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工业电镀废水处理技术研究进展

北极星水处理网  来源:《基层建设》  作者:黎良浩  2019/12/13 17:02:38  我要投稿  

北极星水处理网讯:摘要:随着工业技术发展,电镀产品的使用量越来越大,随之产生的电镀废水也越来越多。电镀废水产量大,浓度高,成分复杂,内含大量游离金属和多种络合物,结构稳定,生物降解性差,直接排放会对生态环境和人类健康造成极其严重的不良影响。传统的电镀废水处理方法包括化学沉淀法、吸附法、离子交换法、膜分离法等,近年来国内外又兴起生物法、高级氧化技术。本文根据电镀废水的水质特点和达标排放标准,比较传统的处理方法和近年来国内外新兴的几种处理技术,从经济成本、方法实用性、处理条件、处理效果等多方面分析优劣,为电镀废水处理领域的学者和技术人员提供参考。

关键词:电镀技术;工业废水;处理工艺

电镀技术是非常重要的现代表面加工技术,广泛应用于金属表面防护、装饰加工、电子工业、通信和军工、航天等领域,是制造产业链中不可缺少的一个环节。作为全球三大污染行业之一,电镀行业是重金属废水(包括镍、铜、铬、锌等重金属)的主要产出行业[1]。目前,我国已有近2万家电镀厂,主要分布于珠三角和长三角一带,电镀废水的年排放量达到8×1010吨,并且每年仍在以5%的速度增加[2]。2008年,环境保护部出台新的《电镀污染物排放标准》(GB 21900-2008),对电镀废水中各类污染物质排放浓度制定了新的更高标准的要求,要求新建和已建企业必须按照新的标准处理废水后达标排放。新形势下,传统的电镀废水处理方法包括化学沉淀法、吸附法、离子交换法、生物法等迎来极大的挑战,新的处理方式如膜分离法、高级氧化技术等竞相出世。下文对几种主要技术的优势及其存在的问题进行简要介绍,为电镀废水处理技术的研究和实际应用提供参考。

1.传统处理方法

传统的电镀废水处理方式有化学沉淀法、吸附法、离子交换法、生物法等。

1.1 化学沉淀法

化学沉淀法主要包括氢氧化物沉淀法和硫化物沉淀法,即向电镀废水中投放强碱氢氧化物或硫化物,使之与重金属生成氢氧化物或硫化物沉淀。但是对于电镀废水来说,为了保证镀层均匀有亮泽,镀液中常常加入EDTA、氰化物、柠檬酸等强络合剂,以及一些一元、二元和多元配体酸[3],重金属与这些物质络合后不易与氢氧化物和硫化物发生沉淀反应,该方法去除效果有限。例如李萌[4]发现在化学镀镍废水中直接投入适量的NaOH,当pH值达到9.2时,Ni浓度仍有残存1.2mg•L-1。但是当废液中含有电镀镍工艺中普遍使用的EDTA、苹果酸、柠檬酸等络合物时,加碱也不会产生Ni(OH)2沉淀,此时Ni没有去除。目前,化学沉淀法也衍生出一些更加有效的沉淀技术,如铁氧体沉淀法、螯合物沉淀法,但处理结果仍远远超过《电镀污染物排放标准》(GB 21900-2008)中规定的排放标准。化学沉淀法操作简单、不受温度和金属种类、浓度影响、对游离态金属离子去除效果好,但药剂投入大、产泥量大,对于络合电镀废水处理效果差。

1.2 吸附法

吸附剂由于其多孔性表面拥有巨大的比表面积和大量的活性基团,可用来吸附废水中 的污染物。较为常见的吸附剂有沸石、颗粒和粉末活性炭、氧化铝、粉煤灰等[5]。根据吸附剂的原理可将吸附剂分为物理吸附剂和化学吸附剂。吸附法操作简单,直接去除不需要任何絮凝剂,成本低,有选择性,并且一定情况下吸附剂可再生。但也存在吸附剂投加量巨大、吸附饱和后吸附容量急剧下降等缺点。

1.3 离子交换法

离子交换法就是将废水中的各种离子和交换剂中的交换基团进行交换,达到去除废水中污染物的目的。离子交换法常用到离子交换树脂,主要分为四种:阴离子交换树脂、阳离子交换树脂、腐殖酸交换树脂和螯合交换树脂。

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离子交换法去除率高,操作设备易控,再生清洗频率低,但是设备复杂,投资成本很高。

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、积累和富集,将废水中的重金属吸入到生物体内,从而达到去除水中金属的目的。利用生物的特性,创造出适合微生物生长的环境,可培育出高选择性、高吸附性、高降解能力的复合功能菌,用于吸附降解废水中的污染物。生物法具有适应性强、来源广泛、操作成本低、污泥量少、无二次污染等优点[6],但同时也存在菌种筛选繁殖慢、处理效率不高、重金属对微生物有毒理作用等缺点。

2 新兴处理方式

新兴处理方式主要包括膜分离法、高级氧化技术等。

2.1 膜分离法

膜分离法是指利用外部能量或者化学位差在膜两侧形成压力差,电镀废水中的金属离子选择性透过膜以达到与废水分离的技术。目前,膜分离法主要有电渗析、微滤(MF)、超滤(UF)、纳滤(NF)和反渗透(RO)等。膜分离法去除效率高,操作简单,但是膜的更新速率快,成本高。

2.2 高级氧化技术

由于电镀废水中主要难去除的为与重金属络合在一起的有机物,因此高级氧化技术可以用来破除这种络合反应,然后辅助传统的化学沉淀技术即可使污染物浓度降到排放标准以内,并且可回收利用贵重金属,具有一定的经济效益。高级氧化技术最显著的特点是以羟基自由基为主要氧化剂与有机物发生反应,反应中生成的有机自由基可以继续参加•HO的链式反应,或者通过生成有机过氧化自由基后,进一步发生氧化分解反应直至降解为最终产物CO2和H2O,从而达到氧化分解有机物、将重金属从络合物中解离的目的。高级氧化技术反应速度快、去除效率高、对反应环境要求低、反应彻底,既可作为单独处理,也可与其他处理技术联合(如可作为生化处理技术的预处理),可降低处理成本。

3 结论与展望

随着人们对生态环境的要求越来越高,传统的电镀废水处理方式单独作用已经不能达到严格的排放标准,新兴处理技术处理效果好但处理成本较高,各种处理方式各有优劣。因此,单一的处理方式已经不适合当前的环保要求和经济发展,在实际生产过程中需根据电镀废水的性质(浓度、酸碱性、各成分比例等)、产量、环境条件和经济条件综合考虑,选择合适的处理技术。同时更多采用多种方式共同作用,既满足达标排放要求,又可节省成本,推动经济和生态的可持续发展。

参考文献:

[1]Xu Y,Xu T.Heavy Metal Complezes Wastewater Treatment with Chelation Precipitation[C].2008.

[2]左鸣.电镀废水处理工艺优化研究[D].华南理工大学,2012.

[3]张允诚,胡如南,向荣.电镀手册[M].国防工业出版社,2011.

[4]李萌.化学镀镍废水的处理及其利用[J].中国材料科技与设备.2006(5):112-114.

[5]郑广宏,肖方.含Cr(Ⅵ)电镀废水治理技术研究进展[J].工业用水与废水.2008,39(5):11-14.

[6]曾睿,王熙.生物法处理电镀废水技术的研究进展[J].涂装与电镀.2006(3):40-43.


原标题:工业电镀废水处理技术研究进展

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