文献综述--我国电镀废水处理现状及展望 7页

文献综述我国电镀废水处理现状及展望摘要：本文阐述了我国电镀废水的危害、处理的常见工艺及处理方法，并总结了当前电镀污水处理现状中存在的问题并对我国未来发展趋势提出了自己的看法。关键词：电镀污水、处理工艺、处理方法、问题、展望1．前言21世纪，随着中国成为世界制造业的中心之后，也伴随着大量的工业污染。在各种污染源中电镀废水以其毒性大，排放量大，难治理尤其值得关注。据不完全统计全国现有1.5万家电镀生产厂，每年排出的电镀废水约40亿m3，其中约有50%未达到国家排放标准。并且由于电镀厂点分布广，废水中含有重金属离子、有机化合物及无机化合物等有害物质。这些物质进入环境，必定会对生态环境及人类产生广泛而严重的危害。电镀废水的治理是一个不可忽视的问题[1]。1.1电镀废水治理发展历程综观我国电镀废水的治理历史，大致可分为以下五个阶段：（1）20世纪50年代末，我国电镀废水的治理刚刚起步，主要着眼于废水的化学法处理技术，处理的主要对象为氰化物和六价铬；（2）20世纪60年代至70年代中期，电镀三废污染的问题开始引起重视，人们开始注意酸碱废水和其它重金属离子废水的治理，并研究了各种处理方法，但仍处于单纯的防害排放阶段；（3）20世纪70年代中期至80年代初，大多数镀种的废水都已有了比较有效的处理方法，常用的电镀废水处理方法包括化学处理法、电解法、离子交换法、反渗透法及电渗析法等。其中离子交换法、薄膜蒸发浓缩法等在全国范围内大量推广使用，反渗透法、电渗析法等也进入了工业化使用阶段，废水中有用物质的回收和水的重复利用技术也有了长足的进展；（4）20世纪80年代至90年代，开始研究从根本上控制污染的技术，以防为主，源头治理，各种多元组合技术已逐步取代单元处理技术，电镀废水的综合防治技术的研究亦取得了可喜的成果；（5）20世纪90n年代开始，随着电镀工业迅速发展和环保要求的不断提高，电镀废水治理由工艺改革、回收利用和闭路循环进一步向综合防治方向发展，已经进入了综合防治与总量控制阶段，多元化组合处理和自动控制相结合的资源回用技术成为电镀废水治理的发展主流。1.2电镀废水来源电镀废水的主要来源电镀废水的主要来源是：1）电镀件清洗水。2）废镀液排放。浓度高、污染大，要求集中回收处理；3）工艺操作、设备以及工艺流程的安排等原因造成的废液；4）刷洗极板，冲洗车间地面、设备等所产生的部分废水[2]。四部分中浓度最高、污染最大是废镀液排放的污水。1.3电镀废水的特点（1）成分复杂，污染物可分为无机污染物和有机污染物两大类。（2）水质变化幅度大，各股生产污水污染物种类多样，CODcr变化系数大。（3）污水毒性大，含有大量的重金属离子，若不经处理直接排放会对周边水体造成极大的污染。1.4电镀废水的危害由于镀件功能要求各异，镀种、镀液组分、操作方式、工艺条件等也种类繁多，相应地带入电镀废水中的污染物也就变得较为复杂。但总的来说，废水中主要污染物为氰化物和各种重金属离子，电镀废水中常含有重金属等剧毒物质，对人体健康造成严重危害。电镀废水中常见的危害物是锌化物、铬化物、镍化物、铜化物、氰化物等。锌是人体必需的微量元素之一，电镀废水中锌与氯结合形成氯化锌，而误食氯化锌会引起腹膜炎，导致休克甚至死亡。铬是常见的重金属元素化合物浓度过高时会有毒性，其毒性与化学价态和用量有关，五价铬含有剧毒。铬中毒可引起蛋白质变性、核酸和核蛋白沉淀以及酶系统受到干扰。电镀废水中的另一种物质镍，进入人体后可产生急性胃肠道刺激现象，发生呕吐腹泻，更严重的会产生镍皮炎。一般认为铜本身毒性很小，在冶炼铜时所发生的铜中毒，主要是由于与铜同时存在的砷、铅等引起的。皮肤接触铜化合物，可发生皮炎和湿疹，在接触高浓度铜化合物时，可发生皮肤坏死。含氰废水是电镀生产中毒性最大的废水，废水中的氰化物，那怕是呈络合状态，当pH值呈酸性时，也会成为氰化氢气体逸出。氢氰酸和氰化物能通过皮肤、肺、胃，特别是从黏膜吸入体内，氢氰酸对呼吸中枢极短时间的刺激，就可能迅速使之麻痹[3]。2．电镀废水典型处理工艺和处理方法2.1电镀废水的典型工艺n电镀污水处理工艺因电镀废水含量的不同而各有特点。在选择工艺时最主要看其电镀废水的所含物质而定，以下几种是常见的处理工艺。2.1.1含铬处理工艺含铬废水中，铬主要以Cr6+的形式存在，在酸性的条件下，投加还原剂将Cr6+还原成Cr3+，然后调节pH至碱性，生成氢氧化铬沉淀去除，常用的还原剂有亚硫酸钠、亚硫酸氢钠、硫酸亚铁等。常用含铬废水处理工艺见图[4]含氟废水调节池反应槽混凝反应池混合处理污泥处理酸NaHSO4碱PAM图1含铬废水流程图2.1.2含氰处理工艺氰废液一般都回收处理，只有清洗废水中含有少量氰(CN)，常用碱性氯化法破氰（络合氰）。常用含氰废水处理工艺见图[5]。含氰废水调节池一级反应池二级反应池混合处理污泥处理NaOHNaClONaOHNaClO图2含氰废水流程图2.1.3含氟处理工艺电镀企业Pb-Sn废水中含有大量的氟硼酸根、Pb和Sn，其中Pb和Snn，通过投加碱液调节pH值生成含氟废水调节池反应槽混凝反应池混合处理污泥处理碱液Ca(OH)2PAM沉淀物去除，氟硼酸根形成氟化物沉淀去除[5]。图3含氟废水流程图2.1.4高浓度有机废水化学清洗、显影、脱膜等工序排放的废水中COD含量很高，甚至达到10~20g/L，显影和脱膜废水呈碱性，pH≥13，一般呈现蓝色，该部分高浓度有机废水通常采用酸析法处理。在酸性条件下，废水中的感光膜、清洗剂会析出，形成浓胶状聚合物，经固液分离去除，再把pH调至弱碱性，加入混凝剂，经沉淀进一步降低废水的COD值。常用高浓度有机废水处理工艺见图有机废水调节池酸化槽沉淀池混合处理污泥处理酸液NaOHPACPAM4[5]。图4有机废水处理流程2.2电镀废水主要处理方法电镀行业在发展过程中对于电镀废水的处理技术趋于成熟。电镀处理方法大致可分为四大类，即化学法、物理法、物理化学法、生化法。目前以成本比较低、技术比较成熟的化学法为主，同时适当辅以其他的处理方法。2.2.1化学法化学法处理电镀废水,是一种历史悠久和应用广泛的方法。向污水中投加一些化学药剂，通过化学反应改变污水的化学性质，降低废水中的污染物的含量，通过进一步的处理使水质达标。该法具有投资少、处理成本低、易掌握等特点。在中国，大约有41%的电镀厂采用化学方法处理电镀废水，在国外国外对电镀废水的治理90%以上使用化学法，n在日本，化学法占全国治理总数的85%左右[6]。主要包括化学沉淀法、化学氧化法、化学还原法、化学中和法、化学气浮法五种方法[7]。2.2.2物理法物理方法是利用物理作用分离废水中呈悬浮状态的污染物质，在处理过程中不改变物质的化学性质。物理法主要包括蒸发浓缩法、反渗透法。蒸发浓缩法的工作原理是通过蒸发手段减少镀液中的水分，从而达到浓缩镀液的目的。反渗透法是一种采用半透膜进行高压过滤的浓缩分离技术。2.2.3物理化学法物理化学法是通过物理和化学的综合作用使废水得到净化的方法。主要包括离子交换法、电解法、膜分离法、吸附法[1]。离子交换法主要是利用离子交换树脂中的交换离子同电镀废水中的某些离子进行交换而将其除去。电解法是利用金属的电化学性质，使废水中的有害物质通过电解在阳、阴两极上分别发生氧化、还原反应转化成无害物质的方法。膜分离法是利用高分子所具有的选择性进行物质分离的技术，包括电渗析、反渗透、膜萃取等。吸附法是利用吸附剂的独特结构去除重金属离子的一种有效方法。2.2.4生物法生物处理技术是通过生物有机物或其代谢产物与重金属离子的相互作用达到净化废水的目的。主要的根据生物去除重金属离子的机理不同，生物法可分为生物絮凝法、生物吸附法及植物修复法：生物絮凝法是利用微生物或微生物产生的代谢进行絮凝沉淀的一种除污方法；生物吸附法是利用生物体本身的化学结构及成分特性来吸附溶于水中的金属离子，再通过固液两相分离去除水溶液中的金属离子的方法；植物处理法是指利用高等植物通过吸收、沉淀、富集等作用降低电镀废水中重金属含量，以达到治理污染、修复环境的目的；植物处理法是利用生态工程治理环境的一种有效方法，它是生物技术处理企业废水的一种延伸[8]。生物法治理电镀污水是其中的一个趋势，前景是广阔的，但是采用微生物处理重金属废水在生化处理设施和废水处理工艺的设计、微生物菌种的驯化培养等方面存在一定的困难，尤其是不能确定处理后产生的含有重金属的微生物菌体是否会对环境会造成更严重的二次污染以及沉淀污泥如何处置等问题，所以生物法处理电镀废水还只是处于实验室研究阶段[9]。3.日本电镀废水处理现状n为了减少废水的处理量，日本的许多电镀学者至力于改进清洗方法和工艺，利用循环设备，离子交换器、薄膜蒸发器、反渗透等以达到回收的目的。通常所采用的处理方法为连续式氧化还原处理，然后在排放之前进行化学沉淀。沉淀后的上层清液经砂滤器过滤后澄清，调节pH值后即可排放。下层的淤泥用脱水装置压干，压干后的淤渣送到地区政府指定的场所掩埋。目前，约有20%~30%的处理系统在砂滤后增设了活性炭处理设备[10]。（1）闭路循环系统闭路循环是一种不向环境排放任何有毒、有害物质的新工艺。由于这种工艺是以资源及能源循环回收利用为中心，所以是十分经济实用的。闭路循环包括企业内系统、共同回收系统、制造厂还原系统、自然界还原系统及其子系统组成。分子系统将某种废水利用某种能量来进行回收或再利用。日本在1971年将闭路循环系统引入电镀工业。其中，回收利用的基本方是对镀件清洗工艺的改进。（2）资源化中心系统资源化中心系统是通过离子交换的方法，使清洗水循环利用以及回收有价仇金成的集中再生资源系统。王进制作所(株)的资源中心系统自1976年建成后，现每天再生2.4万吨水，用户将饱和的离子交换柱送回中心，每月需再生500个离子交换柱。（3）建立电镀工业中心日本自1960年就开始研究将许多中小型电镀厂集中起来，以方便废水共同处理等问题。但由于资金及厂地等原因，产生了很多困难。1970年在国家政府的指导和援助下，用公用的废水处理设备，建立了电镀工业中心。目前日本用于废物处理的费用占电镀制品总销售额的5~6%，今后还将继续增加。4.电镀废水处理的问题与展望电镀废水的处理技术很多，由于电镀行业生产工艺、管理水平的差异,产生的废水水质差异较大，仅使用一种废水处理方法往往有其局限性，达不到理想的效果。只有综合处理技术,实现多种处理技术集成，才能达到理想效果[2]。其次，行业发展中也存在着较大的问题，例如大部分处理方法会产生二次污染、废水分类不合理、处理成本高、废水回收利用率低、废水中有机物处理不理想、排放标准日益严格、pH值难以严格控制等众多问题[11]。在未来电镀废水处理发展过程中，工艺应采用各种污染最小化技术，以清洁生产工艺为目标，变末端治理为全过程控制。在保证产品质量的前提下，尽可能采用低毒或无毒物质。同时工艺中应尽量减少废水处理时化学药剂的使用量及减少污泥的产生量，还可以通过降低n镀液和处理液的浓度来减轻电镀废水的污染以及二次污染。尽量实现闭路循环，使水可以循环回用，减少排放量。强化管理，增强意识，节约用水。废水处理应实现从人工操作转向自动化转变，从单元处理技术像多元组合处理技术转变[12]。做好工艺改进、清洁生产同步的条件下，还需加强生产过程的环境管理。合理规划，使电镀厂点变分散为集中，实现集中电镀，集中供电、供水、供热，可以节能降耗减污；可科学组织生产调度，使生产各环节协调进行；修改不合理的操作规程，降低排污量[13]。与发达国家相比，我国目前电镀废水的治理还是相对薄弱的，加之中国水资源短缺，地区分布不平衡的特点，必须从我国实际出发，完善管理制度，选择合理的处理方法，做到社会效益、经济效益和环境效益的三统一。参考文献[1]黄其祥、胡衍华、徐凑友、黄建辉.电镀废水处理技术研究现状及展望[J].广东化工.2010.4（37）:128-130.[2]胡翔、陈建峰、李春喜.电镀废水处理技术研究现状及展望[J].新技术新工艺.2008（12）:5-10.[3]蔡玉婷.电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