电镀废水处理技术研究现状及展望黄其祥

广东化工2010年第4期·128·期电镀废水处理技术研究现状及展望黄其祥，胡衍华，徐凑友，黄建辉(莆田学院环境与生命科学系，福建莆田351100)[摘要]目前国内的电镀废水中主要有含氰废水、含重金属废水、酸性废水和碱性废水四大类，主要来源于电镀清洗过程和报废电镀液，它们具有毒性大、难治理等特点。针对各种电镀废水的性质，国内通常采用物理法、化学法、物理化学法和生物法进行处理，这些处理方法的原理和应用范围在文中进行了总结。电镀废水处理的发展趋势也进行了简要的讨论。[关键词]电镀废水；重金属离子；处理工艺；研究进展[中图分类号]TQ[文献标识码]A[文章编号]1007-1865(2010)04-0128-03ElectroplatingWastewaterTreatmentTechnologyResearchSituationandProspectHuangQixiang,HuYanhua,XuCouyou,HuangJianhui(DepartmentofEnvironmentalandLifeSciences,PutianUniversity,Putian351100,China)Abstract:Theelectroplatingeffluentinourcountryhavefourtypesincludingcyanidewastewater,heavymetalwastewater,acidicwastewaterandalkalinewastewaterwhichareproducedfromtherinsingprocessandabandonedplatingsolutionatpresent.Theyhavecharacteristicsofhightoxicity,difficulttreating,etc.Theprocessessuchasphysicaltreatment,chemicaltreatment,physicochemicaltreatmentandbiologicaltreatmentareusuallyappliedindomesticplantsaccordingvariouscharacteristicsofwastewaters.Theprincipleandapplicationrangeoftheseprocessesweresummarizedinthereport.Thedevelopmenttrendoftechnologiesaboutelectroplatingeffluenttreatmentwasalsodiscussedinbrief.Keywords:electroplatingwastewater；heavymetalions；treatmenttechnology；researchprogress随着我国经济与科技的高速发展，中国已经成为世界制造业的重心，同时制造业的发展带来了大量的污染。在各种污染源中电镀废水以其毒性大，排放量大，难治理尤其值得关注。据不完全统计全国现有1.5万家电镀生产厂，每年排出的电镀废水约40亿m3，其中约有50%未达到国家排放标准[1]。并且由于电镀厂点分布广，废水中含有重金属离子、有机化合物及无机化合物等有害物质。这些物质进入环境，必定会对生态环境及人类产生广泛而严重的危害。电镀废水的治理是一个不可忽视的问题。1电镀废水的来源电镀废水主要来源是在电镀生产过程中的镀件清洗用水、镀液过滤用水、钝化废水、镀件酸洗废水、刷洗地坪和极板的废水以及由于操作或管理不善引起的“跑、冒、滴、漏”产生的废水，另外还有废水处理过程中自用水的排放以及化验室的排水等。电镀废水的性质主要决定于化学清洗液和电镀液的性质，一般可分为四类，分别为含氰废水、含铬废水、酸性废水和碱性废水。废水中主要的污染物质均为各种金属离子，其次是酸类和碱类物质，有些电镀液还使用了颜料等其他物质，这些物质大部分是有机物[2]。2电镀废水的危害2.1含氰废水的危害氰化物是极毒物质，特别在酸性条件下，它变成剧毒的氢氰酸。人体对氰化钾的中毒致死剂量为0.25g(纯净氰化钾为0.15g)。很低浓度的氢氰酸(4~5)×10-6，0.05mg/L，会引起很短时间的头疼、心率不齐。在高浓度(9×10-6，0.1mg/L)时能立即致人死亡。对鱼类和其他水生物的危害为(以游离CN-计)：浓度为0.04~0.1mg/dm3就能使鱼类致死[3]。此外，含氰废水作为农灌水时会使农作物减产。2.2含铬废水的危害铬有三价(Cr3+)和六价(Cr6+)之分。六价铬对人体的危害，因进入途径不同，中毒表现也不同。六价铬对人体的危害主要表现在对人体皮肤、呼吸系统和内脏的损害。三价铬是生物所必需的微量元素。通过动物试验发现三价铬有激活胰岛素的作用，还可以增加对葡萄糖的利用。实验证明，六价铬的毒性比三价铬高100倍[4]。2.3含锌废水的危害锌在电镀行业是使用最多的金属之一。锌对鱼类和其它水生生物的毒性比对人和温血动物大许多倍。锌在土壤中的富积会导致其在植物体内富积，因此对食用这种植物的人和动物都有害。过量的锌会引起急性肠胃炎症状，同时伴有头晕、周身乏力。误食氯化锌会引起腹膜炎，导致休克而死亡。2.4含铜废水的危害铜在电镀行业中使用量较多，铜对人体造血、细胞生长以及某些酶的活动及内分泌腺功能均有影响，过量的接触铜化合物会导致皮炎和湿疹。铜对低等生物和农作物的毒性较大，浓度达0.1~0.2mg/L即可使鱼类死亡。铜对水体自净有较严重的影响，水中铜含量过量时，会抑制水体自净。浓度为0.1mg/L时，水中的生化耗氧过程明显受到抑制。2.5含镍废水的危害镍在电镀行业中也是使用较多的金属之一，镍及其化合物有毒。废水中的镍可在土壤中富积，对农作物的生长产生影响，镍进入人体后，大都滞留于脊髓、脑、肺和心脏，以肺为主。镍的毒性主要表现在抑制酶系统，如酸性磷酸酶。镍及镍盐对电镀工人的毒害主要是镍皮炎。2.6其他除以上几种物质外，还有隔、铅、汞、银等重金属，酸、碱及盐类，以及电镀中使用的添加剂、光亮剂等物质。它们在环境中过量后均会造成环境污染甚至生态毒害[5]。3电镀废水的处理工艺介绍归纳目前国内电镀废水处理的实例以及参考文献资料，电镀废水处理的工艺可以归结为：物理方法、化学方法、物理化学方法和生物处理方法。3.1物理方法[收稿日期]2010-01-11[基金项目]莆田学院大学生科研立项[作者简介]黄其祥(1987-)，男，本科，福建泉州人，主要从事水体处理研究。2010年第4期广东化工第37卷总第204期·129·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，并加以回收和利用的处理方法，一般用于处理含铬、铜及镍离子废水。蒸发浓缩法处理电镀重金属废水，工艺成熟简单，不需要化学试剂，无二次污染，可回收利用水和重金属，有良好的环境和经济效益，但因能耗大，操作费用高，杂质干扰资源回收问题还待研究，使应用受到限制。目前，一般将其作为其它方法的辅助处理手段[6]。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。从近几十年的国内外电镀废水处理技术发展趋势来看，电镀废水有80%采用化学法处理[7]，化学法处理电镀废水，是目前国内外应用最广泛的电镀废水处理技术，技术上较为成熟。化学法包括铁氧体法、氧化还原法、沉淀法等，是一种传统和应用广泛的处理电镀废水方法，具有投资少，处理成本低，操作简单等特点，适用于各类电镀金属废水处理。但化学法的最大不足之处在于生产用水不能回收利用，浪费水资源且占用较大的场地。3.2.1铁氧体法铁氧体法是根据生产铁氧体的原理发展起来的处理方法该法处理重金属废水能一次脱除多种金属离子，尤其适用于混合重金属电镀废水的一次性处理，具有设备简单投资少，操作方便等特点，同时形成的污泥有较高的化学稳定性，容易进行微分离和脱水处理[8]。此法在国内电镀业中应用较广，不适于大量废水处理，存在着处理后盐度高，而且不能处理含汞和络合物废水的缺点。3.2.2化学氧化法该方法主要用在含氰废水的处理[9]。常用的氧化剂有氯系氧化剂、氧气、臭氧、过氧化氢等。该工艺是在碱性条件下，用氧化剂把游离氰离子以及与金属络合的氰离子氧化成氮气和二氧化碳。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。3.2.3化学还原法该方法主要用在含铬废水的处理，其原理是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+。常用的还原剂有硫酸亚铁、亚硫酸盐、铁屑、二氧化硫等。使用铁屑法处理电镀含铬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，但铬污泥如存放不妥易引起二次污染。应用化学还原法处理含铬废水，碱化时一般用石灰，但废渣多；用NaOH或Na2CO3，则污泥少，但药剂费用高，处理成本大，这是化学还原法的缺点。3.2.4化学沉淀法化学沉淀法是使废水中呈溶解状态的重金属转变为不溶于水的重金属化合物的方法。该法是一种较为成熟实用的电镀废水处理技术，且处理成本低，便于管理，处理后废水能达到排放标准。同时可以回收铬酸，复生碳酸钡。但钡盐来源、沉淀物分离以及污泥的二次污染尚须进一步解决[10]。3.3物理化学方法物理化学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，即：离子交换法、电解法、膜分离法、吸附法等。3.3.1离子交换法离子交换法主要是利用离子交换树脂中的交换离子同电镀废水中的某些离子进行交换而将其除去，使废水得到净化的方法。离子交换法的应用越来越多，通过吸附和离子交换再生过程，废水中重金属离子浓度可浓缩提高30倍，可多次吸附交换，再生循环，吸附后的水可回用于生产，操作简单，便捷，残渣稳定且无二次污染。但由于离子交换剂选择性强，制造复杂，成本高，再生剂耗量大，因此在应用上受到很大限制[11]。3.3.2电解法电解法是利用金属的电化学性质，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的方法。电解法在我国已经有二十多年的历史，具有去除率高、无二次污染、所沉淀的重金属可回收利用等优点。但该法缺点是不适用于处理含较低浓度的金属废水，并且电耗大，成本高，一般经浓缩后再电解经济效益较好。此外，可采用铁屑(铁粉)内电解法处理综合性电镀废水。铁屑内电解处理法利用微电池原理所引起的电化学和化学反应及物理作用，包括催化、氧化、还原、置换、絮凝、吸附、共沉淀等多种处理原理的综合作用，将废水中的重金属离子除掉。铁屑内电解处理法具有操作简便，协同性强，综合效果好，投资少，运行费用低等特点。随着研究的深入，该技术应用于处理电镀废水将会有着广阔的发展前景[12-13]。3.3.3膜分离法膜分离法是利用高分子所具有的选择性进行物质分离的技术，包括电渗析、反渗透、膜萃取等。虽然采用膜系统处理比传统处理的运行费用要高，但是膜系统处理能使漂洗水和浓缩液得到回用，可以节省水费和原辅材料费，并且还可以减去废水传统处理费和污泥处置费，几年后即可回收废水处理设备投资。用电渗析法处理电镀工业废水，处理后废水组成不变，有利于回槽使用。反渗透法已大规模用于镀Zn、Ni、Cr漂洗水和混合重金属废水处理。采用反渗透法处理电镀废水，已处理水可以回用，实现闭路循环。液膜法治理电镀废水的研究报道很多，有些领域液膜法已由基础理论研究进入到初步工业应用阶段。膜萃取技术是一种高效、无二次污染的分离技术，该项技术在金属萃取方面有很大进展。3.3.4吸附法吸附法是利用吸附剂的独特结构去除重金属离子的一种有效方法。利用吸