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电镀行业的发展,电镀废水的危害,废水处理方法

日期: 2019-12-14
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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。


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。


一、电镀废水的来源


电镀废水主要来源是在电镀生产过程中的镀件清洗用水、镀液过滤用水、钝化废水、镀件酸洗废水、刷洗地坪和极板的废水以及由于操作或管理不善引起的“跑、冒、滴、漏”产生的废水,另外还有废水处理过程中自用水的排放以及化验室的排水等。电镀废水的性质主要决定于化学清洗液和电镀液的性质,一般可分为四类,分别为含氰废水、含铬废水、酸性废水和碱性废水。废水中主要的污染物质均为各种金属离子,其次是酸类和碱类物质,有些电镀液还使用了颜料等其他物质,这些物质大部分是有机物


二、电镀废水的危害


电镀废水中的污染物较为复杂,水质成分不易控制,但总的来讲,可分为重金属离子废水、酸碱废水及含油脂类废水等,表现的成分却常常是同时含有多种污染物。其中有毒有害的物质有镉、铅、铬、镍、锡、锌、酸、碱、悬浮物、石油类物质、含氮化合物、表而活性剂及磷酸盐等。另外,目前采用氰化电镀工艺的厂家,其电镀废水中含有大量的氰化物。电镀废水未经处理排放,会污染饮用水和工业用水,对生态环境产生危害;酸碱废水会破坏水中微生物的生存环境,影响正常水源的酸碱度;含氰废水毒性很大,微量就能致人死亡;重金属离子属于致癌、致畸或致突变的剧毒物质,如果大量含有重金属离子的电镀废水不经处理直接排放,会通过食物链,在人体内富集而导致严重的健康问题,其中铬、锡和铜可导致肺癌;Cr(IV)的毒性较锡次之,但人体若大量摄人能够引起急性中毒,长期摄人也能引起慢性中毒;镍和铅在人体内有蓄积作用,长期摄人会引起慢性中毒。锡、铬、铅及铝四种物质均为国家一类有害物质,铜、锌毒性相对较小,是国家二类有害物质。


三、电镀废水处理技术


1、化学方法


化学方法就是向废水中投加化学药剂,通过化学反应改变废水中污染物的化学性质,使其转变成无害或易于与水分离的物质从废水中除去的处理工艺。从近几十年的国内外电镀废水处理技术发展趋势来看,电镀废水有80%采用化学法处理,化学法处理电镀废水,是目前国内外应用最广泛的电镀废水处理技术,技术上较为成熟。


化学法包括铁氧体法、氧化还原法、沉淀法等,是一种传统和应用广泛的处理电镀废水方法,具有投资少,处理成本低,操作简单等特点,适用于各类电镀金属废水处理。但化学法的最大不足之处在于生产用水不能回收利用,浪费水资源且占用较大的场地。


(1)铁氧体法


铁氧体法是根据生产铁氧体的原理发展起来的处理方法该法处理重金属废水能一次脱除多种金属离子,尤其适用于混合重金属电镀废水的一次性处理,具有设备简单投资少,操作方便等特点,同时形成的污泥有较高的化学稳定性,容易进行微分离和脱水处理。此法在国内电镀业中应用较广,不适于大量废水处理,存在着处理后盐度高,而且不能处理含汞和络合物废水的缺点。


(2)化学氧化法


该方法主要用在含氰废水的处理。常用的氧化剂有氯系氧化剂、氧气、臭氧、过氧化氢等。该工艺是在碱性条件下,用氧化剂把游离氰离子以及与金属络合的氰离子氧化成氮气和二氧化碳。该方法能够彻底消除氰化物的污染问题,但是其出水水质较差,且不能回用。在处理混合废水时,易造成二次污染,而且通用氧化剂还有供货和毒性的问题有待于解决。


(3)化学还原法


该方法主要用在含铬废水的处理,其原理是用还原剂把毒性很大的Cr6+还原成毒性较低的Cr3+,然后利用中和沉淀法除去废水中的Cr3+。常用的还原剂有硫酸亚铁、亚硫酸盐、铁屑、二氧化硫等。使用铁屑法处理电镀含铬该方法的优点是处理后水能达到排放标准,并能回收利用氢氧化铬,设备操作比较简单,但铬污泥如存放不妥易引起二次污染。应用化学还原法处理含铬废水,碱化时一般用石灰,但废渣多;用NaOH或Na2CO3,则污泥少,但药剂费用高,处理成本大,这是化学还原法的缺点。


(4)化学沉淀法


化学沉淀法是使废水中呈溶解状态的重金属转变为不溶于水的重金属化合物的方法。该法是一种较为成熟实用的电镀废水处理技术,且处理成本低,便于管理,处理后废水能达到排放标准。同时可以回收铬酸,复生碳酸钡。但钡盐来源、沉淀物分离以及污泥的二次污染尚须进一步解决。


(5)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。


四、新兴处理方式


主要包括膜分离法、高级氧化技术。


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、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。


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