金屬表面處理廢水的處理方法

姚國勤

(蘇州市吳江區(qū)環(huán)境保護(hù)局， 江蘇 蘇州 215200)

1 引言

金屬表面處理的廢水包括含鉻廢水、含鋅染色廢水、酸堿廢水和其它電鍍廢水，也有其對(duì)應(yīng)的處理方法，當(dāng)然，許多方法也是可以通用的。

2 含鉻廢水處理方法

2.1 生物法

含鉻廢水中鉻的存在形式有三價(jià)鉻和六價(jià)鉻，其中六價(jià)鉻的危害性更大。而人工培養(yǎng)的功能菌具有酶的催化轉(zhuǎn)化作用、絮凝作用、靜電吸附作用、共沉淀作用和對(duì)溶液pH值的緩沖作用。生物法操作簡單，設(shè)備安全可靠，可回收利用污泥金屬，實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)。生物吸附劑可分離回收重金屬，也能反復(fù)使用。微生物絮凝法重在其安全無毒，不產(chǎn)生二次污染。并且微生物生長快，易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。當(dāng)然，植物也在處理含鉻廢水中起到重大作用。鳳眼蓮對(duì)重金屬有很強(qiáng)的耐毒性和積累能力，是國際上公認(rèn)和常用的一種治理污染的水生漂浮生物。

2.2 膜分離法

膜分離法需要分離介質(zhì)以及各種推動(dòng)力(如電位差、壓力差、濃度差等)。目前來看，工業(yè)上應(yīng)用較多以及應(yīng)用較為成熟的有反滲透、超濾、液膜、電滲析。膜分離法是一種新型的高分離，提純濃縮及凈化技術(shù)。雖發(fā)展較為迅猛，但仍未處于廣泛應(yīng)用階段，其技術(shù)還未完全成熟，尚且需要科研工作者進(jìn)一步的努力。

2.3 活性炭吸附

活性炭在工業(yè)上以及生活上的應(yīng)用也日益廣泛，里面的含碳物質(zhì)具有發(fā)達(dá)的孔隙結(jié)構(gòu)以及優(yōu)良的吸附性能，其化學(xué)性能也比較穩(wěn)定。在處理廢水過程中，其先對(duì)吸附材料進(jìn)行處理活化，然后再對(duì)六價(jià)鉻進(jìn)行吸附，最后再對(duì)吸附材料進(jìn)行再生處理。當(dāng)pH<3時(shí)，活性炭的碳原子能將毒性較大的六價(jià)鉻還原為毒性相對(duì)較小的三價(jià)鉻。因此可用酸性物質(zhì)對(duì)吸附六價(jià)鉻飽和的活性炭進(jìn)行再生，把六價(jià)鉻解吸為三價(jià)鉻。

活性炭吸附技術(shù)操作簡單，無二次污染。據(jù)資料顯示，用活性炭填充反應(yīng)柱的方法處理含鉻廢水，其六價(jià)鉻去除率高達(dá)98%。但是其壽命較短，處理費(fèi)用較高，耗費(fèi)酸堿量大，再生效率較低。

2.4 電解還原法

陽極鐵在電流作用下可產(chǎn)生大量的亞鐵離子，而陰極板上則會(huì)產(chǎn)生氫氣，此時(shí)電解液處于酸性環(huán)境，亞鐵離子就能將六價(jià)鉻還原為三價(jià)鉻。三價(jià)鉻在pH值為7.0～10.5之間時(shí)，與廢水中的氫氧根結(jié)合形成穩(wěn)定沉淀，此時(shí)廢水的pH值得到穩(wěn)定，鉻元素也能被分離出來。

電解還原法操作簡單，但是其耗能耗電，運(yùn)輸轉(zhuǎn)運(yùn)費(fèi)用較高。另外電解法只適用于六價(jià)鉻離子含量小于100 mg/L的廢水。若不符合這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，鐵陽極極易鈍化，反而降低了廢水處理效率。

3 酸堿廢水處理方法

3.1 中和法

中和處理應(yīng)用于低濃度的酸堿廢水。有酸堿之類的條件時(shí)，可利用廢堿中和酸性廢水，利用廢酸中和堿性廢水，或酸堿廢水相互中和，即遵循“以廢治廢”的原理。當(dāng)然，若沒有這些條件時(shí)，也可適當(dāng)采用中和劑廢水來進(jìn)行酸堿廢水的處理。

3.2 回收利用法

回收利用應(yīng)用于高濃度的酸堿廢水。目前企業(yè)回收利用酸堿廢水的方法主要有：自然結(jié)晶法、冷凍結(jié)晶法、浸沒燃燒高溫結(jié)晶法以及真空濃縮冷凍結(jié)晶法。如果廢水含量較大，則適合采用熱效率高的浸沒燃燒高溫結(jié)晶法，但其對(duì)防腐蝕要求較高，過程中必須有可燃?xì)怏w來源，也會(huì)產(chǎn)生含量較大的酸霧。若需要自動(dòng)化程度較高的設(shè)施，可采用真空濃縮冷凍結(jié)晶法和自然結(jié)晶法。這兩種方法相對(duì)于浸沒燃燒高溫結(jié)晶法可有效解決產(chǎn)生酸霧較大的問題，但通過回收利用得到的再生酸濃度較低。

3.3 滲析法、離子交換法

這是相對(duì)新型的廢水處理方法。其目的是想通過離子交換膜，改變廢水的pH值，使電解液最大可能地處于6～9之間，這樣才符合排入水體的標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)農(nóng)業(yè)影響：廢水會(huì)使土壤酸堿化或鹽堿化，對(duì)農(nóng)作物造成危害。對(duì)漁業(yè)影響：廢水直接對(duì)水體的pH值產(chǎn)生干擾，影響了水生生物生長，進(jìn)而降低了漁業(yè)的生產(chǎn)。對(duì)工業(yè)影響：若廢水不加治理直接排出，則會(huì)造成管渠和構(gòu)筑物的腐蝕。

4 含鋅廢水處理方法

4.1 鐵氧體法

鐵氧體法顧名思義即為鐵離子與其它金屬離子組成的氧化物固溶體。因?yàn)樾纬设F氧體所需的工藝條件不同，因此也有對(duì)應(yīng)的不同的處理方法。一般來說有中和法和氧化法。中和法可以通過適當(dāng)控制廢水中亞鐵離子和鐵離子的濃度等條件來形成鐵氧體；而氧化法是通過加熱與通入氧氣氧化來實(shí)現(xiàn)對(duì)廢水的處理。若要考慮到設(shè)備建設(shè)。中和法可以不必增加設(shè)備，而氧化法則需要增添設(shè)備，相對(duì)來說中和法的投資費(fèi)用較低。

4.2 混凝沉淀法

“混凝沉淀”分為兩個(gè)步驟，“加入混凝劑”“形成氫氧化物絮凝體”。工業(yè)上比較常用的混凝劑有:石灰，鋁鹽，鐵鹽等。在pH值為8～10的弱堿性條件下，混凝劑會(huì)對(duì)鋅離子起到絮凝作用而形成共沉淀析出。

4.3 硫化沉淀法

硫化沉淀法對(duì)硫加入量有嚴(yán)格要求，按理論上來說硫加入量計(jì)算過量50%～80%。若硫加入量過少，則會(huì)降低二價(jià)硫離子與重金屬離子之間的親和力，這樣就不易生成濃度積小的硫化物沉淀，降低了廢水的處理效率。若硫加入量過多，過量的硫會(huì)與廢水中的某些重金屬離子生成溶于水的絡(luò)合離子，進(jìn)而降低了處理效果。如果要避免這一現(xiàn)象可以選擇往廢水中加入亞鐵鹽。

4.4 吸附法

吸附法在前面提到過，是屬于處理含鉻表面廢水的一種處理方法。生活中較常用的是活性炭及磺化媒，腐植酸，海泡石，聚糖樹脂等這類傳統(tǒng)吸附型吸附材料。當(dāng)然在知識(shí)，產(chǎn)品創(chuàng)新的時(shí)代，人類也相繼開發(fā)出新型的具有吸附能力的吸附材料。如:陶粒，硅藻土，浮石，泥媒等。由于新型材料具有的獨(dú)特特點(diǎn)，有一些也已應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)中。

4.5 生物吸附法

上面談到了新型材料以及傳統(tǒng)材料的吸附性能。許多有特定獨(dú)特結(jié)構(gòu)的微生物也被用來吸附廢水中的有害物質(zhì)。能用于這項(xiàng)技術(shù)的微生物一般都具有一定的線性結(jié)構(gòu)，且表面具有較強(qiáng)的親水性，疏水性以及較高的電荷。能與顆粒通過各種作用(比如離子鍵，吸附等)相結(jié)合。近幾年國內(nèi)關(guān)于用微生物處理金屬廢水的研究也進(jìn)行了許多，但都主要集中于基因工程菌的構(gòu)造、純菌種的分離提取、混合菌的培養(yǎng)等方面。

5 電鍍廢水處理方法

5.1 堿性氯化法

堿性氯化法采用氯氣或者是液氯，漂白粉將電鍍廢水中的氰化物氧化成二氧化碳和氮?dú)獾葻o毒無害物質(zhì)。這項(xiàng)技術(shù)技巧性較高。pH值不同的情況下要進(jìn)行不同的操作。第一階段是在pH值大于10的強(qiáng)堿性環(huán)境下，將氰化物氧化成氰酸鹽。這一過程稱作不完全氧化。而第二階段則是要在pH值大于8.5的弱堿性環(huán)境下進(jìn)行。即進(jìn)一步將第一階段得到的氰酸鹽氧化分解為二氧化碳和氮?dú)猓@一過程稱為完全氧化。因?yàn)椴牧系奶厥庑砸约斑^程的復(fù)雜性，該方法的實(shí)踐性能不高。如:液氯存儲(chǔ)困難，易腐蝕設(shè)備，水泵易堵塞。

5.2 蒸發(fā)濃縮

該方法所遵循的原理是通過蒸發(fā)手段減少鍍液中的水分進(jìn)而達(dá)到鍍液濃縮并加以回收和利用。后者是利用固液分離原理，將金屬鹽以晶體形式在鹽類物質(zhì)過飽和溶液中析出，以達(dá)到去除或回收利用有價(jià)值物質(zhì)的目的。

5.3 臭氧氧化法

臭氧容易分解釋放出原子氧，而原子氧的氧化性很強(qiáng)，從而強(qiáng)化了氰化物的氰化過程。臭氧將廢水中氰化物等含氰物質(zhì)氧化成無害無毒的氮?dú)?，進(jìn)而將氰化物去除。這個(gè)方法有諸多優(yōu)點(diǎn)，如:這個(gè)過程不會(huì)產(chǎn)生二次污染、操作方便、水中溶解氧也可得到補(bǔ)充。當(dāng)然，臭氧產(chǎn)生反應(yīng)器復(fù)雜，成本也較高。鐵氰絡(luò)合物也不能被其去除。

6 結(jié)語

金屬表面處理廢水中含有磷、鐵離子、鋅、鉻、氨氮等有害物質(zhì)，其直接排放會(huì)對(duì)水，土壤造成嚴(yán)重污染。企業(yè)在保證經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí)，也要顧及生態(tài)環(huán)境。傳統(tǒng)以及新型處理方法起著重大作用。當(dāng)然也都有各自的優(yōu)缺點(diǎn)，相信在人才知識(shí)“爆炸”的時(shí)代，更多可實(shí)施性高的實(shí)驗(yàn)方案會(huì)相繼應(yīng)用到社會(huì)中，以實(shí)現(xiàn)企業(yè)和生態(tài)的可持續(xù)發(fā)展。