隨著工業(yè)技術(shù)發(fā)展,電鍍產(chǎn)品的使用量越來越大,隨之產(chǎn)生的電鍍廢水也越來越多。電鍍廢水產(chǎn)量大,濃度高,成分復(fù)雜,內(nèi)含大量游離金屬和多種絡(luò)合物,結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,生物降解性差,直接排放會對生態(tài)環(huán)境和人類健康造成極其嚴(yán)重的不良影響。傳統(tǒng)的電鍍廢水處理方法包括化學(xué)沉淀法、吸附法、離子交換法、膜分離法等,近年來國內(nèi)外又興起生物法、高級氧化技術(shù)。本文根據(jù)電鍍廢水的水質(zhì)特點(diǎn)和達(dá)標(biāo)排放標(biāo)準(zhǔn),比較傳統(tǒng)的處理方法和近年來國內(nèi)外新興的幾種處理技術(shù),從經(jīng)濟(jì)成本、方法實(shí)用性、處理?xiàng)l件、處理效果等多方面分析優(yōu)劣,為電鍍廢水處理領(lǐng)域的學(xué)者和技術(shù)人員提供參考。
電鍍技術(shù)是非常重要的現(xiàn)代表面加工技術(shù),廣泛應(yīng)用于金屬表面防護(hù)、裝飾加工、電子工業(yè)、通信和、航天等領(lǐng)域,是制造產(chǎn)業(yè)鏈中的一個環(huán)節(jié)。作為三大污染行業(yè)之一,電鍍行業(yè)是重金屬廢水(包括鎳、銅、鉻、鋅等重金屬)的主要產(chǎn)出行業(yè)[1]。目前,我國已有近2萬家電鍍廠,主要分布于珠三角和長三角一帶,電鍍廢水的年排放量達(dá)到8×1010噸,并且每年仍在以5%的速度增加[2]。2008年,出臺新的《電鍍污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(gb 21900-2008),對電鍍廢水中各類污染物質(zhì)排放濃度制定了新的更高標(biāo)準(zhǔn)的要求,要求新建和已建企業(yè)必須按照新的標(biāo)準(zhǔn)處理廢水后達(dá)標(biāo)排放。新形勢下,傳統(tǒng)的電鍍廢水處理方法包括化學(xué)沉淀法、吸附法、離子交換法、生物法等迎來極大的挑戰(zhàn),新的處理方式如膜分離法、高級氧化技術(shù)等競相出世。下文對幾種主要技術(shù)的優(yōu)勢及其存在的問題進(jìn)行簡要介紹,為電鍍廢水處理技術(shù)的研究和實(shí)際應(yīng)用提供參考。
1.傳統(tǒng)處理方法
傳統(tǒng)的電鍍廢水處理方式有化學(xué)沉淀法、吸附法、離子交換法、生物法等。
1.1 化學(xué)沉淀法
化學(xué)沉淀法主要包括氫氧化物沉淀法和硫化物沉淀法,即向電鍍廢水中投放強(qiáng)堿氫氧化物或硫化物,使之與重金屬生成氫氧化物或硫化物沉淀。但是對于電鍍廢水來說,為了保證鍍層均勻有亮澤,鍍液中常常加入edta、檸檬酸等強(qiáng)絡(luò)合劑,以及一些一元、二元和多元配體酸[3],重金屬與這些物質(zhì)絡(luò)合后不易與氫氧化物和硫化物發(fā)生沉淀反應(yīng),該方法去除效果有限。例如李萌[4]發(fā)現(xiàn)在化學(xué)鍍鎳廢水中直接投入適量的naoh,當(dāng)ph值達(dá)到9.2時,ni濃度仍有殘存1.2mg•l-1。但是當(dāng)廢液中含有電鍍鎳工藝中普遍使用的edta、蘋果酸、檸檬酸等絡(luò)合物時,加堿也不會產(chǎn)生ni(oh)2沉淀,此時ni沒有去除。目前,化學(xué)沉淀法也衍生出一些更加有效的沉淀技術(shù),如鐵氧體沉淀法、螯合物沉淀法,但處理結(jié)果仍遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過《電鍍污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(gb 21900-2008)中規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)?;瘜W(xué)沉淀法操作簡單、不受溫度和金屬種類、濃度影響、對游離態(tài)金屬離子去除效果好,但藥劑投入大、產(chǎn)泥量大,對于絡(luò)合電鍍廢水處理效果差。
1.2 吸附法
吸附劑由于其多孔性表面擁有巨大的比表面積和大量的活性基團(tuán),可用來吸附廢水中 的污染物。較為常見的吸附劑有沸石、顆粒和粉末活性炭、氧化鋁、粉煤灰等[5]。根據(jù)吸附劑的原理可將吸附劑分為物理吸附劑和化學(xué)吸附劑。吸附法操作簡單,直接去除不需要任何絮凝劑,成本低,有選擇性,并且一定情況下吸附劑可再生。但也存在吸附劑投加量巨大、吸附飽和后吸附容量急劇下降等缺點(diǎn)。
1.3 離子交換法
離子交換法就是將廢水中的各種離子和交換劑中的交換基團(tuán)進(jìn)行交換,達(dá)到去除廢水中污染物的目的。離子交換法常用到離子交換樹脂,主要分為四種:陰離子交換樹脂、陽離子交換樹脂、腐殖酸交換樹脂和螯合交換樹脂。
離子交換法去除率高,操作設(shè)備易控,再生清洗頻率低,但是設(shè)備復(fù)雜,投資成本很高。
1.4 生物法
生物法是利用生物自身的生理特性,如微生物和植物的絮凝、吸收、積累和富集,將廢水中的重金屬吸入到生物體內(nèi),從而達(dá)到去除水中金屬的目的。利用生物的特性,創(chuàng)造出適合微生物生長的環(huán)境,可培育出高選擇性、高吸附性、高降解能力的復(fù)合功能菌,用于吸附降解廢水中的污染物。生物法具有適應(yīng)性強(qiáng)、來源廣泛、操作成本低、污泥量少、無二次污染等優(yōu)點(diǎn)[6],但同時也存在菌種篩選繁殖慢、處理效率不高、重金屬對微生物有毒理作用等缺點(diǎn)。
2 新興處理方式
新興處理方式主要包括膜分離法、高級氧化技術(shù)等。
2.1 膜分離法
膜分離法是指利用外部能量或者化學(xué)位差在膜兩側(cè)形成壓力差,電鍍廢水中的金屬離子選擇性透過膜以達(dá)到與廢水分離的技術(shù)。目前,膜分離法主要有電滲析、微濾(mf)、超濾(uf)、納濾(nf)和反滲透(ro)等。膜分離法去除效率高,操作簡單,但是膜的更新速率快,成本高。
2.2 高級氧化技術(shù)
由于電鍍廢水中主要難去除的為與重金屬絡(luò)合在一起的有機(jī)物,因此高級氧化技術(shù)可以用來破除這種絡(luò)合反應(yīng),然后輔助傳統(tǒng)的化學(xué)沉淀技術(shù)即可使污染物濃度降到排放標(biāo)準(zhǔn)以內(nèi),并且可回收利用貴重金屬,具有一定的經(jīng)濟(jì)效益。高級氧化技術(shù)的特點(diǎn)是以羥基自由基為主要氧化劑與有機(jī)物發(fā)生反應(yīng),反應(yīng)中生成的有機(jī)自由基可以繼續(xù)參加•ho的鏈?zhǔn)椒磻?yīng),或者通過生成有機(jī)過氧化自由基后,進(jìn)一步發(fā)生氧化分解反應(yīng)直至降解為終產(chǎn)物co2和h2o,從而達(dá)到氧化分解有機(jī)物、將重金屬從絡(luò)合物中解離的目的。高級氧化技術(shù)反應(yīng)速度快、去除效率高、對反應(yīng)環(huán)境要求低、反應(yīng),既可作為單獨(dú)處理,也可與其他處理技術(shù)聯(lián)合(如可作為生化處理技術(shù)的預(yù)處理),可降低處理成本。
3 結(jié)論與展望
隨著人們對生態(tài)環(huán)境的要求越來越高,傳統(tǒng)的電鍍廢水處理方式單獨(dú)作用已經(jīng)不能達(dá)到嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn),新興處理技術(shù)處理效果好但處理成本較高,各種處理方式各有優(yōu)劣。因此,單一的處理方式已經(jīng)不適合當(dāng)前的環(huán)保要求和經(jīng)濟(jì)發(fā)展,在實(shí)際生產(chǎn)過程中需根據(jù)電鍍廢水的性質(zhì)(濃度、酸堿性、各成分比例等)、產(chǎn)量、環(huán)境條件和經(jīng)濟(jì)條件綜合考慮,選擇合適的處理技術(shù)。同時更多采用多種方式共同作用,既滿足達(dá)標(biāo)排放要求,又可節(jié)省成本,推動經(jīng)濟(jì)和生態(tài)的可持續(xù)發(fā)展。
參考文獻(xiàn):
[1]xu y,xu t.heavy metal complezes wastewater treatment with chelation precipitation[c].2008.
[2]左鳴.電鍍廢水處理工藝優(yōu)化研究[d].華南理工大學(xué),2012.
[3]張?jiān)收\,胡如南,向榮.電鍍手冊[m].國防工業(yè)出版社,2011.
[4]李萌.化學(xué)鍍鎳廢水的處理及其利用[j].中國材料科技與設(shè)備.2006(5):112-114.
[5]鄭廣宏,肖方.含cr(ⅵ)電鍍廢水治理技術(shù)研究進(jìn)展[j].工業(yè)用水與廢水.2008,39(5):11-14.
[6]曾睿,王熙.生物法處理電鍍廢水技術(shù)的研究進(jìn)展[j].涂裝與電鍍.2006(3):40-43.