電鍍污泥的資源化利用技術及實例研究

趙晶磊，王 岱，楊占昆

（天津環(huán)科環(huán)境規(guī)劃科技發(fā)展有限公司，天津 300191）

電鍍廢水處理期間會產(chǎn)生許多固體廢棄物，而這些固體廢棄物就是電鍍污泥?，F(xiàn)階段，我國大部分電鍍廠處理廢水時都添加堿液，而后就產(chǎn)生了沉淀，這就是電鍍污泥的來源。而將堿液加入電鍍廢水中，使其沉淀，其間會產(chǎn)生大量的金屬氫氧化物，經(jīng)過壓濾、脫水就出現(xiàn)了電鍍污泥。除了加堿液以外，還可以添加酸、堿、還原劑等，由于可加入的藥劑有很多種，所以電鍍污泥的成分比較復雜。

1 電鍍污泥的危害

電鍍廢水含有復雜的物質(zhì)，想要降解也比較難，其性質(zhì)又不穩(wěn)定，使電鍍行業(yè)成為重度污染的行業(yè)之一。如果不能科學、合理地對電鍍污泥進行處理，電鍍污泥會帶來人們難以想象的危害。例如，電鍍污泥中的有毒、有害重金屬物質(zhì)嚴重影響土壤質(zhì)量，水資源受到污染，危害動植物的健康[1]。

1.1 危害土壤

電鍍污泥中有許多有害重金屬物質(zhì)逐漸向土壤滲透，會使許多微生物逐漸被殺死，這就會導致土壤質(zhì)量下降，使農(nóng)作物出現(xiàn)減產(chǎn)甚至枯死等現(xiàn)象，也破壞了生態(tài)平衡。除此之外，土壤當中的有害重金屬物質(zhì)，還可能會被農(nóng)作物吸收，而后通過食物鏈進入人體，直接影響人體健康。

1.2 危害水資源

如果電鍍廠沒能妥善處理電鍍污泥，大量污染物會逐漸滲入自然水體中，直接影響許多水體生物。同時，電鍍污泥中的重金屬會以食物鏈或大氣等方式進入人體，威脅人體健康，可能會導致呼吸道、皮膚等方面的病癥，甚至嚴重影響神經(jīng)系統(tǒng)。

2 電鍍污泥的處理工藝

2.1 固化處理技術

在電鍍污泥處理中，固化處理技術往往應用在最后的環(huán)節(jié)，其目的是將重金屬控制在惰性狀態(tài)，從而降低其危險性，而后進行填埋處置。所謂固化就是使用大量添加劑，讓電鍍污泥處于比較緊湊而無法流動的固體狀態(tài)，通過改變電鍍污泥的強度和滲透性等來實現(xiàn)。常用的添加劑有石灰、水泥、玻璃等。其中，水泥固化最為常見，其對電鍍污泥和重金屬廢物的處理效果好，材料廉價，相關投入和運行的成本比較低，操作相對簡單，穩(wěn)定性較好，使得人們對固化處理技術的關注度隨之增加。

固化處理技術操作流程如下：提前運用干燥、破壞氧化物等方法對電鍍污泥進行處理；在電鍍污泥中添加大量固化劑；等待其凝固，而后將其混合；最后對其進行終極處理，也就是填埋處理[2]。

電鍍污泥處理技術發(fā)展呈現(xiàn)多樣化，其固化效果也比較穩(wěn)定，但是占地面積較大，重金屬在固化體中具有不穩(wěn)定性。因此，對于危險廢物，人們已經(jīng)提出用高效穩(wěn)定劑來進行無害化處理的理念。

2.2 熱處置技術

對電鍍污泥進行熱處置，就是熔融和深度氧化的過程，而利用熱處理能夠降低電鍍污泥中的部分有毒物質(zhì)，實現(xiàn)對電鍍污泥的有效治理。熱處置技術主要利用焚燒法，使電鍍污泥體積減小，同時將電鍍污泥對環(huán)境的危害降到最低。但是相關研究表明，熱處置技術的能耗比較高，還需要特定的焚燒設備，許多小型電鍍廠無法承擔高額的費用，所以熱處置技術的推廣效果不是很好。

2.3 鐵氧體化處理技術

鐵氧體化處理技術是指在電鍍廢水中加入鐵鹽，調(diào)節(jié)pH值，同時加入絮凝劑，以產(chǎn)生沉淀物，所以電鍍污泥大多含有鐵離子。人們可以運用適當?shù)募夹g，將其變成復合鐵氧體，將鐵離子束縛在Fe3O4上，實現(xiàn)消除二次污染的目的。

3 電鍍污泥資源化利用技術

資源化利用技術，是一種操作簡單、效果好、成本較低的電鍍污泥資源化回收方式。其中比較常見的有浸出提取、火法提取、制造建材法和電解法等。

3.1 浸出提取

浸出提取就是運用化學反應，將電鍍污泥中的重金屬物質(zhì)進行有效分離，保持重金屬的穩(wěn)定性。常見的浸出劑有酸、堿、中性三種。電鍍污泥中的重金屬常以氫氧化物的形式而存在，因此中性浸出液的應用不常見。堿性浸出液（如碳酸鈉和氨水）的應用率反而比較高，其缺點是無法使所有金屬浸出；常見的酸性浸出液主要有鹽酸、硫酸，由于酸度不同，所以浸出結(jié)果也不同，這就說明電鍍廠要按照電鍍污染的實際特點，選擇適合的浸出液，使浸出提取法的效果達到最佳。其在電鍍污泥重金屬回收中的應用也比較廣泛，例如，電鍍污泥經(jīng)過處理，鎳的回收率能夠達到92%。

3.2 高溫提取

通過高溫處理電鍍污泥，人們能回收其中的重金屬。常用的方法有煅燒法、微波法、焚燒法和碳加熱法等。高溫處理能使電鍍污泥的體積有效減少，同時能降低部分有害物質(zhì)。除此之外，通過高溫處理，重金屬物質(zhì)會發(fā)生反應，形成單質(zhì)化合物。綜合運用浸出法和高溫法，可以顯著提升電鍍污泥中重金屬的提取效果。但要注意的是，高溫提取要通過加熱來實現(xiàn)，其間會產(chǎn)生嚴重的大氣污染，所以電鍍廠一定要高度重視這一點。

3.3 制造建材法

制造建材法就是將電鍍污泥有效轉(zhuǎn)換為建筑材料。例如，電鍍污泥可以用作水泥原料，這完全不影響水泥的使用性能，而且成本較低，但目前還沒有實現(xiàn)推廣應用。之前，已經(jīng)有人將電鍍污泥應用到紅磚制作中，但是紅磚中重金屬的毒性能否達到相關標準，這直接影響制造建筑法的實際應用。

3.4 電解法

電解法是指運用電流將電鍍廢液中的金屬離子還原成金屬。值得注意的是，人們要根據(jù)電鍍?nèi)芤褐械慕饘匐x子析出電勢的差異性，控制施加電壓的大小，從而達到還原效果。與浸出提取相比，電解法不需要添加任何藥劑，操作流程比較簡單，設備占地面積較小，但是回收的金屬純度絲毫不會受到影響。

4 金屬回收

電鍍企業(yè)可以運用電解法對電鍍污泥進行回收和利用。此外，還可以采用冶煉或化學方式進行回收，使電鍍企業(yè)的資源利用率大大提高。

4.1 冶煉法回收

部分電鍍污泥中含有許多銅元素，因此可以采取冶煉法來回收銅。其主要工藝是將污泥烘干，而后和木炭粉攪拌混合，通過高溫使其還原，在其溶解后再加硼砂進行提取，就能夠得到金屬銅。而對于含有硫化銅的電鍍污泥，人們可以使用硫化物來進行處理，實現(xiàn)冶煉回收銅的目的。

4.2 通過化學形式進行回收

含鋅電鍍廢水含有鋅、鐵、鋁等雜質(zhì)，這時就可以利用硫酸進行前處理，而后加入氧化劑，形成硫酸鋅結(jié)晶。硫酸鋅在工業(yè)上可以用作染劑，在醫(yī)藥上可以作為催吐劑，而在農(nóng)業(yè)上可以作為基肥，預防果樹、苗圃的病害[3]。

對于含銅電鍍污泥，人們通過適當處理可以得到結(jié)晶硫酸銅。其主要工藝流程是烘干—熔燒—粉碎—加入稀硫酸—加溫—離心，從而獲取結(jié)晶硫酸銅。結(jié)晶硫酸銅在工業(yè)上大多與石灰石混合，形成波爾多液，用于殺滅真菌。

對于含硫化鎘的電鍍污泥，人們通過處理可以回收碳酸鎘和氧化鎘產(chǎn)品。其工藝流程為：在電鍍污泥中加入硝酸進行浸?。煌ㄟ^過濾和加堿來去除硝酸浸?。患尤胩妓徕c溶液，最終形成碳酸鎘，而后進行洗滌和烘干，得到碳酸鎘產(chǎn)品；將碳酸鎘進行粉碎、高溫烘燒，得到氧化鎘。

5 電鍍污泥處理的經(jīng)濟效益

以上海電鍍污泥處理公司為例，筆者簡單分析了電鍍污泥處理帶來的直觀經(jīng)濟效益[4]。

5.1 項目概況

該項目總投資250萬元，年平均稅后利潤149.075萬元，投資回收期1.7年，平均年銷售收入228萬元。

5.2 經(jīng)濟效益

該公司收取電鍍污泥的處理費用是500元/t，總共4800 t。所以,實際電鍍污泥處理費用為4800 t×500/t元=240萬元。該公司每噸焦炭，可以處理的最高上限是4 t污泥，因此年消耗的焦炭為4800÷4=1200 t，其中，每噸焦炭的售價是1050元，所以年焦炭費用為126萬。該公司日用水量為20 t，每噸水價格1.5元，所以年用水費用為9000元，該公司每小時耗電50 kW·h，電費單價為0.75元/（kW·h），則年用電費用為27萬元。該公司該項目的薪資情況為，每人每年2萬元，實際需要27人，則年薪資待遇費用為54萬元。該公司設備折舊、維修費用為7.5萬元。

該公司的其他費用，按照金屬錠量售收入的5%來計算，每年需要處理4800 t電鍍污泥，以300 d來計算，每日就需要處理25 t電鍍污泥，每一噸電鍍污泥所產(chǎn)出的金屬量為5%，回收率按照95%計算，實際產(chǎn)金屬錠量就為4800×5%×95%=228 t，每噸金屬錠按1萬元計算，總收入就為228萬元，加上電鍍污泥的處理費用228萬元+240萬元=468萬元。

該公司的增值稅是228元×7.5%=17.15元，利息為250萬元×5%=12.5萬元，所得稅按照3.3%計算，每年需要支付73.425萬元。該公司本項目總成本為318.925萬元，年稅后利潤為468-318.925=149.075萬元，預期投資回收期250萬元÷149.07萬元=1.7年。

由此可知，該項目只需要1.7年就可以回本。因此，無論從環(huán)境保護角度，還是從公司經(jīng)濟利益和企業(yè)員工福利薪資角度來看，電鍍企業(yè)可以運用正確的電鍍污泥處理技術，處理原本具有高污染性、高危險性的電鍍污泥，實現(xiàn)環(huán)境保護和企業(yè)經(jīng)濟的共同發(fā)展。電鍍廢水雖然具有高危險性，但也是一種潛在資源，電鍍企業(yè)要大力研發(fā)電鍍污泥、廢水、廢渣等處理技術。目前，我國電鍍行業(yè)雖然還面臨部分發(fā)展難題，但總體發(fā)展趨勢較好，開始多角度、多層次地研究電鍍廢水的資源化利用技術。

6 結(jié)語

電鍍污泥比較復雜并且還具有一定的危險性，對于電鍍污泥的處理方面，已經(jīng)是電鍍廠和社會所關注的重點。在研究過程當中，現(xiàn)階段對電鍍污泥的處理上，已經(jīng)能夠運用浸取法、高溫法、制造建材法、電解法等措施，有效降低污泥所產(chǎn)生的負面影響，與此同時，還能在提高企業(yè)的經(jīng)濟效益的同時，還能使人類、動植物賴以生存的生態(tài)環(huán)境得到保護。