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詳解電鍍廢水處理技術(shù)及工藝
據(jù)統(tǒng)計,目前為止國內(nèi)有電鍍廠超過15000個,電鍍技術(shù)是現(xiàn)代工業(yè)不可缺少的組成部分,并沒有被其它技術(shù)全面取代的趨勢,而在不斷開拓新技術(shù)、新工藝的同時,人們也重視電鍍污染的防治。電鍍行業(yè)每年約排放4億噸電鍍廢水,其中含有大量有毒重金屬,對生態(tài)環(huán)境及人類生活產(chǎn)生嚴重影響。因此,電鍍廢水的治理也是工業(yè)廢水處理的重中之重。
電鍍是利用電化學中的電解原理在金屬和非金屬表面鍍上一薄層其它金屬或合金,起到防止金屬氧化(銹蝕),提高耐磨性、導電性、反光性、抗腐蝕及增進美觀等作用,是許多工業(yè)部門不可或缺的工藝環(huán)節(jié)。
電鍍廢水就是電鍍廠在生產(chǎn)過程中,所產(chǎn)生電鍍液、漂洗廢水以及各種廢液的總稱。
1. 電鍍廢水的來源、污染物組成及水質(zhì)水量特點電鍍車間有鍍前表面處理、電鍍處理和鍍后處理三個工藝環(huán)節(jié)。每個環(huán)節(jié)又包括若干工序,每個環(huán)節(jié)、工序中均可產(chǎn)生含有大量金屬離子、金屬絡合離子及清洗液的廢水。具體說,電鍍廢水主要來源有:前處理除油酸洗工序,鍍件的清洗水,廢電鍍液,跑、冒、滴、漏的各種槽液和排水,沖洗水及設備冷卻水。
2. 電鍍廢水的危害由于電鍍的種類繁多,電鍍廢水的成分常常也是同時含有多種污染物。上述所提及的有毒有害的物質(zhì)如鎘、鉻、鎳、鉛、氰化物、銅、鋅、堿、酸、懸浮物、含氮化合物、表面活性劑及磷酸鹽等,含有這些有毒有害物質(zhì)的廢水進入水體,就會危及水生動植物生長,影響水產(chǎn)養(yǎng)殖,造成大幅度減產(chǎn)甚至魚蝦絕跡;或是破壞農(nóng)田土壤,毀壞莊稼,并通過食物鏈危害人類健康;或是進入飲用水源,在人體內(nèi)積累,輕者引起慢性中毒,重者導致死亡。
3. 電鍍廢水的處理方法電鍍廢水的處理技術(shù)可分為4類,即物理法、化學法、物理化學法、生物法。考慮到成本等因素,目前以成本比較低、技術(shù)比較成熟的化學法為主,同時適當輔以其他的處理方法。
一、物理法
蒸發(fā)濃縮法
蒸發(fā)濃縮回收,是一種對重金屬電鍍廢水進行蒸發(fā)使之獲得濃縮,并加以回收和回用的處理方法,一般用于處理含鉻、銅、銀及鎳離子廢水。蒸發(fā)濃縮法處理電鍍重金屬廢水,工藝成熟簡單,不需要化學試劑,無二次污染,可回用水或有價值的重金屬,有良好的環(huán)境效益和經(jīng)濟效益。對含重金屬離子濃度低的廢水,直接應用蒸發(fā)濃縮回收法能耗大,成本高,雜質(zhì)干擾資源回收問題還待研究,使應用受到限制。目前,一般將其作為其它方法的輔助處理手段。
如常壓蒸發(fā)器與逆流漂洗系統(tǒng)的聯(lián)合使用處理電鍍廢水,可實現(xiàn)閉路循環(huán),效果很好。1990年在對美國緬因州與加里弗尼亞州的調(diào)查中,有37%電鍍廠采用了常壓蒸發(fā)與逆流漂洗配合系統(tǒng),20世紀80年代該法在我國應用也較多,尤其是用于電鍍含鉻廢水的處理。
從近幾十年的國內(nèi)外電鍍廢水處理技術(shù)發(fā)展趨勢來看,電鍍廢水有80%采用化學法處理,化學法處理電鍍廢水在技術(shù)上較為成熟。
化學法是借氧化還原反應或中和沉淀反應將有毒、有害的物質(zhì)分解為無毒、無害的物質(zhì)或?qū)⒅亟饘俳?jīng)沉淀和浮上法從廢水中除去?;瘜W法具有投資少、處理成本低,操作簡單等優(yōu)點,適用于各類電鍍金屬廢水處理。但化學法需要不斷消耗化工原料,并有污泥產(chǎn)生,排出的水回用困難,且占地面積較大。主要有以下幾種:
化學沉淀法是使廢水中呈溶解狀態(tài)的重金屬轉(zhuǎn)變?yōu)椴蝗苡谒闹亟饘倩衔锏姆椒?,包括中和沉淀和硫化物沉淀等?
(1)中和沉淀法。在含重金屬的廢水中加入堿進行中和反應,使重金屬生成不溶于水的氫氧化物沉淀形式加以分離。銅、鎘、鉻、鉛等氫氧化物溶度積很小的重金屬,可采用此法除去廢水中的重金屬離子,常用的沉淀劑有石灰、碳酸鈉、氫氧化鈉等。中和沉淀法操作簡單,是常用的處理廢水方法。
實踐證明在操作中需要注意以下幾點:(1)中和沉淀后,廢水中若pH值高,需要中和處理后才可排放;(2)廢水中常常有多種重金屬共存,當廢水中含有Zn、Pb、Sn、Al等兩性金屬時,pH值偏高,可能有再溶解傾向,因此要嚴格控制pH值,實行分段沉淀;(3)廢水中有些陰離子如:鹵素、氰根、腐植質(zhì)等有可能與重金屬形成絡合物,因此要在中和之前需經(jīng)過預處理;(4)有些顆粒小,不易沉淀,則需加入絮凝劑輔助沉淀生成。
(2)硫化物沉淀法。加入硫化物使廢水中重金屬離子生成硫化物沉淀而除去的方法。與中和沉淀法相比,硫化物沉淀法的優(yōu)點是:重金屬硫化物溶解度比其氫氧化物的溶解度更低,反應pH值在7~-9之間,處理后的廢水一般不用中和,處理效果更好。但硫化物沉淀法的缺點是:硫化物沉淀顆粒小,易形成膠體,硫化物沉淀在水中殘留,遇酸生成H2S氣體,可能造成二次污染。
(3)鉻酸鹽沉淀法(鋇鹽法)。這種方法處理的對象只限于Cr(Ⅵ)。在六價鉻化合物中,只有鉻酸鋇難溶于水:Ba2++CrO42-=BaCrO4↓。向含有Cr(Ⅵ)的電鍍廢水中投加沉淀劑氯化鋇、硫化鋇和碳酸鋇等,將六價鉻生成難溶的鉻酸鋇,然后再將鉻酸鋇回收利用,因而習慣上也稱為鋇鹽法。
(4)鐵氧體沉淀法。也叫亞鐵鹽還原沉淀法,法是治理含鉻電鍍廢水的經(jīng)典方法,被許多廠家采用。鐵氧體技術(shù)是根據(jù)生產(chǎn)鐵氧體的原理發(fā)展起來的處理方法。在含Cr(Ⅵ)廢水中加入過量的FeS04,使Cr(Ⅵ)還原成Cr3+,F(xiàn)e2+氧化成Fe3+,調(diào)節(jié)pH值至8左右,使Cr3+和Fe3+產(chǎn)生氫氧化物沉淀。通入空氣攪拌并加入氫氧化物不斷反應,形成鉻鐵氧體。其典型工藝有間歇式和連續(xù)式。該法形成的污泥有較高的化學穩(wěn)定性,容易進行固液分離和脫水處理,能一次脫除多種金屬離子,特別適用于重金屬混合電鍍廢水的一次性處理。目前英、美等國應用水合肼對鍍鉻漂洗水進行槽內(nèi)還原,反應速度快,處理效果好。我國應用鐵氧體法已經(jīng)有幾十年歷史,處理后的廢水能達到排放標準,在國內(nèi)電鍍工業(yè)中應用較多。鐵氧體法具有設備簡單、投資少、操作簡便、不產(chǎn)生二次污染等優(yōu)點。但在形成鐵氧體過程中需要加熱(約70℃),能耗較高,處理后鹽度高,而且有不能處理含汞和絡合物廢水的缺點。
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