电镀废水处理

电镀工厂(或车间)排出的废水和废液,如镀件漂洗水、废槽液、设备冷却水和冲洗地面水等,其水质因生产工艺而异,有的含铬,有的含镍或含镉、含氰、含酸、含碱等。废水中的金属离子有的以简单的阳离子形态存在(如Ni2+、Cu2+等),有的以酸根阴离子形式存在(如CrO厈等),有的则以复杂的络合阴离子形式存在[如Au(CN)娛、Cd(CN)厈、Cu(P2O7)愹等]。一种废水中常含有一种以上的有害成分,如氰化镀镉废水中既有氰又有镉。此外,一般镀液中常含有机添加剂。

电镀废水多有毒,危害较大。如氰可引起人畜急性中毒,致死,低浓度长期作用也能造成慢性中毒。镉可使肾脏发生病变,并会引起痛痛病。六价铬可引起肺癌、肠胃道疾病和贫血,并会在骨、脾和肝脏内蓄积。因此,电镀废水必须严格控制,妥善处理。

电镀废水的处理已有数十年历史,可分为三个阶段:第一阶段,大致在20世纪50年代前后,主要着眼于废水、废渣的处理技术。处理的主要对象为氰化物和六价铬。处理方法主要是化学沉淀法。第二阶段大致在60年代,开始注意工艺改革和综合利用,并着手处理镉和其他金属。第三阶段从70年代起,开始研究从根本上控制污染的技术,以防为主,改革电镀工艺,研究废水的闭路循环。在工艺改革上用低浓度工艺代替高浓度工艺(如低铬代替高铬镀铬),用无毒或低毒材料的电镀工艺代替有毒材料的工艺(如以无氰工艺代替有氰工艺)。目前一般用下述方法处理电镀废水:

化学法

向废水中投加药剂,使其中的有毒物质转化成为无毒物质或毒性大为降低的沉淀物。化学法包括:

中和沉淀法

如酸性废水用碱性废水或投加碱性物质进行中和,形成沉淀物。

中和混凝沉淀法

例如在离子交换法除铬工艺中,阳离子交换柱再生废液是含有重金属离子 (Zn2+、Cr3+、Fe3+等)的强酸性废液,可用去除酸根后阴离子交换柱的再生废碱液或加碱中和,使之以氢氧化物形式沉淀。如投加高分子絮凝剂可改变这种沉淀物的沉降性能和分离性能。

氧化法

如处理含氰废水时,常用次氯酸盐在碱性条件下氧化其中的氰离子,使之分解成低毒的氰酸盐,然后再进一步降解为无毒的二氧化碳和氮。

还原法

如含铬废水用亚硫酸氢钠或硫酸亚铁加石灰处理,使Cr6+还原成毒性低的Cr3+,并形成氢氧化铬沉淀。

盐法

如含铬废水用钡盐处理,使铬酸根成为铬酸钡沉淀。

铁氧体

电镀废水经过处理产生氢氧化铁或其他重金属氢氧化物沉淀,通过氧化反应使重金属转入强磁性的铁氧体结晶中。此法可用于含铬废水的处理。

化学法设备简单,投资较少,应用较广。但常留下污泥需要进一步处理,而且电镀废水分散,污泥不易集中处理和利用。

物理化学

主要包括电解法、离子交换法和膜分离法。

电解法

以处理含铬废水为例,利用可溶性铁阳极,在直流电场作用下,产生亚铁离子,在酸性条件下使废水中以CrO厈和Cr2O崼存在的Cr6+离子还原成为Cr3+离子,随着电解过程中废水pH值升高,形成Cr(OH)3沉淀。采用不同材料的阳极可处理含有其他各种金属离子的废水。电解法操作管理简单,除能够处理镀铬漂洗水外,还可以处理钝化、阳极化、磷化等漂洗水,并有成套设备;但消耗钢材、电能较多,对产生的污泥还没有妥善的处理方法。

离子交换法

利用离子交换树脂活性基团上的可交换离子(H+、Na+、OH-等),去除废水中的阳、阴离子。此法处理电镀废水不仅可回用水,还可回收金属离子溶液。这种方法已用于处理含有金、镍、铜、镉、铬等废水。近年来人工合成的专门用于处理电镀废水的弱酸、弱碱大孔树脂,可分别用于去除铬、镍和铜,以及一些金属的氰化络合阴离子(见废水离子交换处理法)。一般说来,离子交换法初次投资较大,操作管理水平要求较高,但处理效果稳定,由于能回用金属和水,是当前电镀废水实现闭路循环的主要治理方法之一。存在的主要问题是再生废液会有钠、铁、氯根等杂质离子不能直接回用于镀槽中,排入环境会造成污染。

膜分离法

利用半透膜或离子交换膜等膜材料,在外加推动力下,使废水中的溶解物和水分离浓缩,以净化废水。在膜分离法中,反渗透法用于含镍、含镉废水的浓缩处理已应用于生产。隔膜电解法用于再生镀铬废液。扩散渗析法可用于酸液回收。膜分离方法成本较高。

蒸发浓缩法

利用热源和蒸发器在常压或负压下直接浓缩废水。用这种方法处理高浓度废水比较经济,常同三级逆流漂洗、气-水喷淋,或同离子交换法联合使用。目前生产中广泛采用钛管薄膜蒸发器和蒸发釜来浓缩含铬废水、含氰废水等,也是闭路循环的主要处理流程之一。

展望电镀废水处理技术的发展前景,首先是压缩水量,普遍推广逆流漂洗和喷淋技术;其次,对化学法产生的污泥和离子交换再生废液进行综合利用,以及研制适用于处理电镀废水的各种优质树脂和膜,以及进一步研究和完善闭路循环系统,以实现资源的充分利用。

参考文章