電鍍廢水治理與回用技術(shù)探究

陳祥和

摘 要：電鍍指通過利用化學(xué)中電解的原理，在部分物質(zhì)表面鍍上一層金屬或者合金的方法，具有較高的應(yīng)用價值。文章主要分析電鍍工作形成的廢水治理技術(shù)和回收利用技術(shù)，在概述現(xiàn)階段電鍍廢水治理和回用情況的基礎(chǔ)上，分析其治理和回用的技術(shù)措施，希望對我國電鍍廢水治理和回用提供參考。

關(guān)鍵詞：電鍍廢水;治理技術(shù);回用技術(shù)

中圖分類號：X703 文獻標識碼：A 文章編號：1674-1064（2021）12--03

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2021.12.037

電鍍技術(shù)可以提高被鍍基體物質(zhì)的美觀程度、抗腐蝕性能及耐摩擦性能等。電鍍行業(yè)是世界范圍內(nèi)三大主要環(huán)境污染行業(yè)之一，現(xiàn)階段電鍍廢水的排放占工業(yè)生產(chǎn)廢水排放量的1/10，有1/3以上沒有得到處理，且電鍍廢水中含有大量重金屬污染物。

1 現(xiàn)階段電鍍廢水治理和回用的情況

現(xiàn)階段，電鍍廢水由于沒有得到治理和回收利用，導(dǎo)致自然環(huán)境污染物（重金屬污染物以及氰化物）排放量增加，在一定程度上給社會的水資源使用帶來壓力。電鍍廢水存在不容易控制、成分復(fù)雜、水質(zhì)變化程度較大以及對環(huán)境污染較大的問題，所以，要重點關(guān)注電鍍廢水的治理和回收使用。

電鍍廢水一般可以分為含鉻電鍍廢水、含氰電鍍廢水、酸性電鍍廢水、堿性電鍍廢水四個類別。治理和回收利用電鍍廢水時，要解決三個方面的問題：一是電鍍廢水分類不合理;二是電鍍廢水治理后的回收利用效率較低;三是電鍍廢水治理后的回收利用達標程度較低。

以高壓電氣行業(yè)為例。由于高壓電氣行業(yè)具有一定的特殊性質(zhì)，其在電鍍工藝方面使用的主要方法為氰化鍍銅以及氰化鍍銀，以電鍍生產(chǎn)工藝對產(chǎn)生的電鍍廢水進行分類，其產(chǎn)生的電鍍廢水類型主要有氰銅廢水、氰銀廢水、含氰廢水、含鉻廢水、地面廢水以及重金屬綜合廢水等，廢水的分類和占比如表1所示。

氰銅廢水指的是氰化鍍銅槽之后的水洗槽排出廢水，一般含有硝酸銅、氰化鉀等和鍍銅槽相同的污染成分。

氰銀廢水指的是氰化鍍銀槽之后的水洗槽排出廢水，一般含有一般含有硝酸銀、氰化鉀等和鍍銀槽相同的污染成分。

含氰廢水指的是鍍鋅工藝之后的水洗槽排出廢水，一般含有氰離子以及鋅離子等污染成分。

含鉻廢水指的是主要污染物為鉻離子（三價和六價）以及鋅離子等污染成分。

重金屬綜合廢水指的是主要污染物為磷酸鹽、石油類、固體懸浮物、銅離子、鋅離子、鐵離子（二價）、鋁離子以及鎳離子等污染成分。

地面廢水指的是對地面進行沖洗后產(chǎn)生的廢水，此類廢水水質(zhì)十分復(fù)雜，幾乎含有上述全部污染成分。

電鍍廢水分類不合理體現(xiàn)在，當(dāng)下電鍍行業(yè)中應(yīng)用各種新型工藝技術(shù)以及新型材料后，電鍍廢水中存在的污染物種類不斷增加，導(dǎo)致電鍍廢水的污染物類別更為復(fù)雜。

根據(jù)相關(guān)資料，我國的電鍍廢水在分類上多達數(shù)十種污染成分，導(dǎo)致電鍍廢水出現(xiàn)分類不合理的情況，致使電鍍廢水治理和回收利用的成本升高。

電鍍廢水治理后的回收利用效率較低體現(xiàn)在盡管電鍍行業(yè)開展電鍍廢水的治理和回收利用技術(shù)，且大幅提高了電鍍廢水的利用效率，但從我國電鍍行業(yè)的整體情況看，電鍍廢水的回收使用效率較低，特別是電鍍廢水中的有機物處理效果較差，且電鍍廢水的治理回收利用設(shè)備的穩(wěn)定程度較低，無法達到工業(yè)化污水排放標準的要求。

電鍍廢水治理后的回收利用達標程度較低還體現(xiàn)在當(dāng)下較多的電鍍企業(yè)對于電鍍廢水的治理以及回收利用工藝、電鍍廢水治理及回收利用設(shè)備等方面仍沒有達到國家相關(guān)法律法規(guī)中的標準要求，使得電鍍廢水的回收利用達標程度不高[1]。

2 電鍍廢水治理和回用的技術(shù)措施

2.1 化學(xué)措施

電鍍廢水治理和回用中使用的化學(xué)措施主要通過化學(xué)反應(yīng)的方式（中和反應(yīng)或氧化還原反應(yīng)），分解電鍍廢水中的有毒物質(zhì)，使其成為無毒物質(zhì)，或者是經(jīng)過化學(xué)反應(yīng)的方式，將電鍍廢水中的有害物質(zhì)通過沉淀析出或者氣化浮出的形式進行消除。

電鍍廢水治理和回用的常用化學(xué)措施主要有沉淀析出法、氧化法、還原以、氣泡浮出法四種，其中使用最多的是沉淀析出法。使用沉淀析出法可以明顯去除電鍍廢水中的大量重金屬離子及硫化物，但也存在處理不徹底、容易造成二次污染的情況。沉淀析出法的電鍍廢水處理流程如圖1所示。

氧化法和還原法的主要原理是通過在電鍍廢水中加入氧化劑或還原劑的方式，使電鍍廢水中的有害物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)闊o毒物質(zhì)或者毒性較小的物質(zhì)，去除電鍍廢水的有害物質(zhì)，適用于對含鉻電鍍廢水的處理。

氣泡浮出法的原理是使用高壓水泵將電鍍廢水進行加壓操作并注入溶罐，使電鍍廢水可以在幾個大氣壓下，氣水得到充分混合形成溶氣水，緩慢減少壓強，使電鍍廢水中的有害物質(zhì)形成絮凝狀物質(zhì)，之后通過浮渣過濾的方式去除這些絮凝狀物質(zhì)。與其他化學(xué)措施相比，氣泡浮出法環(huán)保意義較大，具有較大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

2.2 電化學(xué)措施

電鍍廢水治理和回用中使用的電化學(xué)措施較為常見的有電解法、電滲析法、原電池法、電凝聚氣浮法四種。

電解法是通過利用電解質(zhì)的原理，對電鍍廢水進行治理和回收利用的方式，這種處理方式可以回收電鍍廢水中的重金屬離子，同時清除電鍍廢水中不同的重金屬離子。使用電解法處理電鍍廢水，產(chǎn)生的泥渣量較小，泥渣占地面積較小，凈化治理效果較好，但是會消耗大量電能和鋼材，導(dǎo)致成本過高。

電滲析法是在正負電極間通過使用陰、陽離子交換膜的方式，使電鍍廢水中的金屬離子交替排列在正負電極間，主要應(yīng)用離子交換膜的選擇透過性，對電鍍廢水進行淡化、精制、濃縮及提純處理。

原電池法的處理原理則是通過將顆粒碳等惰性物質(zhì)當(dāng)作原電池的陰極，使用鐵屑作為原電池陽極，根據(jù)原電池的反應(yīng)原理處理電鍍廢水。

電凝聚氣浮法是將電鍍廢水電解處理階段形成的微氣泡作為浮出的載體，使微氣泡攜帶著電鍍廢水電解處理后形成的絮狀物質(zhì)上浮，以此達到電鍍廢水的凈化及循環(huán)回收利用的目的[2]。

2.3 生物措施

生物措施是在電鍍廢水中加入微生物群，通過微生物代謝的方式填充電鍍廢水中的重金屬離子，或者利用微生物菌落自身具有的生物吸附和凝聚功能，去除電鍍廢水中的重金屬離子?，F(xiàn)階段，應(yīng)用生物措施處理電鍍廢水的主要方法有生物吸附法、生物凝聚法、生物化學(xué)法三種。

生物吸附法通常使用微生物菌體或藻類生物作為電鍍廢水中重金屬離子的提取成分，但容易受到電鍍廢水溫度、水體酸堿度、重金屬離子化學(xué)形態(tài)以及其他離子含量等因素的影響，微生物菌落很容易受到環(huán)境因素的影響，導(dǎo)致生物吸附法實際使用效果較差，難以達到預(yù)期處理標準。

生物凝聚法利用微生物菌落自身具有的較強親水性、疏水性以及電荷量較高的特性，使電鍍廢水中的微生物菌落形成一種三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，通過這種方式讓電鍍廢水中的重金屬離子沉淀，達到凈化電鍍廢水的目的。生物凝聚法具有受外界環(huán)境影響小、安全無污染、無害以及容易實現(xiàn)工業(yè)化使用等優(yōu)點。

生物化學(xué)法的原理和化學(xué)處理電鍍廢水的方式類似，即通過微生物菌落和電鍍廢水中的重金屬離子產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)的方式，將電鍍廢水中的可溶性金屬離子轉(zhuǎn)換成不溶性的金屬化合物，并通過沉淀或過濾的方式去除電鍍廢水中的金屬化合物。生物化學(xué)法的選擇針對性極高，對電鍍廢水中的金屬離子反應(yīng)吸附的容量較大，但會消耗大量的微生物菌落的培養(yǎng)基，實際應(yīng)用中成本消耗較大，因此只能在特定環(huán)境下使用。

2.4 物化處理措施

現(xiàn)階段，在電鍍廢水的治理和回收利用技術(shù)中，使用較為廣泛的是物化處理。物化處理是利用電鍍廢水中的離子交換性質(zhì)、膜分離方式以及使用吸附劑的形式，去除電鍍廢水中有害物質(zhì)和雜質(zhì)，主要方法有離子交換技術(shù)、活性炭吸附技術(shù)、膜分離技術(shù)。

離子交換技術(shù)是通過在電鍍廢水中添加離子交換劑的形式，分離電鍍廢水中的有害物質(zhì)，但產(chǎn)生的溶液酸堿值非常高，十分容易造成電鍍廢水的二次污染。

活性炭吸附技術(shù)大多應(yīng)用于含鉻電鍍廢水或含氰電鍍廢水的處理，十分安全可靠，但是由于活性炭的吸附容量較小，因此不能大范圍進行工業(yè)化使用。

膜分離技術(shù)是當(dāng)下電鍍廢水處理工作中發(fā)展前景最好的措施。膜分離技術(shù)的應(yīng)用原理是通過膜分離的過濾和反滲透性質(zhì)，截留電鍍廢水中的重金屬離子，分離電鍍廢水中的有機污染物、無機污染物，部分污染較小的電鍍廢水在經(jīng)過膜分離技術(shù)處理后甚至可以達到飲用水的標準，對于電鍍廢水的回收利用具有極高的應(yīng)用價值[3]。

2.5 有機電鍍廢水的處理措施

對有機電鍍廢水的本質(zhì)來說，其內(nèi)部含有的有機物含量較高，一般需要采用物理方法和化學(xué)方法結(jié)合的方式才能較為徹底的降解電鍍廢水中的污染成分。即首先應(yīng)將有機電鍍廢水進行沉淀，以此分離有機電鍍廢水中的大量污染物，但有機電鍍廢水經(jīng)過沉淀之后仍含有較多可溶于水的有機污染成分，對于此類有機污染成分便需要經(jīng)過再次處理才能將有機電鍍廢水中的有機污染成分徹底的分解。在處理有機電鍍廢水時，需要將廢水的pH值調(diào)節(jié)到中性，之后將有機電鍍廢水通過水解酸化反應(yīng)的方式進行處理[4]。

水解酸化反應(yīng)主要由以下兩個階段構(gòu)成。一是水解部分，即將有機電鍍廢水中的固體污染物質(zhì)通過水解的方式變?yōu)榭扇苄缘挠袡C污染物質(zhì)，再將可溶性的大分子有機污染物質(zhì)降解為小分子的有機污染物質(zhì)。二是酸化部分，即將有機電鍍廢水中的碳水化合物降解為有機脂肪酸。在有機電鍍廢水的水解酸化處理階段，此反應(yīng)的處理速度較快，一般在2 h～5 h內(nèi)便能全部完成[5]。

水解酸化反應(yīng)是厭氧處理有機電鍍廢水的基礎(chǔ)工序，這種有機電鍍廢水處理的方式可以對全部類型（大型、中型以及小型）的電鍍污水進行處理，且穩(wěn)定程度較高，但是這種處理方式也具有處理過程中需要加入大量材料作為輔助的缺點[6]。

3 結(jié)語

在社會經(jīng)濟的快速發(fā)展及生活質(zhì)量不斷提升的背景下，人們對電鍍產(chǎn)品的需求量逐漸增加，電鍍行業(yè)的電鍍廢水治理和回收利用已經(jīng)發(fā)展到清潔生產(chǎn)、循環(huán)利用階段，但是面臨日益嚴峻的環(huán)保形勢，電鍍行業(yè)廢水治理的規(guī)范化管理及技術(shù)更新問題愈加突出，廢水中的有害物質(zhì)一旦處理不當(dāng)，會嚴重破壞生態(tài)環(huán)境，對社會可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的實施造成嚴重阻礙。

基于此，電鍍廢水的資源回收利用將是行業(yè)未來的重點研究方向之一，相關(guān)研究人員應(yīng)圍繞目前電鍍行業(yè)廢水治理的相關(guān)技術(shù)及前沿趨勢展開分析和研究，探索電鍍廢水處理的社會化治理問題，以期為行業(yè)發(fā)展作出應(yīng)有的貢獻。

參考文獻

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[3] 鐘芳.化工企業(yè)廢水綜合治理措施應(yīng)用分析[J].化工管理，2021（26）：31-32.

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[5] 蔣素琦.我國電鍍工業(yè)園的現(xiàn)狀調(diào)查和對策思考[J].表面工程與再制造，2020，20（3）：55-61.

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