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    电镀废水处理技术前景探讨
    作者:昊诺水处理     发布日期:2019-08-11 08:44     点击:      文章链接:http://www.haonuochina.net/hnxw/63.html
    电镀废水处理技术前景探讨
     
    一、背景概述电镀是镀件在镀槽中经过化学或电化学反应获得金属保护层的工艺。
     
    电镀废水主要的来源是在电镀生产过程中的镀件清洗用水、镀件过滤用水、废镀液以及由于操作不当或管理不善引起的“跑、冒、滴、漏”;另外还有废水处理过程中自用水的排放以及化验等的排水。
     
    电镀废水中主要含有铬、锌、铜、镉、铅、镍等重金属离子以及酸、碱,尤其是在氰化电镀工艺中,废水中含有大量的氰化物. 这些污染物具有很大的毒性,并存在致癌的危险。
     
    电镀废水治理是无害化处理和资源化处理相结合的治理。
     
    电镀废水的无害化处理,一般是处理后废水能达到国家排放标准而排放。
     
    而所谓电镀废水处理的资源化处理是将有关电镀废液经合理的净化处理过程再运回到电镀体系中,并且在处理过程中回收一部分或大部分有价物质。
     
     
    二、国内电镀废水处理技术发展   
     
     电镀工业废水的治理在世界范围内备受重视,首国,内电镀废水处理结束发展过程。国内技术人员很早就着手进行电镀废水治理技术的研究和探索,概括来说,即是将有毒治理为无毒、有害转化为无害、回收贵金属,一水多用和循环使用等。其发展科分为这么几个方面
     
     
     
    第一阶段,时间是在20世纪50年代,我国电镀治理技术主要是引进东欧,当时单纯以治理有毒废水为主。治理方法以化学沉淀法为主,如含氰废水采用漂白粉法、含铬废水采用硫酸亚铁—石灰法,酸碱废水采用自然中和稀释法等。
     
     
    第二阶段,20世纪60年代后期,开始注重工艺改进以消除或减轻废水处理。如微氰、低氰、中铬和低铬电镀工艺的研究。治理技术也广泛吸收其他国家先进的技术方法,比如离子交换树脂法处理含铬废水,电解法处理氰、铬废水,二氧化硫法除铬,钡盐法除铬水复用等
     
    研究。
     
    第三阶段,20世纪70年代通过国内外技术交流和实践经验普遍认为解决电镀废水污染的关键是从根本上研究有效控制污染很综合利用的技术,并侧重工艺,如采用低浓度工艺,用微毒或低毒材料地奥体有毒材料的工艺,采用喷淋清洗,多级逆流漂洗等以减少用水量。
     
    第四阶段,在20世纪90年代开始对废水实现少排放、少污染、闭路循环和回收等处理,并提高自身自动化程度。比如,发展先进的镀件清洗方法—自然闭路循环清洗技术和漂洗水的无污染或微污染排放技术等。
     
     
    三、电镀废水的性质
     
     
    3.1.电镀废水的性质   
     
     根据电镀产品不同的功能要求,其飞艺槽槽液的组分各不相同。
     
    一般除了量最大的装饰性保护层外,还有为提高硬度和耐磨性能的电镀;为提高镀件导电性能、导磁性能和反射性能的电镀;防止局部渗碳、渗氮的电镀和修复零件尺寸用的修复性电镀等。
     
    由于渡件功能要求各异,镀种、镀液组分、操作方式、工艺条件等也种类繁多,相应地带人电镀喷水中污染物质也就变得较为复杂。
     
     
    但废水中主要的污染物质均为各种金属离子,常见的有铬、锅,镍、铅、铝、金、银、福、铁等;其次是酸类和碱类物质,如硫酸、盐酸、硝酸、磷酸和氢氧化钠、碳酸钠等;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.另外,在镀件基材的预处理
     
    过程中漂洗下来的油脂、油污、氧化铁皮、尘土等杂质也都被带人了电镀废水中,使电镀废水的成分复杂。
     
    其所造成的污染大致为:化学毒物的污染.有机需氧物质的污染,无机固体悬浮物的污染以及酸、碱、热等的污染和有色、泡沫、油类等污染。但主要的污染是重金属离子、酸、碱和部分有机物的污染。     
     
    近年来由于电镀下艺的不断改进和各企业都有自己习惯的镀液配方.因此在设计中应按企业实际情况及电镀工艺所提出的技术条件和参数进行电镀废水的成分分析和计算。
     
     
    3.2.电镀废水的分类   
     
    电渡废水一般按废水所含的主要污染物分类。如含氰废水、含铬废水,含酸废水等。当废水中含有一种以上的主要污染物时,如氰化镀镉,既有氰化物又有镉,一般仍按其中一种污染物分类;当同一镀种有几种工艺方法时.也有按不同镀种工艺再分成小类,如把含铜废
     
    水再分成焦磷依镀铜废水,硫酸铜镀铡废水等。当几种不同镀种废水都含同一种主要污染物时,如镀铬、钝化废水混合在一起时就统称为含铬废水.若分质建立系统时,则分别为镀铬废水混合、钝化废水,一般将不同镀种和不同主要朽染物的废水混合在一起时的废水统
     
    称为电镀废水。
     
     
    四、电镀废水治理方法电镀废水的治理方法很多,按其作用原理,可分为物理方法、化学方法、物理化学方法、生物方法四类。
     
     
    4.1物理方法物理方法是利用物理作用分离废水中主要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。但是在处理电镀废水的工艺中,物理方法只是作为其他处理方法中的一个环节,很少单独使用。
     
     
    4.2 化学方法化学方法就是向废水中投加一些化学药剂,通过化学反应改变废水中污染物的化学性质,使其变成无害物质或易于与水分离的物质,再进一步从废水中除去的处理方法。当前,化学方法在电镀废水处理中的应用最为广泛。据报道,在中国,大约有 41%的电
     
    镀厂采用化学方法处理电镀废水;在日本,化学方法占全国治理总数的 85%左右。此方法具有操作简单可靠、投资少、能承受大水量和高浓度负荷、效果稳定等优点,适合各类型电镀企业的废水治理;但是,此方法存在着二次污染问题,有待进一步解决。目前,电镀废
     
    水的化学处理方法主要包括以下几种:
     
     
    4.2.1 化学氧化法在电镀废水治理中,化学氧化法主要应用于含氰废水的处理. 该方法是在碱性的条件下,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。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。氰离子的
     
    氧化破坏分两个阶段进行。第一阶段,在碱性条件(pH≥10)下,氧化剂把氰离子氧化成氰酸盐;第二阶段,在 pH 值为7~8 的条件下,氰酸盐进一步被氧化成氮气和二氧化碳。即:ClO-+ CN-→ CNO-+ Cl-(不完全氧化反应)2CNO-+ 3ClO-+ H2O → 2CO2+ 2N2+ 2OH-
     
    +3Cl-(完全氧化反应)该方法能够彻底地解决氰化物的污染问题。
     
     
     
    4.2.2 化学还原法化学还原法主要用于含铬废水的处理,通常是用还原剂把毒性很大的六价铬还原成毒性较低的三价铬,然后利用中和沉淀法除去废水中的三价铬离子。常用的还原剂是硫酸亚铁、二氧化硫、亚硫酸盐等。现在电镀厂经常采用的是硫酸亚铁—石灰法处理
     
    含铬废水,但是也有报道,利用发电厂的废弃物粉煤灰代替石灰粉,可以达到以废治废的目的。反应式如下:Cr2O72-+ 6Fe2++ 14H+→2Cr3++ 6Fe3++7H2O      Cr3++ 3OH-→Cr(OH)3↓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,设备和操作也较
     
    简单;但是铬污泥如果找不到综合利用的出路而存放不妥时,容易引起二次污染。4.2.3 化学沉淀法化学沉淀法是指向废水中投加某些化学试剂,使之与废水中的污染物发生化学反应,形成难溶的沉淀物,然后进行固液分离,从而除去废水中的污染物。化学沉淀法按照
     
    使用沉淀剂的不同可分为氢氧化物沉淀法、铬酸盐沉淀法和铁氧体沉淀法等.4.2.3.1 氢氧化物沉淀法许多金属的氢氧化物是难溶于水的,铜、镉、铬、铅等重金属氢氧化物的溶度积一般很小,因此可采用氢氧化物沉淀法除去废水中的重金属离子. 常用的沉淀剂有石灰、
     
    碳酸钠、苛性钠等。由于此法采用的沉淀剂来源甚广,价格较低,因而在生产实践中应用广泛。虽然金属的硫化物溶度积比氢氧化物溶度积小,但是其处理费用较高,而且硫化物沉淀法产生的沉淀颗粒细小,不易沉淀,所以在生产实践中很少应用。
     
     
     
    4.2.3.2 铬酸盐沉淀法这种方法处理的对象只限于六价铬,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。采用这种方法除铬主要利用所投加的固相钡盐与废水中的铬酸接触反应,形成溶度积比所加的钡盐溶度积的更小得多的铬酸钡,以除去废
     
    水中的六价铬。BaCO3+ CrO42-→ BaCrO4+ CO32-该方法的优点是处理后水清澈透明,工艺简单,可用于生产;其缺点钡盐的来源少,且引进二次污染物钡离子。
     
     
    4.2.3.3 铁氧体沉淀法铁氧体沉淀法是在硫酸亚铁法的基础上发展的一种方法。铁氧体沉淀法处理含铬废水一般有三个过程,即还原反应、共沉淀和生成铁氧体. 反应式如下:3Fe3++6OH-→3Fe(OH)2(2-x)[Fe(OH)3]+x[Cr(OH)3]+ Fe(OH)2→Fe3+[Fe2+Crx3+Fe(1-x)
     
    3+]O4+ 4H2O该方法具有出水水质好、沉渣容易分离、设备较简单等优点;但是也存在不能单独回收有用金属,需耗亚铁、碱与热能,处理成本较高;同时出水中硫酸铁的含量高等缺点。铁氧体法除了应用于含铬废水处理,还可以用于含汞以及多种金属离子电镀混合废水
     
    的处理。
     
     
    4.2.4 化学中和法电镀车间的含酸、碱废水一般是指镀前的预处理工序中的脱油、除锈等排出的废水,它随生产工艺的不同,差异很大。中和处理的目的是中和废水中过量的酸或碱以及调整废水的酸、碱度,使中和后的废水呈中性或接近中性,以适宜下一步处理或外排
     
    的要求。国内对电镀酸、碱废水的处理一般根据其流量,或单独处理,或排入电镀混合废水中一起处理。
     
    4.3 物理化学方法物理化学方法是通过物理和化学的综合作用使废水得到净化的方法. 主要有以下几种方法.
     
     
    4.3.1 溶气气浮法溶气气浮法是一种使空气在一定压力下溶于水中并达到饱和状态,然后再使废水压力突然降低,这时溶解于水中的空气,便以微小气泡的形式从水中逸出,以进行气浮的废水处理方法。目前,气浮法主要应用于电镀含铬废水的处理。其原理是在酸性的
     
    条件下,用硫酸亚铁还原六价铬;并在碱性条件下产生絮凝体,然后由无数微细气泡作用使絮凝体浮出水面,水质变清。
     
     
     
    4.3.2 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。70 年代末,由于需要解决环境污染问题,离子交换技术得到了很大发展,但是采用这种技术一次投资很高,系统设计和操作较为
     
    复杂,因此,在推广上受到了一定的限制。目前,国内仅对含铬、含镍、合金等电镀废水采用离子交换法处理较为普遍,也有应用于处理含铜、含锌等废水. 现在通常都是和其他一些工艺流程组合使用。
     
     
    4.3.3 萃取法萃取法是利用一种不溶于水而能溶解水中某种物质的溶剂加入废水中,使溶质充分溶解在溶剂中,从废水中分离除去或回收某种物质的方法. 用溶剂萃法从含氰废水中提取铜、锌的研究多有报道。1997 年,清华大学和山东省莱州黄金冶炼厂合作完成了萃取
     
    法从氰化贫液中分离铜的工业实验,取得了较好的效果.
     
     
    4.3.4 活性炭吸附法在废水处理中,吸附法主要用来脱除废水的微量污染物,以达到深度净化的目的。活性炭吸附法是处理电镀废水的一种经济有效的方法,主要应用于含铬、含氰废水。用活性炭处理电镀含铬废水具有取材容易、投资较低,并有部分处理后水能回用的
     
    优点;但是活性炭的再生操作较复杂,再生的洗脱液不能直接回槽利用,洗脱液的纯度也不高。因此,应用还不是很广泛。
     
     
    4.3.5 电解法电解法主要是使废水中的有害物质通过电解过程在阳、阴两极上分别发生氧化和还原反应,转化成无害物质;或利用电极氧化和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。国内在 60 年代,开始用电解法处理电镀
     
    含铬废水,在 70 年代,对含银、铜等废水进行实验,回收银、铜等金属,均取得了很好的效果。目前,由于电解法的耗电量高,污泥也很多,已经很少使用,但是电解法流程简单、操作方便,回收的金属纯度高,在某些场合采用电解法处理浓废液,有一定的经济效益
     
    。另外,也有利用电解法的原理,用电浮选法除去废水中的金属离子。
     
     
    4.4 生物处理方法废水的生物处理过程主要是利用微生物的生命活动过程,对废水中的污染物进行转移和转化作用,从而使废水得到净化的处理方法。在微生物处理电镀废水方面,Romanenko 等曾用脱色杆菌厌氧处理含铬废水,3 d 内每克干生物量可将 2.1g 铬酸钾还
     
    原成三价铬;孙国玉等用假单孢菌 81001 号加活性污泥处理电镀含铬废水有一定的效果;Kuhn 用海藻酸钠固定生枝动胶菌,可去除 Cd2+溶液中 95.95%的金属离子。但这些报道仅限于单一菌株. 吴乾菁等利用复合功能菌净化回收电镀废水和污泥中的铬等金属,取得了
     
    较好的效果。
     
     
     
    五、电镀行业国家标准(GB 21900—2008)自2009年1月1日起至2010年6月30日止,2008年已存在的企业执行表1中规定的水污染物排放限值。2008年已存在的企业(自2010年7月1日起执行)、新建的企业(自2008年8月1日起执行)执行表2的水污染物排放限值。
     
     
    八、电镀废水处理资源化当然这些都是电镀废水的无害化处理,当前,废水处理的资源化也是越来越受到重视,有时间有限就不多介绍了。
     
     
    1.提高水的重复利用率,逐步闭路循环流程发展,通过不同工艺用水的水质要求的不同,设计出一水多用和循环使用的工艺方案;
     
     
     
    2.从废水中回收部分物资,开展废弃物的综合利用途径,一种是将部分物资直接返回用于电镀处理,另一部分进过再加工后用于其他工业领域。比如含铬、含镍等废水经过离子交换树脂法处理后的再生洗脱液,还有一些含金含银等贵重金属的肥瘦,一般直接回收金属;
     
    另外一种呢就是浓度较高的废镀液、退镀液和废水处理后分离的电镀污泥等。
     
     
     
    3.我们都知道,当前中小企业站大部分的情况下,废水的处理从成本就很高,能耗大,经济效益也差,因此就发展出专业单位集中进行电镀污泥的综合利用或从废水中回收资源,也就是厂内处理,厂外综合处置利用。但显然这还是试点,比如,肇庆四会市的电镀园。九
     
    、电镀废水处理技术展望随着电镀工业的快速发展和环保要求的日益提高,电镀重金属废水治理已开始进入清洁生产工艺,总量控制和循环经济整合阶段,未来电镀重金属废水处理将突出以下几个方面:    实施循环经济、推行清洁生产,提高电镀物质、资源的转化率
     
    和循环利用率,从源头上削减重金属污染物的产生量,同时采用全过程控制、结合废水综合治理、最终实现废水零排放。   重金属废水的处理技术很多,其中生物技术是具有较大发展潜力的技术,具有成本低、效益高、不造成二次污染等优点,未来将广泛应用于电镀废
     
    水的治理工艺。   
     
     
     
     综合一体化技术是未来重金属废水处理技术的热点。各种重金属也因其行业和工艺的差异,仅使用一种废水处理方法往往有其局限性,达不到理想的效果。只有综合多种处理技术特点的一体化技术应用,才能达到理想效果。
     
     
     
    十、参考文献
     
    [1]贾金平,谢少艾,陈虹锦.电镀废水处理技术及工程实例[M].化学工艺出版社[北京].2009.
     
    [2]印春生.电镀废水处理工程改造实例[J].污染防治技术,2009,22(4):120-123.
     
    [3]汤荣年,康思琦,尹庚明,田宜灵.电镀废水综合治理新工艺研究[J].五邑大学学报(自然科学版),2002,16(4):39-43.
     
    [4]《太湖地区城镇地区水处理厂及重点工业行业主要水污染物排放限值》(DB32/T1072—2007).
     
    [5]中华人民共和国电镀行业污染排放标准(GB 21900—2008).





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