電鍍重金屬廢水處理技術(shù)的綜合分析
電鍍是利用電化學(xué)的方法對金屬和非金屬表面進(jìn)行裝飾、防護(hù)及獲得某些新的性質(zhì)的一種工藝過程。為保證電鍍產(chǎn)品的質(zhì)量，使金屬鍍層具有平整光滑的良好外觀并與基體牢固結(jié)合，必須在鍍前把鍍件表面上的污物(油、銹、氧化皮等)徹底清洗干凈，并在鍍后把鍍件表面的附著液清洗干凈。因此，一般電鍍生產(chǎn)過程中必然排出大量電鍍廢水，必須進(jìn)行電鍍廢水處理、重金屬廢水處理。
電鍍廢水處理是一種難以徹底治理且更為復(fù)雜的混合重金屬廢水處理，電鍍污水處理必須根據(jù)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(fù)荷、操作管理與用水方式等因素。電鍍重金屬污水處理的水質(zhì)復(fù)雜，成分不易控制，其中含有氰化物、酸、堿、六價鉻、銅、鋅、鎘、鎳、金、銀等等重金屬污染物，毒性較大，有些屬于致癌、致畸、致突變的劇毒物質(zhì)，對人類危害極大。
電鍍廢水處理，主要針對電鍍漂洗廢水、鈍化廢水、鍍件酸洗廢水、刷洗地坪和極板的廢水以及由于操作或管理不善引起的“跑、冒、滴、漏”產(chǎn)生的廢水，另外還有廢水處理過程中自用水的排放以及化驗(yàn)室的排水等。電鍍廢水污染環(huán)境主要有兩個途徑，一個是量少濃度高的電鍍廢液的排放，一個是量大而相對濃度較低的電鍍廢水(主要是清洗廢水)的排放。
電鍍廢水處理目的是將廢水中的有害、有毒物質(zhì)加以分離后處理或回收利用，或者使有毒物質(zhì)改性變成無毒物。
電鍍重金屬廢水處理技術(shù)的現(xiàn)狀
化學(xué)沉淀
化學(xué)沉淀法是使廢水中呈溶解狀態(tài)的重金屬轉(zhuǎn)變?yōu)椴蝗苡谒闹亟饘倩衔锏姆椒?，包括中和沉法和硫化物沉淀法等?/p>
中和沉淀法
在含重金屬的廢水中加入堿進(jìn)行中和反應(yīng)，使重金屬生成不溶于水的氫氧化物沉淀形式加以分離。中和沉淀法操作簡單，是常用的處理廢水方法。實(shí)踐證明在操作中需要注意以下幾點(diǎn)[1]：(1)中和沉淀后，廢水中若pH值高，需要中和處理后才可排放;(2)廢水中常常有多種重金屬共存，當(dāng)廢水中含有Zn、Pb、Sn、Al等兩性金屬時，pH值偏高，可能有再溶解傾向，因此要嚴(yán)格控制pH值，實(shí)行分段沉淀;(3)廢水中有些陰離子如：鹵素、氰根、腐植質(zhì)等有可能與重金屬形成絡(luò)合物，因此要在中和之前需經(jīng)過預(yù)處理;(4)有些顆粒小，不易沉淀，則需加入絮凝劑輔助沉淀生成。
硫化物沉淀法
加入硫化物沉淀劑使廢水中重金屬離子生成硫化物沉淀除去的方法。與中和沉淀法相比，硫化物沉淀法的優(yōu)點(diǎn)是：重金屬硫化物溶解度比其氫氧化物的溶解度更低，而且反應(yīng)的pH值在7—9之間，處理后的廢水一般不用中和。硫化物沉淀法的缺點(diǎn)是[2]：硫化物沉淀物顆粒小，易形成膠體;硫化物沉淀劑本身在水中殘留，遇酸生成硫化氫氣體，產(chǎn)生二次污染。為了防止二次污染問題，英國學(xué)者研究出了改進(jìn)的硫化物沉淀法，即在需處理的廢水中有選擇性的加入硫化物離子和另一重金屬離子(該重金屬的硫化物離子平衡濃度比需要除去的重金屬污染物質(zhì)的硫化物的平衡濃度高)。由于加進(jìn)去的重金屬的硫化物比廢水中的重金屬的硫化物更易溶解，這樣廢水中原有的重金屬離子就比添加進(jìn)去的重金屬離子先分離出來，同時防止有害氣體硫化氫生成和硫化物離子殘留問題。
氧化還原處理
化學(xué)還原法
電鍍廢水中的Cr主要以Cr6+離子形態(tài)存在，因此向廢水中投加還原劑將Cr6+還原成微毒的Cr3+后，投加石灰或NaOH產(chǎn)生Cr(OH)3沉淀分離去除。化學(xué)還原法治理電鍍廢水是最早應(yīng)用的治理技術(shù)之一，在我國有著廣泛的應(yīng)用，其治理原理簡單、操作易于掌握、能承受大水量和高濃度廢水沖擊。根據(jù)投加還原劑的不同，可分為FeSO4法、NaHSO3法、鐵屑法、SO2法等應(yīng)用化學(xué)還原法處理含Cr廢水，堿化時一般用石灰，但廢渣多；用NaOH，則污泥少，但藥劑費(fèi)用高，處理成本大，這是化學(xué)還原法的缺點(diǎn)。
鐵氧體法
鐵氧體技術(shù)是根據(jù)生產(chǎn)鐵氧體的原理發(fā)展起來的。在含Cr廢水中加入過量的FeSO4，使Cr6+還原成Cr3+Fe2+氧化成Fe3+，調(diào)節(jié)pH值至8左右，使Fe離子和Cr離子產(chǎn)生氫氧化物沉淀。通入空氣攪拌并加入氫氧化物不斷反應(yīng)，形成鉻鐵氧體。其典型工藝有間歇式和連續(xù)式。鐵氧體法形成的污泥化學(xué)穩(wěn)定性高，易于固液分離和脫水。鐵氧體法除能處理含Cr廢水外，特別適用于含重金屬離子的電鍍混合廢水。我國應(yīng)用鐵氧體法已經(jīng)有幾十年歷史，處理后的廢水能達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，在國內(nèi)電鍍工業(yè)中應(yīng)用較多。
鐵氧體法具有設(shè)備簡單、投資少、操作簡便、不產(chǎn)生二次污染等優(yōu)點(diǎn)。但在形成鐵氧體過程中需要加熱(約70攝氏度)，能耗較高，處理后鹽度高，而且有不能處理含Hg和絡(luò)合物廢水的缺點(diǎn)。
電解法
電解法處理含Cr廢水在我國已經(jīng)有二十多年的歷史，具有去除率高、無二次污染、所沉淀的重金屬可回收利用等優(yōu)點(diǎn)。大約有30多種廢水溶液中的金屬離子可進(jìn)行電沉積。電解法是一種比較成熟的處理技術(shù)，能減少污泥的生成量，且能回收Cu、Ag、Cd等金屬，已應(yīng)用于廢水的治理。不過電解法成本比較高，一般經(jīng)濃縮后再電解經(jīng)濟(jì)效益較好。
溶劑萃取分離
溶劑萃取法[4]是分離和凈化物質(zhì)常用的方法。由于液一液接觸，可連續(xù)操作，分離效果較好。使用這種方法時，要選擇有較高選擇性的萃取劑，廢水中重金屬一般以陽離子或陰離子形式存在，例如在酸性條件下，與萃取劑發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)，從水相被萃取到有機(jī)相，然后在堿性條件下被反萃取到水相，使溶劑再生以循環(huán)利用。這就要求在萃取操作時注意選擇水相酸度。盡管萃取法有較大優(yōu)越性，然而溶劑在萃取過程中的流失和再生過程中能源消耗大，使這種方法存在一定局限性，應(yīng)用受到很大的限制。
吸附法
吸附法是利用吸附劑的獨(dú)特結(jié)構(gòu)去除重金屬離子的一種有效方法。利用吸附法處理電鍍重金屬廢水的吸附劑有活性炭、腐植酸、海泡石、聚糖樹脂等?；钚蕴垦b備簡單，在廢水治理中應(yīng)用廣泛，但活性炭再生效率低，處理水質(zhì)很難達(dá)到回用要求，一般用于電鍍廢水的預(yù)處理。腐植酸類物質(zhì)是比較廉價的吸附劑，把腐植酸做成腐植酸樹脂用以處理含Cr、含Ni廢水已有成功經(jīng)驗(yàn)。有相關(guān)研究表明，殼聚糖及其衍生物是重金屬離子的良好吸附劑，殼聚糖樹脂交聯(lián)后，可重復(fù)使用10次，吸附容量沒有明顯降低[5]。利用改性的海泡石治理重金屬廢水對Pb2+、Hg2+、Cd2+有很好的吸附能力，處理后廢水中重金屬含量顯著低于污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)。另有文獻(xiàn)報道蒙脫石也是一種性能良好的粘土礦物吸附劑，鋁鋯柱撐蒙脫石在酸性條件下對Cr6+的去除率達(dá)到99%，出水中Cr6+含量低于國家排放標(biāo)準(zhǔn)，具有實(shí)際應(yīng)用前暑膜分離技術(shù)
膜分離法是利用高分子所具有的選擇性來進(jìn)行物質(zhì)分離的技術(shù)，包括電滲析、反滲透、膜萃取、超過濾等。用電滲析法處理電鍍工業(yè)廢水，處理后廢水組成不變，有利于回槽使用。含Cu2+、Ni2+、Zn2+、Cr6+等金屬離子廢水都適宜用電滲析處理，已有成套設(shè)備。反滲透法已大規(guī)模用于鍍Zn、Ni、Cr漂洗水和混合重金屬廢水處理。采用反滲透法處理電鍍廢水，已處理水可以回用，實(shí)現(xiàn)閉路循環(huán)。液膜法治理電鍍廢水的研究報道很多，有些領(lǐng)域液膜法已由基礎(chǔ)理論研究進(jìn)入到初步工業(yè)應(yīng)用階段，如我國和奧地利均用乳狀液膜技術(shù)處理含Zn廢水，此外也應(yīng)用于鍍Au廢液處理中[7]。膜萃取技術(shù)是一種高效、無二次污染的分離技術(shù)，該項(xiàng)技術(shù)在金屬萃取方面有很大進(jìn)展。
離子交換處理法
離子交換處理法是利用離子交換劑分離廢水中有害物質(zhì)的方法，應(yīng)用的離子交換劑有離子交換樹脂、沸石等等，離子交換樹脂有凝膠型和大孔型。前者有選擇性，后者制造復(fù)雜、成本高、再生劑耗量大，因而在應(yīng)用上受到很大限制。離子交換是靠交換劑自身所帶的能自由移動的離子與被處理的溶液中的離子通過離子交換來實(shí)現(xiàn)的。推動離子交換的動力是離子間濃度差和交換劑上的功能基對離子的親和能力，多數(shù)情況下離子是先被吸附，再被交換，離子交換劑具有吸附、交換雙重作用。這種材料的應(yīng)用越來越多，如膨潤土[11]，它是以蒙脫石為主要成分的粘土，具有吸水膨脹性好、比表面積大、較強(qiáng)的吸附能力和離子交換能力，若經(jīng)改良后其吸附及離子交換的能力更強(qiáng)。但是卻較難再生，天然沸石在對重金屬廢水的處理方面比膨潤土具有更大的優(yōu)點(diǎn)：沸石[9]是含網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的鋁硅酸鹽礦物，其內(nèi)部多孔，比表面積大，具有獨(dú)特的吸附和離子交換能力。研究表明[10]，沸石從廢水中去除重金屬離子的機(jī)理，多數(shù)情況下是吸附和離子交換雙重作用，隨流速增加，離子交換將取代吸附作用占主要地位。若用NaCl對天然沸石進(jìn)行預(yù)處理可提高吸附和離子交換能力。通過吸附和離子交換再生過程，廢水中重金屬離子濃度可濃縮提高30倍。沸石去除銅，在NaCl再生過程中，去除率達(dá)97%以上，可多次吸附交換，再生循環(huán)，而且對銅的去除率并不降低。
生物處理技術(shù)
由于傳統(tǒng)治理方法有成本高、操作復(fù)雜、對于大流量低濃度的有害污染難處理等缺點(diǎn)，經(jīng)過多年的探索和研究，生物治理技術(shù)日益受到人們的重視。隨著耐重金屬毒性微生物的研究進(jìn)展，采用生物技術(shù)處理電鍍重金屬廢水呈現(xiàn)蓬勃發(fā)展勢頭，根據(jù)生物去除重金屬離子的機(jī)理不同可分為生物絮凝法、生物吸附法、生物化學(xué)法以及植物修復(fù)法。
電鍍重金屬廢水治理技術(shù)展望
隨著全球可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的實(shí)施，循環(huán)經(jīng)濟(jì)和清潔生產(chǎn)技術(shù)越來越受到人們關(guān)注。電鍍重金屬廢水治理從末端治理已向清潔生產(chǎn)工藝、物質(zhì)循環(huán)利用、廢水回用等綜合防治階段發(fā)展。未來電鍍重金屬廢水治理將突出以下幾個方面：
(1)貫徹循環(huán)經(jīng)濟(jì)、重視清潔生產(chǎn)技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用;提高電鍍物質(zhì)、資源的轉(zhuǎn)化率和循環(huán)使用率;從源頭上削減重金屬污染物的產(chǎn)生量，并采用全過程控制、結(jié)合廢水綜合治理、最終實(shí)現(xiàn)廢水零排放。
(2)電鍍重金屬廢水的處理技術(shù)很多，其中生物技術(shù)是具有較大發(fā)展?jié)摿Φ募夹g(shù)，具有成本低、效益高、不造成二次污染等優(yōu)點(diǎn)。隨著基因工程、分子生物學(xué)等技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，具有高效、耐毒性的菌種不斷培育成功，為生物技術(shù)的廣泛應(yīng)用提供了有利條件。對于已經(jīng)污染的、范圍大的外環(huán)境，可采用植物修復(fù)技術(shù)治理，在治污的同時，不僅美化了環(huán)境，還可以獲得一定的經(jīng)濟(jì)效益。
(3)綜合一體化技術(shù)是未來電鍍廢水治理技術(shù)的熱點(diǎn)。電鍍廢水種類繁多，各種電鍍工藝差異很大，僅使用一種廢水治理方法往往有其局限性，達(dá)不到理想的效果。因此，綜合多種治理技術(shù)特點(diǎn)的一體化技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。
電鍍廢水處理站的工藝管理：
電鍍廢水因水質(zhì)差異較大，因此選取的工藝千差萬別，每一種工藝都有其特定的控制參數(shù)，以及正常運(yùn)行的參數(shù)范圍，需要專門的管理人員定期進(jìn)行記錄。
參數(shù)的變化直接決定著設(shè)備是否正常運(yùn)行，也是判斷各設(shè)備最佳清洗時機(jī)及清洗效果的依據(jù)。每天按時記錄這些參數(shù)，并將其備案。若發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)異常，應(yīng)及時查找原因并作簡單的故障分析，或及時聯(lián)系我公司售后服務(wù)部門。將這些故障的原因備案。
電鍍廢水處理站的日常事務(wù)管理：
1.工作人員應(yīng)每日對電鍍廠各車間進(jìn)行檢查，確保廢水的正常收集。如焦銅、褪鍍液、化學(xué)鎳、有機(jī)染料等不能排放到廢水站，需單獨(dú)收集送外處理，清缸液等濃度高的廢水也不能一次性排放，需少量多次排放。
2、工作人員應(yīng)在每日開始工作前對設(shè)備進(jìn)行仔細(xì)的檢查，對于明顯的易于發(fā)現(xiàn)的問題及時更正。如：水箱是否漏水等。
3、工作人員應(yīng)該注意開啟設(shè)備的順序。設(shè)備的運(yùn)行為半自動化。手動運(yùn)行的設(shè)備開機(jī)順序尤其重要，運(yùn)行不當(dāng)會造成設(shè)備的損傷。例如：設(shè)備運(yùn)行前各階段的閥門是否正常打開，泵不能在沒有水的條件下空轉(zhuǎn)等。
4、工作人員在設(shè)備正常運(yùn)行后，應(yīng)分時段記錄設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)。并對設(shè)備的運(yùn)行狀況進(jìn)行監(jiān)督，如有異常情況，應(yīng)作緊急處理。無法處理的，應(yīng)向負(fù)責(zé)人匯報。
5、工作人員應(yīng)做好每日的設(shè)備清洗工作，對每個處理構(gòu)筑物的清洗時機(jī)的判斷、清洗方法、水量等應(yīng)有全面的掌握，保證設(shè)備長期穩(wěn)定的運(yùn)行。尤其是超濾膜和反滲透膜，其清洗的效果直接決定了廢水的回收率和出水水質(zhì)，以及膜的使用壽命。
6.工作人員應(yīng)對每項(xiàng)操作認(rèn)真仔細(xì)，以確保各系統(tǒng)的正常、穩(wěn)定運(yùn)行。如化學(xué)沉淀系統(tǒng)中，破氰、鉻還原時間要充足；中水回用系統(tǒng)中，預(yù)處理系統(tǒng)每天至少清洗一次等。
7、工作人員于每日下班時關(guān)閉廢水處理設(shè)備，對于全天運(yùn)行的設(shè)備，廢水處理站應(yīng)該配備充足的人員進(jìn)行全天的操作、監(jiān)控，保證設(shè)備的正常、穩(wěn)定運(yùn)行。
8.廢水處理車間做好衛(wèi)生工作，保證車間的環(huán)境衛(wèi)生整潔。
9、工作人員應(yīng)定期(1個月或2個月)對設(shè)備停機(jī)運(yùn)行作保養(yǎng)和維護(hù)，以保證處理設(shè)備能不間斷運(yùn)行。