电镀废水处理技术的研究和发展曾武

2011年第4期广东化工第38卷总第216期·173·电镀废水处理技术的研究和发展曾武（广州市浩蓝环保工程有限公司，广东广州510630）[摘要]分析了电镀废水的来源及特征，阐述了不同电镀废水常用的处理方法及特点。其中重点介绍了电解法和膜分离法。[关键词]电镀废水；有毒物质；电解法[中图分类号]X5[文献标识码]A[文章编号]1007-1865(2011)04-173-02ResearchandDevelopmentofElectroplatingWastewaterTreatmentTechnologyZengWu(GuangzhouHomelandEnvironmentalEngineeringCo.,Ltd.,Guangzhou510630,China)Abstract:Analyzedthesourcesandcharacteristicsofelectroplatingwastewater,explainedthedifferenttreatmentmethodscommonlyusedinelectroplatingwastewaterandcharacteristics.Ofwhichmainlyintroducedelectrolysismethodandmembraneseparation.Keywords:electroplatingwastewater；toxicsubstance；electrolysismethod1我国治理电镀废水的发展历程电镀废水中含有铬、锌、铜、镉、铅、镍等重金属离子以及酸、碱、氰化物等具有很大毒性的物质。有的还属于致癌和致畸变、突变的剧毒物质。因此必须认真地加以处理，以免对人们造成危害。20世纪50年代末是我国电镀废水治理的起步阶段，60年代至70年代中期才开始引起重视，但仍处于单纯的控制排放阶段。70年代中期至80年代初，大多数电镀废水都已有了比较有效的处理，如离子交换、薄膜蒸发浓缩等工艺在全国范围内推广使用，反渗透、电渗析等工艺也进入工业化使用阶段。废水中贵重物质的回收和水的回收利用技术也有了很大进展。80年代至90年代开始研究从根本上控制污染的技术，综合防治研究取得了可喜的成果。上世纪90年代至今，电镀废水治理由工艺改革、回收利用和闭路循环进一步向综合防治方向发展，多元化组合处理同自动控制相结合的资源回用技术成为电镀废水治理的发展主流。2电镀废水的来源和特征及危害电镀工艺是一种使镀件表面获得所需的金属镀层的先进方法，为了保证电镀产品的质量，使金属镀层具有平整光滑的良好外观并与基体牢固结合，必须在镀前把镀件表面的污物(油、锈、氧化铁皮等)彻底清理干净，同时，在电镀过程中以及电镀结束后还需用水多次清洗镀件。因此，电镀生产过程中必然产生含有多种杂质的废水[1]。电镀废水的来源一般为：(1)镀件清洗水。它是电镀生产经常排出的数量最大废水，是电镀废水的主要来源。(2)废电镀液。电镀母液经多次使用后，重金属离子或其它杂质累积超过一定数量时会影响电镀质量，需进行倒槽过滤或其它净化处理，以恢复正常工作能力，在倒槽过滤或其它净化处理过程中将产生少量废弃的镀液。(3)其他废水。包括冲洗车间地面、极板以及操作管理不当造成跑、冒、滴、漏的各种槽液和排水。电镀废水的水质、水量与电镀生产的工艺条件、生产负荷、操作管理及用水方式等因素有关。不同镀种、不同产品的电镀车间排出的废水的水质、水量差异很大，即使同一车间同一镀种在不同的时间排出的废水也有变化。电镀废水的水质复杂，电镀可分有氰电镀和无氰电镀两大类，所产生的废水也有含氰和不含氰之分。此外，废水中还含有铬、镉、镍、锌、金、银等重金属离子。氰化物属于剧毒物质，重金属离子也有非常大的毒性，有些属于致癌、致畸、致突变的剧毒物质，对人体危害极大[2]。电镀废水污染环境主要有两个途径，一个是量虽少浓度高的电镀废液的排放，另一个是浓度相对较低的电镀废水的排放。电镀废液如不经处理直接排放，往往会造成极为严重的污染。电镀废水虽浓度低但两个途径造成环境污染的后果是相同的。而前者过去未被引起重视，由于电镀厂点分散面广，与其他工业相比，虽然废水量相对较少，但污染扩散面积却相对较大，故它所造成的污染不易控制。过去对电镀废水污染环境的后果认识不足，因管理不善控制不严等原因，曾发生过一些情况。如某些地区重金属污染土壤而引起农作物的重金属累积；含氰废水排入河、湖中造成渔业减产甚至鱼类大量死亡等。20世纪末期，我国各地的电镀废水的管理已经基本形成规范，但近年来由于加强对其他的有机污染的管理而对电镀重金属的废水管理强度不够。另外，由于被电镀废水污染的水源、土壤、地下水在短期内很难净化，故对电镀废水仍应严格管理，妥善处理。因此，必须对电镀废水进行认真处理，消除其对环境的污染，达到保护环境，造福人类的要求[3]。3电镀废水的治理方式电镀废水的治理大体可分为如下五类。3.1物理方法物理方法是利用物理作用分离废水中呈悬浮状态的污染物质，在处理过程中不改变物质的化学性质。如电镀废水中的除油，蒸发浓缩回用水等。蒸发浓缩回收是一种对重金属电镀废水进行蒸发使之获得浓缩，并加以回收和回用的处理方法，一般用于处理含铬、铜、银及镍离子废水，且常常与其他方法工艺相结合对电镀含铬废水进行处理。蒸发浓缩法处理电镀重金属废水，有良好的环境效益，但因能耗大、操作费用高而受到一定的限制，通常只作为其他工艺的辅助处理手段。3.2化学方法化学方法就是向废水中投加化学药剂，通过化学反应改变废水中污染物的化学性质，使其转变成无害或易于与水分离的物质从废水中除去的处理工艺。有以下五种方法。3.2.1化学氧化法该方法主要用于含氰废水的处理。该工艺是在碱性的条件下，用氧化剂把游离的氰离子以及与金属络合的氰离子氧化成氮气和二氧化碳。常用的氧化剂是次氯酸钠、液氯和漂白粉，也可以用空气或者臭氧作为氧化剂。该方法能够彻底消除氰化物的污染问题，但是其出水水质较差，且不能回用。在处理混合废水时，易造成二次污染，而且通用氧化剂还有供货和毒性的问题有待于解决。3.2.2化学还原法该方法主要用于含铬废水的处理．用还原剂把毒性很大的Cr6+，还原成毒性较低的Cr3+然后利用中和沉淀法除去废水中的Cr3+。常用的还原剂有FeSO4、SO2、亚硫酸盐等。化学还[收稿日期]2010-12-18[作者简介]曾武(1984-)，男，湖南人，硕士，主要从事环保工程相关工作。广东化工2011年第4期·174·期原法处理电镀含铬废水有硫酸亚铁-石灰法、亚硫酸盐法、二氧化硫法、亚铁盐法、硫化碱法等。该方法的优点是处理后水能达到排放标准，并能回收利用氢氧化铬，设备操作比较简单，但铬污泥如果存放不妥易引起二次污染。3.2.3化学沉淀法该方法是传统的电镀废水处理技术，通过向废水中投加如氢氧化物、碳酸盐、硫化物、氨基甲酸盐、苯甲酸盐等沉淀剂，使重金属被沉淀而除去。该法处理成本低、管理方便，且经过砂滤后能使出水水质澄清，达标排放。化学沉淀法按照使用沉淀剂的不同可分为：(1)氢氧化物沉淀法一铜、镉、铬、铅等氢氧化物及碳酸钠、氢氧化钠等。(2)铬酸盐沉淀法—这种方法处理对象只限于Cr6+。投加的沉淀剂有氯化钡、硫化钡和碳酸钡等，因而习惯上也称为钡盐法。(3)铁氧体沉淀法—铁氧体技术是根据生产铁氧体的原理发展起来的处理方法。该法形成的污泥有较高的化学稳定性，容易进行固液分离，特别适用于重金属混合电镀废水的一次性处理。3.2.4化学中和法中和处理的目的是中和废水中过量的酸、碱及调整废水的酸碱度，使之呈中性或接近中性。以适宜下一步处理或外排的要求。国内对电镀酸碱废水的处理，一般视其流量或单独处理，或排入电镀混合废水中一起处理。3.2.5电化学法内电解法[4]是利用铁－碳粒在电解质溶液中腐蚀形成的内电解过程处理废水的一种电化学技术，该技术集氧化还原、絮凝、吸附作用于一身，具有作用机制多、协同性强、综合效果好、操作简便、投资少、运行费用低的特点。重庆托尔阿诗环保公司开发了铁屑内电解法处理综合电镀废水技术，利用工业废铁屑为主要原料处理废水，原料广泛、材料利用率高，无需更换。本技术采用内电解作用(即不通电的电解)，节约能源，简化了处理流程，处理效果好，污泥量少，操作管理简便。微电解法[5]，将两种具有不同电极电位的金属或金属和非金属浸没在传导性的电解质溶液中，形成原电池，利用其周围形成的电场效应，使溶液中的胶体粒子向相反电荷的电极移动，进行凝聚并沉积到电极上，同时电极反应生成的产物能与溶液中的许多物质起化学反应，达到去除污染物的目的。3.3物化方法物化法是通过物理和化学的综合作用使废水得到净化的方法。主要有以下几种。3.3.1气浮法气浮法一种高效、快速的固液分离技术。其中的溶气气浮法：是使空气在一定压力下溶于水中并达到饱和状态再进行气浮的废水处理方法。离子浮选法有两个概念，一种是加入与欲浮选出的离子电性相反的表面活性剂(捕收剂)到溶液中去，起泡后，表面活性剂与该离子发生反应，形成不溶于水的化合物附属在气泡上，浮在水而形成固体浮渣，然后将固体干渣和泡沫一起捕获进行分离；另一种是添加能和废水中欲处理的离子形成配合物或螯合物的表面活性剂、使溶液起泡形成泡沫，被处理的元素富集于泡沫再进行分离。这两种概念的差别，在于前者形成固相而后者则不形成固相。该方法的特点是可以从很稀的废水中有选择地回收各种无机金属离子和有机离子。3.3.2离子交换法离子交换法利用离子交换树脂同电镀废水中的某些离子进行交换而将其除去，使废水得到净化。3.3.3膜分离法膜分离法[6]通过特定的膜的渗透作用，借助于外界能量或化学位差的推动，对两组分或多组分混合的气体或液体进行分离、分级、提纯和富集。膜技术作为新的分离进化和浓缩技术，过程中大多数无相变化，常温下操作，有高效、节能、工艺简便、投资少、污染小等优点，其对于处理热敏物质领域如食品、药品和生物工程产品，显示出极大优越性。与传统分离操作(如蒸发、萃取或离子交换等)相比较，不仅可以避免组分受热变性或混入杂质，通常还有能耗低和效率高的特点，因而具有显著的经济效益，故发展相当迅速，应用也越来越广泛。长沙力元新材料股份有限公司是我国电镀泡沫镍的主要生产基地，投人亿元资金组建了第二条泡沫镍生产线。该公司从公司和社会的长远利益考虑，为了减轻浏阳河的污染，改善环境，同国家海洋局杭州水处理中心合作，采用膜分离技术对电镀镍漂洗水回收利用。一级NF对镍离子的截留率在97%以上，二级BWRO和三级SWRO对镍离子的截留率均在99%以上。从而使浓缩液中镍离子浓度达到电镀工艺的要求[3]。3.3.4萃取法萃取法利用一种不溶于水而能溶解水中某种物质的有机溶剂，使废水中的溶质充分溶解而从废水中分离出去。3.3.5活性炭吸附法活性炭吸附法用加入活性炭的方法脱除废水中的微量污染物，以达到深度净化之目的。3.3.6电解法电解法使废水中的有害物质通过电解在阳、阴两极上分别发生氧化、还原反应转化成无害物质，或利用电极氧化、还原产物与废水中的有害物质发生化学反应，生成不溶于水的沉淀物，然后分离除去。此外也有借助电解法原理用电浮选法除去废水中的金属离子的。某电镀厂采用电解法沉淀过滤工艺，其流程如图1所示。含铬废水格栅调节池电解槽电解槽一级过滤池二级过滤池循环水池排水检查井电源控制柜泵泵图1工艺流程Fig.1Technologyprocess电镀含铬废水首先经过格栅去除较大颗粒的悬浮物后自流至调节池，均衡水量水质，然后由泵提升至电解槽电解，在电解过程中阳极铁板溶解成亚铁离子，在酸性条件下亚铁离子将六价铬离子还原成三价铬离子，同时由于阴极板上析出氢气，使废水pH逐步上升，最后呈中性。此时Cr6+、Fe3+都以氢氧化物沉淀析出，电解后的出水首先经过初沉池，然后连续通过(废水自上而下)两级沉淀过滤池。一级过滤池内有填料：木炭、焦炭、炉渣；二级过滤池内有填料：无烟煤、石英砂。污水中沉淀物由过滤池填料过滤、吸附，出水流入排水检查井，而后通过泵进入循