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        電鍍污水資源化凈化處理方法

        發布日期:2020-10-03 11:14瀏覽次數:
             電鍍是在工件表面鍍覆一層金屬,以增強工件表面的耐腐蝕性和美觀性,常用的鍍層金屬有鎳、鋅 、鉻 、銅 、銀等,對鍍層要求的處理效果不同,選用的金屬也不同。電鍍工藝應用廣泛,涵蓋了幾乎所有的工業部門。

            由于要求的鍍件功能各異,選用的電鍍液、操作方法等不同,帶人電鍍廢水中的污染物種類多樣,使得電鍍廢水的成分差異很大。這些金屬污染可能會導致癌癥、畸形、基因突變等問題,其廢水若未經處理而直接進人環境,會對生態環境及人類的健康造成嚴重危害。

            一方面,我國水資源嚴重不足,而另一方面我國年均排放的電鍍廢水高達 40億 m3。因此,有效的對電鍍廢水進行處理從而使水資源得到充分循環,對緩解我國水資源匱乏的現狀非常有幫助。

            由于電鍍廢水的排放量巨大 ,其中含有大量的重金屬資源,對其進行回收具有良好的經濟價值。

            國家在“十二五”規劃中要求把重金屬的防治擺在更緊迫、更緊要的位置,為了建設環境友好型社會,必須嚴格的控制電鍍廢水中重金屬的污染,實現電鍍廢水的達標排放。

            之前傳統的被動處理方法,實際上是難以解決電鍍廢水問題的,而從資源化角度來審視和設計新工藝、新方法 ,則勢在必行。


            1、 含重金屬的電鍍廢水的危害

            在電鍍工件的生產過程中,有兩個過程產生含重金屬的廢水, 一 是工件的表面漂洗,這個過程中產生了大量含重金屬的廢水,每噸廢水中的重金屬離子一般只有幾十毫克,濃度極低,但是水量大,還含有多種有機高分子,因此經濟、高效的處理技術并不是很多。

            另一部分電鍍廢水,則是電鍍液的殘余液、老化的電鍍液,以及廢棄的槽液等,其重金屬濃度非常高,酸性很強。這些電鍍廢水絕不能直接排放,否則對環境的污染非常嚴重,必須嚴格處理,達標排放。

            由于電鍍廢水的成分復雜,不僅僅有大量的重金屬,同時會有很多有機 以及無機的添加劑 ,如EDTA、檸檬酸、酒石酸、乙二醇、硫脲、氰化物等,會導致溶液中的化學需氧量指標(COD)遠遠高出標準。

            因此對其處理方法,也是一個挑戰。通過食物鏈,這些重金屬以及有毒添加劑會被 人 類 攝 人 ,可 能 釀 成 重 大 的 生 命 健 康 危 害事件 。

            2 、現有的含重金屬電鍍廢水的處理方法

            目前,對于含重金屬的電鍍廢水的處理有很多種方法,例如化學沉淀法、離子交換法、蒸發濃縮法 、吸附法、膜分離法、生物法等,但是這些方法各有其優勢以及不足之處。

            2 . 1 化學沉淀法

            化學沉淀法簡便、高效、適 應 性 強 ,典型的就是中和法,即通過堿性試劑的添加,使廢水中的重金屬形成氫氧化物沉淀,再通過固液分離的方法去除沉淀物。

            對于多數陽離子型的重金屬,當廢液 pH 調 節 到 1 0 以上時,重金屬才能被較完全地脫除。

            在實際的操作過程中,單純地通過加堿調節 pH使重金屬離子沉淀,其形成的固體不溶物顆粒往往呈現膠體狀、粒度很細小,不容易沉降,雖然常常添加聚丙烯酰胺類有機絮凝劑(PAM) ,但是要實現徹底的固液分離仍會較為困難 。

            常見選用石灰類堿性試劑,主要是由于石灰價格低廉,沉淀顆粒較粗大,過濾性較好,且處理后水中鹽度較低,但是其渣量卻很大;

            隨著環保要求更嚴格以及全流程系統監控觀念的推廣,近年來大多廠家都改用氫氧化鈉作沉淀劑,渣量顯著減少,但是由于鈉離子易溶于水,不容易形成結實大顆粒沉淀物脫除,因此凈化后的水中鹽度較高,限制了凈化水的高級別回用。

            為了改進重金屬離子乃至相關其他有毒有害成分的脫除效果,常伴隨添加無機絮凝劑如聚鋁 、聚鐵等,以通過高價態鋁、鐵離子的水解形成的 膠 體 粒 子 發 達 的 表 面 吸 附 能 力 ,增強脫除效果 ,此法也被稱為混凝法 ,即將化學沉淀和膠體表面吸附等多種化學作用交織在一起使用的凈化方法。

            近年來出現的一類新型水處理試劑—— 生物制劑 ,利用其中的鐵組分、微生物組分一起,在調高PH 的情況下,實現鐵的水解及微生物組分功能團的組合吸附、沉 淀 ,從而更高效地脫除水中的重金屬等有毒元素 ,該法也可歸類到混凝法中。

            此外也有采用硫化物沉淀法,由于硫化物的溶度積常數往往更低,形成的硫化沉淀物比氫氧化物更難溶于水,故其對水中可溶性重金屬離子的固化能力更強,但是其膠體粒度更細小、穩定性也更好 ,使 得 PAM助凝固液分離效果更難,直接導致其處理費用偏高,而且硫化試劑的保管和添加過程中,可能會產生劇毒硫化氫氣體,以及沉淀出的硫化物后續處理困難,所以在實際選用上一定要慎重。

            近年來,出現了高分子長鏈型硫化物試劑,利用其加長的高分子鏈來增大硫化物沉淀顆粒的粒度 ,顯著改善其固液分離的效果和便捷性,使得該法得到了較多廠家的采用,但是收集到的重金屬硫化物的安全處置仍是一個挑戰。

            有采用焚燒法進行處理的,產生的二氧化硫氣體如何安全處置也是一個問題。

            總的來說,化學沉淀法作為一種效果穩定可靠 ,工藝相對成熟的處理方法,其適用性還是很廣的,但是其缺點在于藥劑的消耗量大,處理的費用高,產生大量的重金屬廢渣屬于危險固體廢棄物,處理不當會對環境造成二次污染,要實現金屬資源的回收利用需要新添提取工藝,會導致整個工藝流程拉長,總體成本顯著增加。

            2 . 2 離子交換法

            采用離子交換樹脂材料,選擇性地回收廢水中有價值的金屬,既凈化了水,又可以提取了有價金屬 ,而且樹脂材料還可以循環使用,還特別適合于處理低濃度的電鍍廢水,可謂一舉多得的好技術。但是在實際的處理含重金屬的電鍍廢水過程中,也會遇到一些突出的難題:

            1) 處理效率相對偏低。常用的吸附柱,由于填充床層的滲液阻力,會顯著限制滲流速度,乃至凈化處理能力。對于大體積量的電鍍廢水廠家,處理能力方面是個瓶頸,增加設備則會顯著增加成本。

            2 ) 電鍍廢水中有機、無機雜質成分會顯著劣化樹脂的處理能力。如常見的鈣、鎂 、鈉等金屬離子以及高分子有機添加劑會對吸附產生干擾。

            3 ) 解吸回收得到的強酸性金屬離子溶液,要實現無害化、資 源 化 、經濟性提取處理也是一個挑戰。

            4 ) 樹脂材料的價格成本較高。選用凝膠樹脂的再生性較好,選擇性更強,但是機械性差,樹脂的膨脹率高,價格昂貴,不適用于工業化大規模生產 ,而選用大孔型樹脂,其強度高,顆粒均勻,阻力小 ,價格更低 ,但是其吸附容量受到限制 ,再生性差 。

            總體而言,離子交換樹脂對于清液的凈化處理是個好技術,但 是 在 實 際 的 操 作 應 用 過 程 中 ,受到得限制的因素也較多,比如容易受污染,即樹脂“中毒”現象,多次使用后的報廢樹脂的安全無害化處理也是一個被人們忽視但是不可避免的環境難題,實際運行中對樹脂填充床層的廢液前處理和預凈化要求高,因 此 ,樹脂凈化操作過程對技術要求很高,投 人 成 本 也 較 高 ,在工業實際運行中需要綜合考慮諸方面的限制性要素。
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