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电镀废水处理工艺及趋势分析

2018-12-18 09:36 来源:废水处理论文 人参与在线咨询

摘要:分析了电镀工业废水的来源、特性及危害,介绍了当前常用的电镀废水处理工艺及其优缺点,并结合新的排放标准对电镀废水处理技术的发展趋势进行了展望。

关键词:电镀废水;处理工艺;趋势

电镀是利用化学、电化学的方法对金属或非金属表面进行防护、装饰以及获取某种新特性的工艺过程,是金属表面的美容师。在工业上,电镀工艺通用性强、使用范围广,几乎所有工业部门都有电镀厂或车间[2]。废水污染是电镀工业不可避免的环境问题,当今最严重的环境污染问题之一[3]。因此,对电镀废水进行综合处理和回收利用,是工业废水治理重中之重的问题[4]。目前,无害化是电镀废水治理必须牢牢把握的基本原则[5]。但是,如何实现电镀废水的资源化,有用资源的回收利用,是电镀废水处理工艺研究的重中之重。本文重点分析各种电镀废水的处理技术及其优缺点,并结合新的废水排放标准,对废水处理工艺在未来的发展趋势进行展望。

1电镀废水的主要来源

一般的电镀工艺[6]包括电镀前的表面预处理、电镀过程及电镀后镀层装饰工艺三个阶段。每个阶段根据镀层金属种类和工艺不同,在一定程度上都会大量产生废水。其主要来源包括:(1)电镀过程中的镀件漂洗,其产生的废水是电镀废水的主要来源之一,是整个车间废水排放量的80%以上;(2)废镀液排放[7]。主要是倒槽工艺、过滤镀液后剩下的废弃液、过期的电镀液等;(3)电镀过程中由于管理不善产生的"跑、冒、滴、漏"废水;(4)化验用水。包括废水,电镀工艺分析等化验分析用水。

2电镀废水的水质特性及危害

电镀废水的组成物质非常多且复杂,其特性主要由电镀液和化学清洗液的性质决定。有害成分主要包括:(1)含酸碱和含氰(CN-)的废水;(2)含Cr6+、Cu2+、Hg2+等重金属离子[8]的废水;(3)含有相当数量的添加剂、光亮剂、颜料等有机化合物[9],例如各种表面活性剂、香豆素、苯磺酸、EDTA、乙醇胺及硫脲等。电镀废水未经处理直接排放,会对饮用水及工业用水造成污染,废水中含有的重金属如果进入人体内,将会导致人体皮肤及各大器官的病变、功能衰退,甚至引起致畸、致突变或癌变[10]。震惊世界的骨痛病和水俣病就分别是由镉和重金属汞引起的。有机物氨氮、磷酸盐等会引起水体富营养化,导致水生动植物死亡。国家规定剧毒物质--氰化物的最高允许排放浓度是0.3mg/L,若发生氰化物中毒,即使治愈后,还可能产生神经系统后遗症。因此,如何更有效的治理电镀工业废水,是电镀工业中倍受关注的一个重大问题。

3电镀废水的处理工艺

3.1国内外治理电镀废水的现状

在国外,一直都比较注重从源头上治理电镀废水,一些重污染技术也被淘汰了。在传统的化学处理方式上使用药效更高的药剂,力争达到少渣甚至无渣状态;而一些先进的技术诸如生物技术,近年得到较快发展,培育、驯化并逐渐普及使用各类菌种。在国内,电镀企业以粗放型经营为主,大量消耗资源,技术明显落后于国外电镀行业。

3.2处理工艺

电镀废水中含氰(CN-)、酸碱、重金属离子和有机物等污染物,通常采用单一的处理工艺很难将所有的污染物除去,必须通过多个处理工艺的组合系统处理。按照处理方式的不同,可以将处理工艺分为物理方法、化学方法、物理化学方法和生物方法。

3.2.1物理方法

物理方法是利用物理作用原理将废水中呈悬浮状态的污染物分离,并且不改变物质化学性质的处理方式,如蒸发浓缩法、反渗透法等。反渗透法是一种在高压状态下通过半透膜进行过滤的浓缩分离技术。该法的特点是在处理过程中产生部分浓缩液可回用、稀液可回用于漂洗,没有其它废弃物产生。关键是要选择透水性和选择性好的半透膜。膜的强度、寿命以及膜对金属离子的去除率不同导致的漂洗槽累积杂质离子的问题有待进一步提高[11]。

3.2.2化学方法

化学方法是利用中和沉淀、氧化还原将重金属沉淀或将有害、有毒物质分解为无害的物质的处理方法。该法是目前国内外应用最广泛、技术上较为成熟的电镀废水处理方法,主要包括化学还原法和化学沉淀法。化学沉淀法是指向废水中投加化学剂,使需要去除的溶解物质转化为难溶物质而析出的处理方法。SNHosseini等[12]采用石灰、氢氧化钠等碱性试剂对含铜、铬废水进行处理,在pH值分别为8.7和12时,Cr3+和Cu2+分别完全沉淀,可达标排放废水;HAAziz等[13]采用石灰石对含重金属废水进行处理,在pH值为8.5时,去除率可达到90%以上。

3.2.3物理化学方法

物理化学方法是利用离子交换、膜分离或吸附剂等除去电镀废水中杂质的一种方法。该法主要包括离子交换法、膜分离法和吸附法。(1)离子交换法:利用离子交换剂与废水中的有害金属离子进行交换以达到去除水中金属离子的方法。树脂法是电镀工业上使用最普遍的方法,尤其是在处理贵金属废水的经济效益最为显著。RengarajS等[14]研究了SKN1和IRN77树脂对Cr(III)的去除效率。结果表明,树脂能够完全吸附浓度大于100mg/L的金属离子。THEom等[15]采用离子交换法,电镀废水中金属的回收率高达97%以上。(2)膜分离法:利用具有选择性的高分子进行物质分离的技术,包括电渗析、膜萃取等。厉威等[16]开发了一种具有多折流多段的电渗析系统去除和回收Cr6+。(3)吸附法:利用具有独特结构的吸附剂去除重金属离子的一种方法。Nah等[17]采用氧化铁修饰合成具有磁性的沸石,其在较宽的pH值范围(5~11)内对Pb(II)具有高的吸附能力和化学阻抗作用。Aklil等[18]发现改性天然材料在pH值=5时具有很好的吸附效果。

3.2.4生物方法

生物方法是指将人工培养和驯化的具有特定化学结构及成分的菌株用于处理电镀废水中的重金属离子的一种方法,主要包括生物絮凝法、生物吸附法、生物化学法等。生物絮凝法是利用微生物本身或其产生的代谢物对重金属进行絮凝沉淀的方法。生物絮凝剂含有的羟基和氨基通过与Hg2+、Au2+、Ag+等形成稳定的鳌合物而使重金属沉淀。生物吸附法是利用生物体本身特定的化学结构及成分来吸附废水中的重金属离子的方法。生物化学法是通过微生物与金属离子之间发生直接的化学反应形成不溶性化合物而除去金属离子的方法。

4结论及展望

当前,电镀行业废水处理的关键问题是治理水平低、机械化水平低、专业化水平低、有效治理率低、废水回用率低和治理成本高等。因此,深入开展电镀废水处理技术的有关研究,不断革新技术就显得特别重要。未来电镀废水的治理可以从以下几个方面开展:(1)运用多元组合技术。如果单一使用一种废水处理方法,由于行业和工艺的差异,很难达到理想的效果。只有依据电镀废水的组成成分,根据系统工程原则,应用多元组合技术,合理安排好各个处理技术之间的衔接,才能达到最佳的处理效果。因此,在未来重金属废水处理中,多元组合技术将是一个热点。(2)发展闭路循环。可以说电镀废水是放错位置的资源,推行全程控制的清洁生产,从源头上综合治理,实施循环经济,提高转化率和循环利用率、回用率,实现电镀废水的零排放。因此,在未来重金属废水处理中,零排放技术将是发展的主流方向。(3)社会化治理。电镀过程中产生的浓电镀废水较少并且分散,如果要求每个电镀企业都建立废水处理设施,这对于中小型电镀企业来说将是沉重的经济负担。为了既经济又环保的处理废水,可以考虑选定一个城市或区域建立电镀工业园集中回收处理废水。因此,在未来电镀行业发展中,电镀工业园必将成为未来发展的趋势。(4)从源头治理。研发和改进电镀废水处理技术,固然可以更有效的处理废水,但是如果研发出一些能够从源头上遏制电镀废水产生的方法和技术,如:开发新型电镀槽,改进和推广应用各种少污染甚至无污染的电镀工艺技术,必将能够从根本上减少电镀废水的产生甚至不产生废水。总之,电镀废水的治理只有立足于治本,从清洁生产工艺入手,通过建立电镀工业园,采用多元组合处理技术,才能更好的完善治理效果。相信结合自动控制的多元化组合处理技术、回收利用废水及其贵重物质在未来将成为电镀废水治理发展的新主流。

作者:林凯城 李永莲 郑锐东 陈彦彬 黄佳旭 林燕雄 钟小寅 单位:揭阳职业技术学院 广东轻工职业技术学院

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