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探索电镀污水的资源化净化处理方法

时间:2019-01-17 13:46

来源:环球电镀网

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电镀是在工件表面镀覆一层金属,以增强工件表面的耐腐蚀性和美观性,常用的镀层金属有镍、锌 、铬 、铜 、银等,对镀层要求的处理效果不同,选用的金属也不同。电镀工艺应用广泛,涵盖了几乎所有的工业部门。

由于要求的镀件功能各异,选用的电镀液、操作方法等不同,带人电镀废水中的污染物种类多样,使得电镀废水的成分差异很大。这些金属污染可能会导致癌症、畸形、基因突变等问题,其废水若未经处理而直接进人环境,会对生态环境及人类的健康造成严重危害。

一方面,我国水资源严重不足,而另一方面我国年均排放的电镀废水高达 40亿 m3。因此,有效的对电镀废水进行处理从而使水资源得到充分循环,对缓解我国水资源匮乏的现状非常有帮助。

由于电镀废水的排放量巨大 ,其中含有大量的重金属资源,对其进行回收具有良好的经济价值。

国家在“十二五”规划中要求把重金属的防治摆在更紧迫、更紧要的位置,为了建设环境友好型社会,必须严格的控制电镀废水中重金属的污染,实现电镀废水的达标排放。

之前传统的被动处理方法,实际上是难以解决电镀废水问题的,而从资源化角度来审视和设计新工艺、新方法 ,则势在必行。

1、 含重金属的电镀废水的危害

在电镀工件的生产过程中,有两个过程产生含重金属的废水, 一 是工件的表面漂洗,这个过程中产生了大量含重金属的废水,每吨废水中的重金属离子一般只有几十毫克,浓度极低,但是水量大,还含有多种有机高分子,因此经济、高效的处理技术并不是很多。

另一部分电镀废水,则是电镀液的残余液、老化的电镀液,以及废弃的槽液等,其重金属浓度非常高,酸性很强。这些电镀废水绝不能直接排放,否则对环境的污染非常严重,必须严格处理,达标排放。

由于电镀废水的成分复杂,不仅仅有大量的重金属,同时会有很多有机 以及无机的添加剂 ,如EDTA、柠檬酸、酒石酸、乙二醇、硫脲、氰化物等,会导致溶液中的化学需氧量指标(COD)远远高出标准。

因此对其处理方法,也是一个挑战。通过食物链,这些重金属以及有毒添加剂会被 人 类 摄 人 ,可 能 酿 成 重 大 的 生 命 健 康 危 害事件 。

2 、现有的含重金属电镀废水的处理方法

目前,对于含重金属的电镀废水的处理有很多种方法,例如化学沉淀法、离子交换法、蒸发浓缩法 、吸附法、分离法、生物法等,但是这些方法各有其优势以及不足之处。

2 . 1 化学沉淀法

化学沉淀法简便、高效、适 应 性 强 ,典型的就是中和法,即通过碱性试剂的添加,使废水中的重金属形成氢氧化物沉淀,再通过固液分离的方法去除沉淀物。

对于多数阳离子型的重金属,当废液 pH 调 节 到 1 0 以上时,重金属才能被较完全地脱除。

在实际的操作过程中,单纯地通过加碱调节 pH使重金属离子沉淀,其形成的固体不溶物颗粒往往呈现胶体状、粒度很细小,不容易沉降,虽然常常添加聚丙烯酰胺类有机絮凝剂(PAM) ,但是要实现彻底的固液分离仍会较为困难 。

常见选用石灰类碱性试剂,主要是由于石灰价格低廉,沉淀颗粒较粗大,过滤性较好,且处理后水中盐度较低,但是其渣量却很大;

随着环保要求更严格以及全流程系统监控观念的推广,近年来大多厂家都改用氢氧化钠作沉淀剂,渣量显著减少,但是由于钠离子易溶于水,不容易形成结实大颗粒沉淀物脱除,因此净化后的水中盐度较高,限制了净化水的高级别回用。

为了改进重金属离子乃至相关其他有毒有害成分的脱除效果,常伴随添加无机絮凝剂如聚铝 、聚铁等,以通过高价态铝、铁离子的水解形成的 胶 体 粒 子 发 达 的 表 面 吸 附 能 力 ,增强脱除效果 ,此法也被称为混凝法 ,即将化学沉淀和胶体表面吸附等多种化学作用交织在一起使用的净化方法。

近年来出现的一类新型新发娱乐平台试剂—— 生物制剂 ,利用其中的铁组分、微生物组分一起,在调高PH 的情况下,实现铁的水解及微生物组分功能团的组合吸附、沉 淀 ,从而更高效地脱除水中的重金属等有毒元素 ,该法也可归类到混凝法中。

此外也有采用硫化物沉淀法,由于硫化物的溶度积常数往往更低,形成的硫化沉淀物比氢氧化物更难溶于水,故其对水中可溶性重金属离子的固化能力更强,但是其胶体粒度更细小、稳定性也更好 ,使 得 PAM助凝固液分离效果更难,直接导致其处理费用偏高,而且硫化试剂的保管和添加过程中,可能会产生剧毒硫化氢气体,以及沉淀出的硫化物后续处理困难,所以在实际选用上一定要慎重。

近年来,出现了高分子长链型硫化物试剂,利用其加长的高分子链来增大硫化物沉淀颗粒的粒度 ,显著改善其固液分离的效果和便捷性,使得该法得到了较多厂家的采用,但是收集到的重金属硫化物的安全处置仍是一个挑战。

有采用焚烧法进行处理的,产生的二氧化硫气体如何安全处置也是一个问题。

总的来说,化学沉淀法作为一种效果稳定可靠 ,工艺相对成熟的处理方法,其适用性还是很广的,但是其缺点在于药剂的消耗量大,处理的费用高,产生大量的重金属废渣属于危险固体废弃物,处理不当会对环境造成二次污染,要实现金属资源的回收利用需要新添提取工艺,会导致整个工艺流程拉长,总体成本显著增加。

2 . 2 离子交换法

采用离子交换树脂材料,选择性地回收废水中有价值的金属,既净化了水,又可以提取了有价金属 ,而且树脂材料还可以循环使用,还特别适合于处理低浓度的电镀废水,可谓一举多得的好技术。但是在实际的处理含重金属的电镀废水过程中,也会遇到一些突出的难题:

1) 处理效率相对偏低。常用的吸附柱,由于填充床层的渗液阻力,会显著限制渗流速度,乃至净化处理能力。对于大体积量的电镀废水厂家,处理能力方面是个瓶颈,增加设备则会显著增加成本。

编辑:王媛媛

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