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电镀废水处理技术研究现状及评述

北极星环保网来源:《电镀与涂饰》作者:王天行等2017/7/17 16:39:44我要投稿
所属行业: 水处理  关键词:电镀废水 废水处理技术 酸碱废水

1.1.2化学沉淀法的局限性

随着污水排放标准的提高,传统单一的化学沉淀法很难经济有效地处理电镀废水,常常与其他工艺组合使用。姚建霞[15]采用铁氧体−CARBONITE(一种具有物理吸附与离子交换功能的材料)联合工艺处理Ni2+含量约为4000mg/L的高浓度含镍电镀废水:

先以铁氧体法控制pH为11.0,在Fe2+/Fe3+摩尔比0.55,FeSO4˙7H2O/Ni2+质量比21,反应温度35°C的条件下搅拌反应15min,出水Ni2+平均浓度从4212.5mg/L降至6.8mg/L,去除率达99.84%;

然后采用CARBONITE处理,在CARBONITE投加量1.5g/L,pH=6.5,温度35°C的条件下反应6h,Ni2+去除率可达96.48%,出水Ni2+浓度为0.24mg/L,达到GB21900–2008中的“表2”标准。

FenglianFu等[16]采用高级Fenton−化学沉淀法处理含螯合重金属的废水,使用零价铁和过氧化氢降解螯合物,然后加碱沉淀重金属离子,不仅可以去除镍离子(去除率最高达98.4%),而且可以降低COD(化学需氧量)。

1.2氧化还原法

1.2.1化学氧化法

化学氧化法在处理含氰电镀废水上的效果尤为明显。该方法把废水中的氰根离子(CN−)氧化成氰酸盐(CNO−),再将氰酸盐(CNO−)氧化成二氧化碳和氮气,可以彻底解决氰化物污染问题。常用的氧化剂包括氯系氧化剂、氧气、臭氧、过氧化氢等,其中碱性氯化法应用最广。

阮洋等[17]采用Fenton法处理初始总氰浓度为2.0mg/L的低浓度含氰电镀废水,在反应初始pH为3.5,H2O2/FeSO4摩尔比为3.5∶1,H2O2投加量5.0g/L,反应时间60min的最佳条件下,氰化物的去除率可达93%,总氰浓度可降至0.3mg/L。

1.2.2化学还原法

化学还原法在电镀废水处理中主要针对含六价铬废水。该方法是在废水中加入还原剂(如FeSO4、NaHSO3、Na2SO3、SO2、铁粉等)把六价铬还原为三价铬,再加入石灰或氢氧化钠进行沉淀分离。

上述铁氧体法也可归为化学还原法。该方法的主要优点是技术成熟,操作简单,处理量大,投资少,在工程应用中有良好的效果,但是污泥量大,会产生二次污染[18]。郭壮[19]采用硫酸亚铁作为还原剂,处理80t/d的含总铬70~80mg/L的电镀废水,出水总铬小于1.5mg/L,处理费用为3.1元/t,具有很高的经济效益。

孟超等[20]以焦亚硫酸钠为还原剂处理含80mg/L六价铬、pH为6~7的电镀废水,出水六价铬浓度小于0.2mg/L。

1.3电化学法

电化学法是指在电流的作用下,废水中的重金属离子和有机污染物经过氧化还原、分解、沉淀、气浮等一系列反应而得到去除。

该方法的主要优点是去除速率快,可以完全打断配合态金属链接,易于回收利用重金属,占地面积小,污泥量少,但是其极板消耗快,耗电量大,对低浓度电镀废水的去除效果不佳,只适合中小规模的电镀废水处理[21]。电化学法主要有电凝聚法、磁电解法、内电解法等[22]。

电凝聚法是通过铁板或者铝板作为阳极,电解时产生Fe2+、Fe3+或Al3+,随着电解的进行,溶液碱性增大,形成Fe(OH)2、Fe(OH)3或Al(OH)3,通过絮凝沉淀去除污染物。

由于传统的电凝聚法经过长时间的操作,会使电极板发生钝化,近年来高压脉冲电凝聚法逐渐替代传统的电混凝法,它不仅克服了极板钝化的问题,而且电流效率提高20%~30%,电解时间缩短30%~40%,节省电能30%~40%,污泥产生量少,对重金属的去除率可达96%~99%[23]。

谭宏承等[24]采用高压脉冲电絮凝技术处理某电镀厂的电镀废水,Cu2+、Ni2+、CN−和COD的去除率分别达到99.80%、99.70%、99.68%和67.45%。

电混凝法通常也与其他方法结合使用,VisnjaOrescanin等[25]利用电凝聚法和臭氧氧化法联合处理电镀废水,以铁和铝做极板,出水六价铬、铁、镍、铜、锌、铅、TOC(总有机碳)、COD的去除率分别为99.94%、100.00%、95.86%、98.66%、99.97%、96.81%、93.24%和93.43%。

近年来内电解法受到广泛关注。内电解法利用了原电池原理,一般向废水中投加铁粉和炭粒,以废水作为电解质媒介,通过氧化还原、置换、絮凝、吸附、共沉淀等多种反应的综合作用,可以一次性去除多种重金属离子。该方法不需要电能,处理成本低,污泥量少。吴晓迪等[26]通过静态试验研究了铁碳微电解法对模拟电镀废水的COD及铜离子的去除效果,去除率分别达到了59.01%和95.49%。

然而,采用微电解反应柱研究连续流的运行结果显示,14d后微电解出水的COD去除率仅为10%~15%,铜的去除率降低至45%~50%之间,可见需要定期更换填料或对填料进行再生。

1.4膜分离技术

膜分离技术主要包括微滤(MF)、超滤(UF)、纳滤(NF)、反渗透(RO)、电渗析(ED)、液膜(LV)等,利用膜的选择透过性来对污染物进行分离去除。该方法去除效果好,可实现重金属回收利用和出水回用,占地面积小,无二次污染,是一种很有发展前景的技术,但是膜的造价高,易受污染。

夏仙兵等[27]基于3个建成运行的工程实例,对膜技术在电镀废水处理中的应用和效果进行了分析,结果表明:

结合常规废水处理工艺与膜生物反应器(MBR)组合工艺,电镀废水被处理后的水质达到排放标准;电镀综合废水经UF净化、RO和NF两段脱盐膜的集成工艺处理后,水质达到回用水标准,RO和NF产水的电导率分别低于100μS/cm和1000μS/cm,COD分别约为5mg/L和10mg/L;镀镍漂洗废水通过RO膜后,镍的浓缩高达25倍以上,实现了镍的回收,RO产水水质达到回用标准。

投资与运行费用分析表明:

工程运行1年多即可收回RO浓缩镍的设备费用。

液膜法并不是采用传统的固相膜,而是悬浮于液体中很薄的一层乳液颗粒,是一种类似溶剂萃取的新型分离技术,包括制膜、分离、净化及破乳过程。美籍华人黎念之(NormanN.Li)博士发明了乳状液膜分离技术[28],该技术同时具有萃取和渗透的优点,把萃取和反萃取两个步骤结合在一起。乳化液膜法还具有传质效率高、选择性好、二次污染小、节约能源和基建投资少的特点,对电镀废水中重金属的处理及回收利用有着良好的效果[29]。

延伸阅读:

化学法处理电镀废水的研究进展

电镀废水提标改造技术的实例

膜技术治理电镀废水实现零排放

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