電鍍廢水處理

電鍍生產排出的廢水或廢液的處理。電鍍工廠排出的廢水和廢液中含有大量金屬離子如：鉻、鎬、鎳，含氰，含酸，含鹼，一般常含有有機添加劑。金屬離子有的以簡單的陽離子形式存在，有的則以酸根陰離於形式存在，有的以複雜的絡合離子存在。電鍍廢水處理常用中和沉澱法、中和混凝沉澱法、氧化法、還原法、鋇鹽法、鐵氧體法等化學方法。化學法設備簡單，投資少，套用較廣，但常留下污泥需要進一步處理。

基本介紹

• 中文名：電鍍廢水處理
• 外文名：Treatment of electroplating effluent
• 危害：危害環境和人類身體健康
• 專業：環境科學技術
• 釋義：將電鍍後的污水處理為無污染的水
• 意義：保護環境
• 處理方法：化學法、生物法、物化法等

電鍍廢水的來源

電鍍生產中產生的廢水成分非常複雜，除含氰(CN^-)和酸鹼外，重金屬是電鍍業潛在危害性極大的污水類別，這些物質嚴重危害環境和人類身體健康。電鍍廢水的主要來源有：

1、鍍件清洗水(是主要的廢水來源)。該廢水中除含重金屬離子外，還含有少量的有機物，其含量較低，但數量較大。

2、鍍液過濾沖洗水和廢鍍液的排放。這部分廢水數量不大，但含量高，污染大。

3、工藝操作和設備、工藝流程中等造成的“跑、冒、滴、漏”排放的廢液。

4、沖洗設備、地坪等產生的廢水。

電鍍污水的治理在國內外普遍受到重視，已研製出多種治理技術，通過將有毒治理為無毒、有害轉化為無害、回收貴重金屬、水循環使用等措施消除和減少污染物的排放量。隨著電鍍工業的快速發展和環保要求的日益提高，目前電鍍污水治理已開始進入清潔生產工藝、總量控制和循環經濟整合階段，資源回收利用和閉路循環是發展的主流方向。

處理方法

目前，我國處理電鍍廢水常用的方法有化學法、生物法、物化法和電化學法等。

化學法

化學法是依靠氧化還原反應或中和沉澱反應將有毒有害的物質分解為無毒無害的物質，或者直接將重金屬經沉澱或氣浮從廢水中除去。

1、沉澱法

(1) 中和沉澱法。在含重金屬的廢水中加入鹼進行中和反應，使重金屬生成不溶於水的氫氧化物沉澱形式加以分離。中和沉澱法操作簡單，是常用的處理廢水方法。

(2) 硫化物沉澱法。加入硫化物使廢水中重金屬離子生成硫化物沉澱而除去的方法。與中和沉澱法相比，硫化物沉澱法的優點是：重金屬硫化物溶解度比其氫氧化物的溶解度更低，反應pH值在7～9之間，處理後的廢水一般不用中和，處理效果更好。但硫化物沉澱法的缺點是：硫化物沉澱顆粒小，易形成膠體，硫化物沉澱在水中殘留，遇酸生成氣體，可能造成二次污染。

(3) 螯合沉澱法。通過高分子重金屬捕集沉澱劑(DTCR)在常溫下與廢水中Hg²⁺、Cd²⁺、Cu²⁺、Pb²⁺、Mn²⁺_、Ni²⁺、Zn²⁺及Cr³⁺等重金屬離子迅速反應，生成不溶水的螯合鹽，再加入少量有機或(和)無機絮凝劑，形成絮狀沉澱，從而達到捕集去除重金屬的目的。DTCR系列藥劑處理電鍍廢水的特點是可同時去除多種重金屬離子，對重金屬離子以絡合鹽形式存在的情況，也能發揮良好的去除效果，去除膠質重金屬不受共存鹽類的影響，具有較好的發展前景。

2、氧化法

通過投加氧化劑，將電鍍廢水中有毒物質氧化為無毒或低毒物，主要用於處理廢水中的CN^-、Fe²⁺、Mn²⁺低價態離子及造成色度、昧、嗅的各種有機物以及致病微生物。如處理含氰廢水時，常用次氯酸鹽在鹼性條件下氧化其中的氰離子，使之分解成低毒的氰酸鹽，然後再進一步降解為無毒的二氧化碳和氮。

3、化學還原法

化學還原法在電鍍廢水治理中最典型的是對含鉻廢水的治理。其方法是在廢水中加入還原劑FeS0₄、NaHS0₃、Na₂S0₃、S0₂或鐵粉等，使Cr(Ⅵ)還原成Cr(III)，然後再加入NaOH或石灰乳沉澱分離。該法優點是設備簡單、投資少、處理量大，但要防止沉渣污泥造成二次污染。

4、中和法

通過酸鹼中和反應，調節電鍍廢水的酸鹼度，使其呈中性或接近中性或適宜下步處理的酸鹼度範圍，主要用來處理電鍍廠的酸洗廢水。

5、氣浮法

氣浮法作為處理電鍍廢水的技術是近幾年發展起來的一項新工藝。其基本原理是用高壓水泵將水加壓到幾個大氣壓注入溶罐中，使氣、水混合成溶氣水，溶氣水通過溶氣釋放器進入水池中，由於突然減壓，溶解在水中的空氣形成大量微氣泡，與電鍍廢水初步處理產生的凝聚狀物黏附在一起，使其相對密度小於水而浮到水面上成為浮渣排除，從而使廢水得到淨化。

生物法

生物處理是一種處理電鍍廢水的新技術。一些微生物代謝產物能使廢水中的重金屬離子改變價態，同時微生物菌群本身還有較強的生物絮凝、靜電吸附作用，能夠吸附金屬離子，使重金屬經固液分離後進入菌泥餅，從而使得廢水達標排放或回用。

1、生物吸附法

凡具有從溶液中分離金屬能力的物體或生物體製備的衍生物稱為生物吸附劑。生物吸附劑主要是菌體、藻類及一些提取物。微生物對重金屬的吸附機理取決於許多物理、化學因素，如光、溫度、pH值、重金屬含量及化學形態、其他離子、螫合劑的存在和吸附劑的預處理等。生物吸附技術治理重金屬污染具有一定的優勢，在低含量條件下，生物吸附劑可以選擇性地吸附其中的重金屬，受水溶液中鈣、鎂離子的干擾影響較小。該方法處理效率高，無二次污染，可有效地回收一些貴重金屬。但是生物成長環境不容易控制，往往會因水質的變化而大量中毒死亡。

2、生物絮凝法

生物絮凝法是利用微生物或微生物產生的代謝物進行絮凝沉澱的一種除污方法。微生物絮凝劑是由微生物自身產生的、具有高效絮凝作用的天然高分子物質，它的主要成分是糖蛋白、黏多糖、纖維素、蛋白質和核酸等。它具有較高電荷或較強的親水性和疏水性，能與顆粒通過離子鍵、氫鍵和范德華力同時吸附多個膠體顆粒，在顆粒間產生架橋現象，形成一種網狀三維結構而沉澱下來。目前，對重金屬有絮凝作用的生物絮凝劑約有十幾個品種，生物絮凝劑中的氨基和羥基可與Cu ²⁺、Hg²⁺、Ag⁺、Au²⁺等重金屬離子形成穩定的螯合物而沉澱下來。該方法處理廢水具有安全方便無毒，不產生二次污染，絮凝範圍廣，絮凝活性高、生長快，絮凝作用條件粗放，大多不受離子強度、pH值及溫度的影響，易於實現工業化等特點。

3、生物化學法

生物化學法是通過微生物與金屬離子之間發生直接的化學反應，將可溶性離子轉化為不溶性化合物而去除。其優點是：選擇性強、吸附容量大、不使用化學藥劑。污泥中金屬含量高，二次污染明顯減少，而且污泥中重金屬易回收，回收率高。但其缺點是功能菌和廢水中金屬離子的反應效率並不高，且培養菌種的培養基消耗量較大，處理成本較高。

物化法

物化法是利用離子交換或膜分離或吸附劑等方法去除電鍍廢水所含的雜質，其在工業上套用廣泛，通常與其他方法配合使用。

1、離子交換法

離子交換法是利用離子交換劑分離廢水中有害物質的方法。最常用的交換劑是離子交換樹脂，樹脂飽和後可用酸鹼再生後反覆使用。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現的。多數情況下，離子是先被吸附，再被交換，具有吸附、交換雙重作用。對於含鉻等重金屬離子的廢水，可用陰離子交換樹脂去除Cr(VI)，用陽離子交換樹脂去除Cr(Ⅲ)、鐵、銅等離子。一般用於處理低有害物質含量廢水，具有回收利用、化害為利、循環用水等優點，但它的技術要求較高、一次性投資大。

2、膜分離法

膜分離是指用半透膜作為障礙層，藉助於膜的選擇滲透作用，在能量、含量或化學位差的作用下對混合物中的不同組分進行分離。利用膜分離技術，可從電鍍廢水中回收重金屬和水資源，減輕或杜絕它對環境的污染，實現電鍍的清潔生產，對附加值較高的金、銀、鎳、銅等電鍍廢水用膜分離技術可實現閉路循環，並產生良好的經濟效益。對於綜合電鍍廢水，經過簡單的物理化學法處理後，採用膜分離技術可回用大部分水，回收率可達60%～80%，減少污水總排放量，削減排放到水體中的污染物。

3、蒸發濃縮法

該方法是對電鍍廢水進行蒸發，使重金屬廢水得以濃縮，並加以回收利用的一種處理方法，一般適用於處理含鉻、銅、銀、鎳等含重金屬的電鍍廢水。目前，一般將之作為其他方法的輔助處理手段。它具有能耗大、成本高、占地面積大、運轉費用高等缺點。

4、活性炭吸附法

活性炭吸附法是處理電鍍廢水的一種經濟有效的方法，主要用於含鉻、含氰廢水。它的特點是處理調節溫和，操作安全，深度淨化的處理水可以回用。但該方法存在活性炭再生複雜和再生液不能直接回鍍槽利用的問題，吸附容量小，不適於有害物含量高的廢水。

電化學法

1、電解法

電解法是利用電解作用處理或回收重金屬，一般套用於貴金屬含量較高或單一的電鍍廢水。電解法處理Cr(VI)，是用鐵作電極，鐵陽極不斷溶解產生的亞鐵離子能在酸性條件下將Cr(VI)還原成Cr(Ⅲ)，在陰極上Cr(Ⅵ)直接還原為Cr(Ⅲ)，由於在電解過程中要消耗氫離子，水中餘留的氫氧根離子使溶液從酸性變為鹼性，並生成鉻和鐵的氫氧化物沉澱去除鉻。電解法能夠同時除去多種金屬離子，具有淨化效果好、泥渣量少、占地面積小等優點，但是消耗電能和鋼材較多，目前已較少採用。

2、原電池法

以顆粒炭、煤渣或其他導電惰性物質為陰極，鐵屑為陽極，廢水中導電電解質起導電作用構成原電池，通過原電池反應來達到處理廢水的目的。近年來，鐵碳微電解技術在電鍍廢水的處理中受到越來越多的重視。

3、電滲析法

電滲析技術是膜分離技術的一種。它是將陰、陽離子交換膜交替地排列於正負電極之間，並用特製的隔板將其隔開，在電場作用下，以電位差為推動力，利用離子交換膜的選擇透過性，把電解質從溶液中分離出來，從而實現電鍍廢水的濃縮、淡化、精製和提純。

4、電凝聚氣浮法 採用可溶性陽極(Fe、AI等)材料，生成Fe²⁺、Fe³⁺、Al³⁺等大量陽離子，通過絮凝生成Fe(OH)₂、Fe(OH)₃、AI(OH)₃等沉澱物，以去除水中的污染物。同時，陰極上產生大量的H₂微氣泡，陽極上產生大量的O₂微氣泡，以這些氣泡作為氣浮載體，與絮凝污物一起上浮。大量絮體在豐富的微氣泡攜帶下迅速上浮，達到淨化水質的目的。

我國電鍍廢水的常規處理技術已經比較成熟，現代生物法處理電鍍廢水是非常有發展前途的一項廢水處理技術，且不產生二次污染，關鍵是要運用新技術對其進行深度處理，進一步提高出水水質。膜處理技術因其分離效率高，且能回收重金屬，今後必將在電鍍廢水處理中占據重要的地位。同時通過推廣清潔生產工藝，從電鍍生產的各個環節上減少排污量，變“被動治理”為“積極治理”，也是解決電鍍廢水污染的根本方法。

發展方向

我國和其他國家一樣，十分重視電鍍廢水的治理問題。在過去幾十里，對電鍍廢水的治理方法進行了許多研究工作，在治理投資上也在不斷增加，今後還會與過去一樣，積極努力地解決這一問題。根據國內外對電鍍廢水的治理及研究情況，發展動向應為以下幾個方面:

積極開展綜合防治

經過幾十年的發展，電鍍廢水的治理已經從原來的單純“治廢”，轉變成綜合治理，即進行既要防治，又要回收資源的積極方法。過去對清洗工藝進行了多方面的改革，成效顯著。如多級逆流漂洗、水槽設計的改革、鍍件吊掛方式的變化等，這些改革大幅度減少了鍍液的帶出，既回收了有用物質，又減少了電鍍廢水治理負擔和治理成本，綜合治理是防治污染的發展趨勢，同時也存在許多技術問題尚待解決。

發展閉路循環

閉路循環是目前處理電鍍廢水最經濟、最有效的方法之一，是治理電鍍廢水的方向，從而實現電鍍漂洗水基本零排放。但到目前為止，末槽濃度的控制以及離子交換裝置的套用與操作等問題還未得到很好的解決。

改革電鍍工藝

改革電鍍工藝是防治污染的根本方法，推廣套用各種無氰、無鉻以及其他無污染、少污染的電鍍工藝，可以減少廢水的污染源。無氰電鍍、低鉻鈍化和以鋅或錫鋅合金代替鎘等電鍍工藝，還有用電泳漆代替電鍍的場合也在增加。目前在國內許多單位都在進行探索和實踐，但電鍍還是不能被徹底替代的，而且還有許多具體問題需要解決。

多元組合技術

在電鍍廢水的治理中，單一的方法往往難以達到理想的要求，各種組合方法將逐漸代替單一的處理方法。從國內外的發展動態來看，趨向於以化學方法為主，再輔以其他組合處理技術和自動檢測控制手段。研製和開發多功能組合處理機是一種發展方向。它既能處理成分複雜的混合電鍍廢水，又可以使流程和設備小型化，從而節省占地面積和工程投資。

社會化治理

電鍍廠點多而且面廣，在生產中產生地廢渣污泥以及濃廢液相對較少，而且又較為分散。對於這些物質，目前除少數單位綜合回收外，大多數直接排放，造成二次污染。因此，可以考慮一個城市和一個地區集中回收，建立城市和地區性地電鍍廢渣、廢液的回收再生中心，這樣，既可以保護環境，又可以變廢為寶，同時還能節省投資、降低能耗，提高經濟效益。如天津開發區電鍍廢水處理中心已建成，其工藝先進，符合電鍍廢水社會化處理的要求，工藝設計採用單元組合，合理且富有彈性，實現了資源回用，閉路循環、最小排放的目標，很值得借鑑推廣。

加強管理

保證廢水治理設備的正常運行是防治污染的一個必要條件。如果已建成的廢水治理設施不能正常運轉，廢水治理也就名存實亡了。因此必須加強日常管理，採用獎懲和污染治理工作人員考核必須相結合；組織有關人員定期培訓、技術交流和出國進修。另外，應制定法規、健全制度。各電鍍廠點儘可能按照ISO 9000與ISO 14000系列的標準要求自己。

電鍍、石化、製藥是當今全球的三大污染工業，可以說20世紀的電鍍廢水治理達標排放是不徹底的，21世紀治理電鍍廢水發展的趨勢應是徹底消除污染，努力做到零排放。在今後的電鍍廢水治理中，應從實際出發，選擇合理的處理方法，對電鍍廢水開展經濟有效的綜合防治，爭取環境效益、經濟效益和社會效益的協調統一，真正實現清潔生產。