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浅析电镀废水多组分污染物组合控制技术

2019-07-31 22:12:32

电镀工业在现代工业中有广泛且重要的应用,对于我国经济社会发展起着不可或缺的作用。与此同时,电镀也是一个高污染行业,在我国每年可排放约40亿立方米的废水、5亿吨固体废物和3000万立方米酸性气体,其中约有50%以上未达到国家污染物排放标准[1]。在电镀工序中,由于本身大量消耗各种原辅材料以及新鲜用水,产生的电镀废水中伴随着大量氰、锌、铬、酸碱等污染物。这些未经处理的废水一但进入自然环境,将会给当地生态及人体健康带来严重危害[2]。


我国电镀企业由于存在布局分散的特点,污染源亦较为分散,且存在清洁生产工艺技术水平不高、自动化专业化程度低、污染防治水平及有效治理率低等一系列问题。同时,在工艺生产过程中,由于镀种的丰富多样,涉及具体工艺环节也不尽相同,势必导致多种污染物复合排放的问题,例如不同浓度的有机氰化有机污染物与重金属离子共存排放的情况[3]。针对电镀废水的污染特点,《电镀废水治理工程技术规范》(HJ 2002-2010)强调电镀废水需分类收集、分质处理。“十二五”期间,电镀行业的清洁有序发展为我国超额完成重金属减排总额目标做出了突出贡献。“十三五”中明确提出:以钢铁、水泥、石化、有色金属、玻璃、燃煤锅炉、造纸、印染、化工、焦化、氮肥、农副食品加工、原料药制造、制革、农药、电镀等行业为重点,推进行业达标排放改造。新形势下,为了进一步响应国家号召,本次文章在系统识别电镀行业复合污染成因与治理思路的基础上,提出更为行之有效的整体解决方案。


1.电镀废水的来源及特征


由于电镀工业需要消耗大量用水,绝大部分工艺都以水作为溶剂,其废水来源大致作如下分类:(1)电镀生产过程中的镀件漂洗废水是电镀废水的主要来源之一,约占车间废水排放量的80%以上,此过程中可产生多种重金属离子、有机活性剂、稳定剂等无机有机污染物。(2)在镀液过滤过程中,残余镀液、失效或变质的废镀液、清洗镀槽产生的含高浓度污染物的废水,此部分废水虽然量较小,但各种污染物浓度高,一般需进行单独处理。(3)化验用水主要包括电镀工艺分析和废水、废气检测等化验分析用水,其水量不大,但成分较复杂,一般排入电镀混合废水系统进行统一处理后排放。(4)其他杂用水,如冲洗机械设备、车间地面等产生的废水[4]。


电镀行业虽然种类繁多工艺复杂,不同企业的电镀废水水质相差较大,但共同特征是均含有大量的重金属离子、酸、碱等污染物。常见的重金属离子污染物包括铬、铜、镍、锌、金、银以及铅等,常见的酸、碱类污染物包括硫酸、盐酸、硝酸、磷酸、氢氧化钠、碳酸钠等,此外废水中还含有一定量的有机物、氨氮等[5]。因此,针对不同类型的特征污染物,一般也将电镀废水进一步划分为:(1)高COD浓度废水;(2)含氰废水;(3)含重金属离子废水;(4)同时混合了多种污染物的综合废水。考虑电镀废水污染物的多样性,分质处理显得尤为重要,这是由于电镀废水产生过程中伴随生成的各类有机物或氨氮,可能与重金属离子发生相互作用,导致废水混合后处理难度大大增加。譬如,镀镍废水必须与含氰废水分开处理,因为镍和氰化物会形成氰化镍,氰化镍属于比较稳定的及难处理的化合物;镀铜工序中,焦磷酸盐镀铜法产生的废水一般含有氨,也需与其他含金属离子废水分开处理,否则将生成金属络合物,使金属离子难以去除[6,7]。


2.电镀废水的多组分污染控制技术


2.1 电镀废水主要处理方法


长期以来电镀行业废水的处理主要立足于重金属的无害化控制与有机质的降解。大致可分为化学法,物理化学法,生物化学法[8,9]。其中化学沉淀法应用最为广泛,主要是因其具有投资较少、工艺相对简单等一系列优点。然而该方法受影响因素较多,比如废水水质的波动、沉淀时间长短、搅拌条件、管理水平等,都会导致出水水质不够稳定,且沉淀物的分离以及污泥的二次污染都不容忽视。物理法则是通过在不改变物质化学性质情况下,根据物理性质的不同将污染物从体系中分离去除,一般常用于水中悬浮态污染物或重金属离子的分离、去除或浓缩收集,主要有吸附法、蒸发浓缩法及膜分离法等。生物化学处理法通过微生物的代谢活动降解、吸附去除水中有机或无机污染物,有着处理成本低,环境效益好,污泥较少且无二次污染的优点,有着广阔的应用前景[10]。


总体而言,不同的污水处理方法适用性不同,过于依赖单一的处理方法很难使电镀废水处理后达标排放;因此,如何在众多的处理工艺中,筛选得到处理效果好、经济成本低、操作简单、不产生二次污染,并易于实现工业化的处理工艺是今后电镀废水处理技术发展的趋势。为实现这一目标,将两种或几种优势工艺有效组合,是目前电镀废水处理技术研究的主要内容和方向,如离子交换-电沉积联用法、化学法-膜分离技术、生物膜-电解法、生物法-膜分离技术等。

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