以及沉淀污泥如何處置等問題，所以一般的生物法處理電鍍廢水還只是處于實驗室研究階段，其工業(yè)應(yīng)用性有待進一步確認。

4　電鍍重金屬廢水處理技術(shù)發(fā)展趨勢

總體來說，對于成分復(fù)雜、組分含量差異大且廢水量大，甚至有機負荷高的電鍍廢水而言，用單一的處理技術(shù)或方法是很難達到較好的處理效果。在如此眾多的廢水處理技術(shù)中，唯有成本適當、處理過程簡單、處理效果好、回收效益高、節(jié)約資源、不造成二次污染并可以美化環(huán)境的技術(shù)才是電鍍重金屬廢水處理技術(shù)的發(fā)展趨勢。

所以現(xiàn)階段為了電鍍行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，多種優(yōu)勢技術(shù)的組合使用或物理、化學、生物三種技術(shù)工藝相互結(jié)合的一體化集成技術(shù)將是電鍍廢水處理的未來發(fā)展趨勢。比如化學法—離子交換、化學法—膜分離技術(shù)、生物膜—電解法、生物吸附—膜萃取技術(shù)、高梯度磁分離—鐵氧體法、絡(luò)合—超濾—三維電極電解、高分子印跡—離子交換法等組合工藝，其中化學沉淀法、絮凝法與膜分離技術(shù)的組合因其經(jīng)濟適用性較受研究者們的關(guān)注。在電鍍廢水處理方面進行了階段性中試，采用化學沉淀法、絮凝法和膜技術(shù)結(jié)合起來，回用水水質(zhì)達到并穩(wěn)定在電導率10 μs/cm以下，廢水處理回用技術(shù)環(huán)節(jié)已經(jīng)得到有效突破，回收率可達65%以上，濃水重金屬已經(jīng)達到無檢出水平，減少污水的總排放量，減少了對水體的污染，但濃水含鹽去除試驗正在進行中。

所以為了實現(xiàn)電鍍行業(yè)的環(huán)境保護和資源回收再利用的雙重效益，膜分離技術(shù)作為電鍍廢水處理技術(shù)中的“綠色環(huán)保技術(shù)”，是電鍍廢水處理最有發(fā)展前景的技術(shù)之一，是符合電鍍行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展要求的。在膜技術(shù)的推廣應(yīng)用中，存在著膜組件昂貴、使用過程中膜的污染以及通量下降等問題，但隨著膜分離技術(shù)在廢水處理領(lǐng)域研究的進一步深入，新型膜材料和膜制造工藝將不斷涌現(xiàn)，性能優(yōu)良、價格低廉的過濾膜及膜組件也將隨之產(chǎn)生，同時膜技術(shù)與其他技術(shù)的集成、耦合也將進一步擴大膜技術(shù)在電鍍廢水治理中的工業(yè)應(yīng)用性，膜分離技術(shù)也正在趨向于工業(yè)化應(yīng)用。

Prospect of electroplating wastewater treatment and reuse

ZHANG Wen-qing，F(xiàn)ENG Yu-song
（BCER Environmental Remediation Co.Ltd.，Tianjin 300480，China）

This article summarizes the source and composition of electroplating wastewater，the harm of electroplating wastewater，and introduces several treatment methods of electroplating wastewater.And the electroplating wastewater membrane test is summarized and explained.

electroplating wastewater；heavy metal；wastewater treatment

TQ085

B

1009-1785（2016）08-0043-03

2016-07-22