電鍍廢水各類(lèi)污染物的來(lái)源及處理方法
1.電鍍廢水污染物的來(lái)源電鍍廢水的成分非常復雜，除含氰(CN-)廢水和酸堿廢水外，重金屬廢水是電鍍業(yè)潛在危害性極大的廢水類(lèi)別。根據重金屬廢水中所含重金屬元素進(jìn)行分類(lèi)，一般可以分為含鉻(Cr)廢水、含鎳(Ni)廢水、含鎘(Cd)廢水、含銅(Cu)廢水、含鋅(Zn)廢水、含金(Au)廢水、含銀(Ag)廢水等。
2.電鍍廢水處理方法
一般情況水的酸性強也有少量呈堿性的其中重金屬含量隨表面活性劑、光亮劑、以及生產(chǎn)工藝的不同而變化。通常鍍貴重金屬的廠(chǎng)家都做金屬回收，水也做了中水回用。通常電鍍水中鉻含量都比較高至于處理方法有下面幾種，主要是根據成本和出水要求而定方法。
化學(xué)沉淀：化學(xué)沉淀法是使廢水中呈溶解狀態(tài)的重金屬轉變?yōu)椴蝗苡谒闹亟饘倩衔锏姆椒?，包括中和沉法和硫化物沉淀法等?/p>
中和沉淀法：在含重金屬的廢水中加入堿進(jìn)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。中和沉淀法操作簡(jiǎn)單，是常用的處理廢水方法。實(shí)踐證明在操作中需要注意以下幾點(diǎn)：
(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(shí)，pH值偏高，可能有再溶解傾向，因此要嚴格控制pH值，實(shí)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(luò )合物，因此要在中和之前需經(jīng)過(guò)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。
硫化物沉淀法：加入硫化物沉淀劑使廢水中重金屬離子生成硫化物沉淀除去的方法。
與中和沉淀法相比，硫化物沉淀法的優(yōu)點(diǎn)是：重金屬硫化物溶解度比其氫氧化物的溶解度更低，而且反應的pH值在7—9之間，處理后的廢水一般不用中和。
硫化物沉淀法的缺點(diǎn)是：硫化物沉淀物顆粒小，易形成膠體;硫化物沉淀劑本身在水中殘留，遇酸生成硫化氫氣體，產(chǎn)生二次污染。為了防止二次污染問(wèn)題，英國學(xué)者研究出了改進(jìn)的硫化物沉淀法，即在需處理的廢水中有選擇性的加入硫化物離子和另一重金屬離子(該重金屬的硫化物離子平衡濃度比需要除去的重金屬污染物質(zhì)的硫化物的平衡濃度高)。由于加進(jìn)去的重金屬的硫化物比廢水中的重金屬的硫化物更易溶解，這樣廢水中原有的重金屬離子就比添加進(jìn)去的重金屬離子先分離出來(lái)，同時(shí)防止有害氣體硫化氫生成和硫化物離子殘留問(wèn)題。
螯合沉淀法：加入螯合沉淀劑(如DTCR)使其發(fā)生螯合沉淀。該方法有出水穩定達標效果好，適用條件廣，無(wú)二次污染，污泥含水率低，污泥便于回收，同時(shí)設備要求簡(jiǎn)單，實(shí)施方便等特點(diǎn)。缺點(diǎn)在于價(jià)格偏高。
氧化還原處理
化學(xué)還原法
電鍍廢水中的Cr主要以Cr6+離子形態(tài)存在，因此向廢水中投加還原劑將Cr6+還原成微毒的Cr3+后，投加石灰或NaOH產(chǎn)生Cr(OH)3沉淀分離去除?；瘜W(xué)還原法治理電鍍廢水是最早應用的治理技術(shù)之一，在我國有著(zhù)廣泛的應用，其治理原理簡(jiǎn)單、操作易于掌握、能承受大水量和高濃度廢水沖擊。根據投加還原劑的不同，可分為FeSO4法、NaHSO3法、鐵屑法、SO2法等。應用化學(xué)還原法處理含Cr廢水，堿化時(shí)一般用石灰，但廢渣多;用NaOH或Na2CO3，則污泥少，但藥劑費用高，處理成本大，這是化學(xué)還原法的缺點(diǎn)。
鐵氧體法
鐵氧體技術(shù)是根據生產(chǎn)鐵氧體的原理發(fā)展起來(lái)的。在含Cr廢水中加入過(guò)量的FeSO4，使Cr6+還原成Cr3+,Fe2+氧化成Fe3+，調節pH值至8左右，使Fe離子和Cr離子產(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式。鐵氧體法形成的污泥化學(xué)穩定性高，易于固液分離和脫水。鐵氧體法除能處理含Cr廢水外，特別適用于含重金屬離子的電鍍混合廢水。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，在國內電鍍工業(yè)中應用較多。
鐵氧體法具有設備簡(jiǎn)單、投資少、操作簡(jiǎn)便、不產(chǎn)生二次污染等優(yōu)點(diǎn)。但在形成鐵氧體過(guò)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Hg和絡(luò )合物廢水的缺點(diǎn)。
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電解法
電解法處理含Cr廢水在我國已經(jīng)有二十多年的歷史，具有去除率高、無(wú)二次污染、所沉淀的重金屬可回收利用等優(yōu)點(diǎn)。大約有30多種廢水溶液中的金屬離子可進(jìn)行電沉積。
電解法是一種比較成熟的處理技術(shù)，能減少污泥的生成量，且能回收Cu、Ag、Cd等金屬，已應用于廢水的治理。不過(guò)電解法成本比較高，一般經(jīng)濃縮后再電解經(jīng)濟效益較好。
近年來(lái)，電解法迅速發(fā)展，并對鐵屑內電解進(jìn)行了深入研究，利用鐵屑內電解原理研制的動(dòng)態(tài)廢水處理裝置對重金屬離子有很好的去除效果。另外，高壓脈沖電凝系統(HighVoltageElectrocagulationSystem)為當今世界新一代電化學(xué)水處理設備，對表面處理、涂裝廢水以及電鍍混合廢水中的Cr、Zn、Ni、Cu、Cd、CN-等污染物有顯著(zhù)的治理效果。高壓脈沖電凝法比傳統電解法電流效率提高20%—30%;電解時(shí)間縮短30%—40%;節省電能達到30%—40%;污泥產(chǎn)生量少;對重金屬去除率可達96%一99%。
溶劑萃取分離
溶劑萃取法是分離和凈化物質(zhì)常用的方法。由于液一液接觸，可連續操作，分離效果較好。使用這種方法時(shí)，要選擇有較高選擇性的萃取劑，廢水中重金屬一般以陽(yáng)離子或陰離子形式存在，例如在酸性條件下，與萃取劑發(fā)生絡(luò )合反應，從水相被萃取到有機相，然后在堿性條件下被反萃取到水相，使溶劑再生以循環(huán)利用。這就要求在萃取操作時(shí)注意選擇水相酸度。盡管萃取法有較大優(yōu)越性，然而溶劑在萃取過(guò)程中的流失和再生過(guò)程中能源消耗大，使這種方法存在一定局限性，應用受到很大的限制。
吸附法
吸附法是利用吸附劑的獨特結構去除重金屬離子的一種有效方法。利用吸附法處理電鍍重金屬廢水的吸附劑有活性炭、腐植酸、海泡石、聚糖樹(shù)脂等。
活性炭裝備簡(jiǎn)單，在廢水治理中應用廣泛，但活性炭再生效率低，處理水質(zhì)很難達到回用要求，一般用于電鍍廢水的預處理。腐植酸類(lèi)物質(zhì)是比較廉價(jià)的吸附劑，把腐植酸做成腐植酸樹(shù)脂用以處理含Cr、含Ni廢水已有成功經(jīng)驗。
有相關(guān)研究表明，殼聚糖及其衍生物是重金屬離子的良好吸附劑，殼聚糖樹(shù)脂交聯(lián)后，可重復使用10次，吸附容量沒(méi)有明顯降低。利用改性的海泡石治理重金屬廢水對Pb2+、Hg2+、Cd2+有很好的吸附能力，處理后廢水中重金屬含量顯著(zhù)低于污水綜合排放標準。另有文獻報道蒙脫石也是一種性能良好的粘土礦物吸附劑，鋁鋯柱撐蒙脫石在酸性條件下對Cr6+的去除率達到99%，出水中Cr6+含量低于國家排放標準，具有實(shí)際應用前暑。
膜分離技術(shù)
膜分離法是利用高分子所具有的選擇性來(lái)進(jìn)行物質(zhì)分離的技術(shù)，包括電滲析、反滲透、膜萃取、超過(guò)濾等。用電滲析法處理電鍍工業(yè)廢水，處理后廢水組成不變，有利于回槽使用。含Cu2+、Ni2+、Zn2+、Cr2+等金屬離子廢水都適宜用電滲析處理，已有成套設備。
反滲透法已大規模用于鍍Zn、Ni、Cr漂洗水和混合重金屬廢水處理。采用反滲透法處理電鍍廢水，已處理水可以回用，實(shí)現閉路循環(huán)。液膜法治理電鍍廢水的研究報道很多，有些領(lǐng)域液膜法已由基礎理論研究進(jìn)入到初步工業(yè)應用階段，如我國和奧地利均用乳狀液膜技術(shù)處理含Zn廢水，此外也應用于鍍Au廢液處理中。膜萃取技術(shù)是一種高效、無(wú)二次污染的分離技術(shù)，該項技術(shù)在金屬萃取方面有很大進(jìn)展。
離子交換處理法
離子交換處理法是利用離子交換劑分離廢水中有害物質(zhì)的方法，應用的離子交換劑有離子交換樹(shù)脂、沸石等等，離子交換樹(shù)脂有凝膠型和大孔型。
前者有選擇性，后者制造復雜、成本高、再生劑耗量大，因而在應用上受到很大限制。離子交換是靠交換劑自身所帶的能自由移動(dòng)的離子與被處理的溶液中的離子通過(guò)離子交換來(lái)實(shí)現的。推動(dòng)離子交換的動(dòng)力是離子間濃度差和交換劑上的功能基對離子的親和能力，多數情況下離子是先被吸附，再被交換，離子交換劑具有吸附、交換雙重作用。
這種材料的應用越來(lái)越多，如膨潤土，它是以蒙脫石為主要成分的粘土，具有吸水膨脹性好、比表面積大、較強的吸附能力和離子交換能力，若經(jīng)改良后其吸附及離子交換的能力更強。但是卻較難再生，天然沸石在對重金屬廢水的處理方面比膨潤土具有更大的優(yōu)點(diǎn)：沸石是含網(wǎng)架結構的鋁硅酸鹽礦物，其內部多孔，比表面積大，具有獨特的吸附和離子交換能力。
研究表明，沸石從廢水中去除重金屬離子的機理，多數情況下是吸附和離子交換雙重作用，隨流速增加，離子交換將取代吸附作用占主要地位。若用NaCl對天然沸石進(jìn)行預處理可提高吸附和離子交換能力。通過(guò)吸附和離子交換再生過(guò)程，廢水中重金屬離子濃度可濃縮提高30倍。沸石去除銅，在NaCl再生過(guò)程中，去除率達97%以上，可多次吸附交換，再生循環(huán)，而且對銅的去除率并不降低。
生物處理技術(shù)
由于傳統治理方法有成本高、操作復雜、對于大流量低濃度的有害污染難處理等缺點(diǎn)，經(jīng)過(guò)多年的探索和研究，生物治理技術(shù)日益受到人們的重視。隨著(zhù)耐重金屬毒性微生物的研究進(jìn)展，采用生物技術(shù)處理電鍍重金屬廢水呈現蓬勃發(fā)展勢頭，根據生物去除重金屬離子的機理不同可分為生物絮凝法、生物吸附法、生物化學(xué)法以及植物修復法。
生物絮凝法
生物絮凝法是利用微生物或微生物產(chǎn)生的代謝物進(jìn)行絮凝沉淀的一種除污方法。微生物絮凝劑是一類(lèi)由微生物產(chǎn)生并分泌到細胞外，具有絮凝活性的代謝物。一般由多糖、蛋白質(zhì)、DNA、纖維素、糖蛋白、聚氨基酸等高分子物質(zhì)構成，分子中含有多種官能團，能使水中膠體懸浮物相互凝聚沉淀。
至目前為止，對重金屬有絮凝作用的約有十幾個(gè)品種，生物絮凝劑中的氨基和羥基可與Cu2+、Hg2+、Ag+、Au2+等重金屬離子形成穩定的鰲合物而沉淀下來(lái)。應用微生物絮凝法處理廢水安全方便無(wú)毒、不產(chǎn)生二次污染、絮凝效果好，且生長(cháng)快、易于實(shí)現工業(yè)化等特點(diǎn)。此外，微生物可以通過(guò)遺傳工程、馴化或構造出具有特殊功能的菌株。因而微生物絮凝法具有廣闊的應用前景。
生物吸附法
生物吸附法是利用生物體本身的化學(xué)結構及成分特性來(lái)吸附溶于水中的金屬離子，再通過(guò)固液兩相分離去除水溶液中的金屬離子的方法。利用胞外聚合物分離金屬離子，有些細菌在生長(cháng)過(guò)程中釋放的蛋白質(zhì)，能使溶液中可溶性的重金屬離子轉化為沉淀物而去除。生物吸附劑具有來(lái)源廣、價(jià)格低、吸附能力強、易于分離回收重金屬等特點(diǎn)，已經(jīng)被廣泛應用。
生物化學(xué)法
生物化學(xué)法指通過(guò)微生物處理含重金屬廢水，將可溶性離子轉化為不溶性化合物而去除。硫酸鹽生物還原法是一種典型生物化學(xué)法。該法是在厭氧條件下硫酸鹽還原菌通過(guò)異化的硫酸鹽還原作用，將硫酸鹽還原成H2S，廢水中的重金屬離子可以和所產(chǎn)生的H2S反應生成溶解度很低的金屬硫化物沉淀而被去除，同時(shí)H2SO4的還原作用可將SO42-轉化為S2-而使廢水的pH值升高。因許多重金屬離子氫氧化物的離子積很小而沉淀。
植物修復法
植物修復法是指利用高等植物通過(guò)吸收、沉淀、富集等作用降低已有污染的土壤或地表水的重金屬含量，以達到治理污染、修復環(huán)境的目的。植物修復法是利用生態(tài)工程治理環(huán)境的一種有效方法，它是生物技術(shù)處理企業(yè)廢水的一種延伸。
利用植物處理重金屬，主要有三部分組成：
(1)利用金屬積累植物或超積累植物從廢水中吸取、沉淀或富集有毒金屬;
(2)利用金屬積累植物或超積累植物降低有毒金屬活性，從而可減少重金屬被淋濾到地下或通過(guò)空氣載體擴散;
(3)利用金屬積累植物或超積累植物將土壤中或水中的重金屬萃取出來(lái)，富集并輸送到植物根部可收割部分和植物地上枝條部分。通過(guò)收獲或移去已積累和富集了重金屬植物的枝條，降低土壤或水體中的重金屬濃度。