⑴ 关于电镀含镍废水处理
电镀废水的处理与回用对节约水资源以及保护环境起着至关重要的作用。本文综述了各种电镀废水处理技术的优缺点,以及一些新材料在电镀废水处理上的应用。
01 化学沉淀法
化学沉淀法是通过向废水中投入药剂,使溶解态的重金属转化成不溶于水的化合物沉淀,再将其从水中分离出来,从而达到去除重金属的目的。
化学沉淀法因为操作简单,技术成熟,成本低,可以同时去除废水中的多种重金属等优点,在电镀废水处理中得到广泛应用。
1.碱性沉淀法
碱性沉淀法是向废水中投加NaOH、石灰、碳酸钠等碱性物质,使重金属形成溶解度较小的氢氧化物或碳酸盐沉淀而被去除。该法具有成本低、操作简单等优点,目前被广泛使用。
但是碱性沉淀法的污泥产量大,会产生二次污染,而且出水pH偏高,需要回调pH。NaOH由于产生污泥量相对较少且易回收利用,在工程上得到广泛应用。
2.硫化物沉淀法
硫化物沉淀法是通过投加硫化物(如Na2S、NariS等)使废水中的重金属形成溶度积比氢氧化物更小的沉淀,出水pH在7~9,无需回调pH即可排放。
但是硫化物沉淀颗粒细小,需要添加絮凝剂辅助沉淀,使处理费用增大。硫化物在酸性溶液中还会产生有毒的HS气体,实际操作起来存在局限性。
3.铁氧体法
铁氧体法是根据生产铁氧体的原理发展起来的,令废水中的各种重金属离子形成铁氧体晶体一起沉淀析出,从而净化废水。该法主要是通过向废水中投加硫酸亚铁,经过还原、沉淀絮凝,最终生成铁氧体,因其设备简单、成本低、沉降快、处理效果好等特点而被广泛应用。
pH和硫酸亚铁投加量对铁氧体法去除重金属离子的影响,确定镍、锌、铜离子的最佳絮凝pH分别为8.00~9.80、8.00~10.50和10.00,投加的亚铁离子与它们摩尔比均为2~8,而六价铬的最佳还原pH为4.00~5.50,最佳絮凝pH则为8.00~10.50,最佳投料比为20。出水的镍含量小于0.5mg/L,总铬含量小于1.0mg/L,锌含量小于1.0mg/L,铜含量小于0.5mg/L,达到《电镀污染物排放标准》(GB21900—2008)中“表2”的要求。
化学沉淀法的局限性
随着污水排放标准的提高,传统单一的化学沉淀法很难经济有效地处理电镀废水,常常与其他工艺组合使用。
采用铁氧体-CARBONITE(一种具有物理吸附与离子交换功能的材料)联合工艺处理Ni含量约为4000mg/L的高浓度含镍电镀废水:先以铁氧体法控制pH为11.0,在Fe/Fe。摩尔比O.55,FeSO4·7H2O/Ni质量比21,反应温度35℃的条件下搅拌反应15min,出水Ni平均浓度从4212.5mg/L降至6.8mg/L,去除率达99.84%;然后采用CARBONITE处理,在CARBONITE投加量1.5g/L,pH=6.5,温度35℃的条件下反应6h,Ni去除率可达96.48%,出水Ni浓度为0.24mg/L,达到GB21900-2008中的“表2”标准。
采用高级Fenton一化学沉淀法处理含螯合重金属的废水,使用零价铁和过氧化氢降解螯合物,然后加碱沉淀重金属离子,不仅可以去除镍离子(去除率最高达98.4%),而且可以降低COD化学需氧量。
02 氧化还原法
1.化学氧化法
化学氧化法在处理含氰电镀废水上的效果尤为明显。该方法把废水中的氰根离子(CN一)氧化成氰酸盐(CNO-),再将氰酸盐(CNO-)氧化成二氧化碳和氮气,可以彻底解决氰化物污染问题。
常用的氧化剂包括氯系氧化剂、氧气、臭氧、过氧化氢等,其中碱性氯化法应用最广。采用Fenton法处理初始总氰浓度为2.0mg/L的低浓度含氰电镀废水,在反应初始pH为3.5,H202/FeSO4摩尔比为3.5:1,H202投加量5.0g/L,反应时间60min的最佳条件下,氰化物的去除率可达93%,总氰浓度可降至0_3mg/L。
2.化学还原法
化学还原法在电镀废水处理中主要针对含六价铬废水。该方法是在废水中加入还原剂(如FeSO、NaHSO3、Na2SO3、SO2、铁粉等)把六价铬还原为三价铬,再加入石灰或氢氧化钠进行沉淀分离。上述铁氧体法也可归为化学还原法。
该方法的主要优点是技术成熟,操作简单,处理量大,投资少,在工程应用中有良好的效果,但是污泥量大,会产生二次污染。采用硫酸亚铁作为还原剂,处理80t/d的含总铬7O~80mg/L的电镀废水,出水总铬小于1.5mg/L,处理费用为3.1元/t,具有很高的经济效益。
以焦亚硫酸钠为还原剂处理含80mg/L六价铬、pH为6~7的电镀废水,出水六价铬浓度小于0.2mg/L。
03 电化学法
电化学法是指在电流的作用下,废水中的重金属离子和有机污染物经过氧化还原、分解、沉淀、气浮等一系列反应而得到去除。
该方法的主要优点是去除速率快,可以完全打断配合态金属链接,易于回收利用重金属,占地面积小,污泥量少,但是其极板消耗快,耗电量大,对低浓度电镀废水的去除效果不佳,只适合中小规模的电镀废水处理。
电化学法主要有电凝聚法、磁电解法、内电解法等。
电凝聚法是通过铁板或者铝板作为阳极,电解时产生Fe2+、Fe或Al,随着电解的进行,溶液碱性增大,形成Fe(OH)2、Fe(OH)3或AI(OH)3,通过絮凝沉淀去除污染物。
由于传统的电凝聚法经过长时间的操作,会使电极板发生钝化,近年来高压脉冲电凝聚法逐渐替代传统的电混凝法,它不仅克服了极板钝化的问题,而且电流效率提高20%~30%,电解时间缩短30%~40%,节省电能30%~40%,污泥产生量少,对重金属的去除率可达96%~99%。
采用高压脉冲电絮凝技术处理某电镀厂的电镀废水,Cu2十、Ni2、CN一和COD的去除率分别达到99.80%、99.70%、99.68%和67.45%。
电混凝法通常也与其他方法结合使用,利用电凝聚法和臭氧氧化法联合处理电镀废水,以铁和铝做极板,出水六价铬、铁、镍、铜、锌、铅、TOC(总有机碳)、COD的去除率分别为99.94%、100.00%、95.86%、98.66%、99.97%、96.81%、93.24%和93.43%。
近年来内电解法受到广泛关注。内电解法利用了原电池原理,一般向废水中投加铁粉和炭粒,以废水作为电解质媒介,通过氧化还原、置换、絮凝、吸附、共沉淀等多种反应的综合作用,可以一次性去除多种重金属离子。
该方法不需要电能,处理成本低,污泥量少。通过静态试验研究了铁碳微电解法对模拟电镀废水的COD及铜离子的去除效果,去除率分别达到了59.01%和95.49%。然而,采用微电解反应柱研究连续流的运行结果显示,14d后微电解出水的COD去除率仅为10%~15%,铜的去除率降低至45%~50%之间,可见需要定期更换填料或对填料进行再生。
04 膜分离技术
膜分离技术主要包括微滤(MF)、超滤(UF)、纳滤(NF)、反渗透(RO)、电渗析(ED)、液膜(Lv)等,利用膜的选择透过性来对污染物进行分离去除。
该方法去除效果好,可实现重金属回收利用和出水回用,占地面积小,无二次污染,是一种很有发展前景的技术,但是膜的造价高,易受污染。
对膜技术在电镀废水处理中的应用和效果进行了分析,结果表明:结合常规废水处理工艺与膜生物反应器(MBR)组合工艺,电镀废水被处理后的水质达到排放标准;电镀综合废水经UF净化、RO和NF两段脱盐膜的集成工艺处理后,水质达到回用水标准,RO和NF产水的电导率分别低于100gS/cm和1000gS/cm,COD分别约为5mg/L和10mg/L;镀镍漂洗废水通过RO膜后,镍的浓缩高达25倍以上,实现了镍的回收,RO产水水质达到回用标准。
投资与运行费用分析表明:工程运行1年多即可收回RO浓缩镍的设备费用。
液膜法并不是采用传统的固相膜,而是悬浮于液体中很薄的一层乳液颗粒,是一种类似溶剂萃取的新型分离技术,包括制膜、分离、净化及破乳过程。
美籍华人黎念之(NormanN.Li)博士发明了乳状液膜分离技术,该技术同时具有萃取和渗透的优点,把萃取和反萃取两个步骤结合在一起。乳化液膜法还具有传质效率高、选择性好、二次污染小、节约能源和基建投资少的特点,对电镀废水中重金属的处理及回收利用有着良好的效果。
05 离子交换法
离子交换法是利用离子交换剂对废水中的有害物质进行交换分离,常用的离子交换剂有腐殖酸物质、沸石、离子交换树脂、离子交换纤维等。离子交换的运行操作包括交换、反洗、再生、清洗四个步骤。
此方法具有操作简单、可回收利用重金属、二次污染小等特点,但离子交换剂成本高,再生剂耗量大。
研究强酸性离子交换树脂对含镍废水的处理工艺条件及镍回收方法。结果表明:pH为6~7有利于强酸性阳离子交换树脂对镍离子的去除。离子交换除镍的适宜温度为30℃,适宜流速为15BV/h(即每小时l5倍树脂床体积)。适宜的脱附剂为10%盐酸,脱附液流速为2BV/h。前4.6BV脱附液可回用于配制电镀槽液,平均镍离子质量浓度达18.8g/L。
Mei.1ingKong等研究了CHS—l树脂对cr(VI)的吸附能力,发现Cr(VI)在低浓度时,树脂的交换吸附率是由液膜扩散和化学反应控制的。CHS一1树脂对Cr(VI)的最佳吸附pH为2~3,在298K下其饱和吸附能力为347.22mg/g。CHS一1树脂可以用5%的氢氧化钠溶液和5%氯化钠溶液来洗脱,再生后吸附能力没有明显的下降。
使用钛酸酯偶联剂将1一Fe203与丙烯酸甲酯共聚,在碱性条件下进行水解,制备出磁性弱酸阳离子交换树脂NDMC一1。
通过对重金属Cu的吸附研究发现,NDMC—l树脂粒径较小、外表面积大,因而具有较快的动力学性能。具体联系污水宝或参见http://www.dowater.com更多相关技术文档。
06 蒸发浓缩法
蒸发浓缩法是通过加热对电镀废水进行蒸发,使液体浓缩达到回用的效果。一般适用于处理含铬、铜、银、镍等重金属浓度高的废水,用其处理浓度低的重金属废水时耗能大,不经济。
在处理电镀废水中,蒸发浓缩法常常与其他方法一起使用,可实现闭路循环,效果不错,比如常压蒸发器与逆流漂洗系统联合使用。蒸发浓缩法操作简单,技术成熟,可实现循环利用,但是浓缩后的干固体处置费用大,制约了它的应用,目前一般只作为辅助处理手段。
07 生物处理技术
生物处理法是利用微生物或者植物对污染物进行净化,该方法运行成本低,污泥量少,无二次污染,对于水量大的低浓度电镀废水来说是不二之选。生物法主要包括生物絮凝法、生物吸附法、生物化学法和植物修复法。
1.生物絮凝法
生物絮凝法是一种利用微生物或微生物产生的代谢物进行絮凝沉淀来净化水质的方法。微生物絮凝剂是一类由微生物产生并分泌到细胞外、具有絮凝活性的代谢物,能使水中胶体悬浮物相互凝聚、沉淀。
生物絮凝剂与无机絮凝剂和合成有机絮凝剂相比,具有处理废水安全无毒、絮凝效果好、不产生二次污染等优点,但其存在活体生物絮凝剂不易保存,生产成本高等问题,限制了它的实际应用。目前大部分生物絮凝剂还处在探索研究阶段。
生物絮凝剂可以分为以下三类:
(1) 直接利用微生物细胞作为絮凝剂,如一些细菌、放线菌、真菌、酵母等。
(2) 利用微生物细胞壁提取物作为絮凝剂。微生物产生的絮凝物质为糖蛋白、黏多糖、蛋白质等高分子物质,如酵母细胞壁的葡聚糖、Ⅳ-乙酰葡萄糖胺、丝状真菌细胞壁多糖等都可作为良好的生物絮凝剂。
(3) 利用微生物细胞代谢产物的絮凝剂。代谢产物主要有多糖、蛋白质、脂类及其复合物等。
近年来报道的生物絮凝剂主要为多糖类和蛋白质类,前者有ZS一7、ZL—P、H12、DP。152等,后者有MBF—W6、NOC—l等。陶颖等]利用假单胞菌Gx4—1胞外高聚物制得的絮凝剂对cr(Ⅳ)进行了絮凝吸附研究。
其研究结果表明,在适宜条件下Or(Ⅳ)的去除率可达51%。研究枯草芽孢杆菌NX一2制备的生物絮凝剂v一聚谷氨酸(T-PGA)对电镀废水的处理效果,实验证明,T-PGA能有效地去除Cr3+、Ni等重金属离子。
2.生物吸附法
生物吸附法是利用生物体自身的化学结构或成分特性来吸附水中的重金属,然后通过固液分离,从水中分离出重金属。
可以从溶液中分离出重金属的生物体及其衍生物都叫做生物吸附剂。生物吸附剂主要有生物质、细菌、酵母、霉菌、藻类等。该方法成本低,吸附和解析速率快,易于回收重金属,具有选择性,前景广阔。
研究各种因素对枯草芽胞杆菌吸附电镀废水中Cd效果的影响,结果表明:pH为8、吸附剂用量为10g/L(湿重)、搅拌转数为800r/min、吸附时间为10min的条件下,废水中镉的去除率达93%以上。
吸附镉后的枯草芽胞杆菌细胞膨大,色泽变亮,细胞之间相互粘连。Cd2+与细胞表面的钠进行了离子交换吸附。
壳聚糖是一种碱性天然高分子多糖,由海洋生物中甲壳动物提取的甲壳素经过脱乙酰基处理而得到,可以有效地去除电镀废水中的重金属离子。
通过乳化交联法制备了磁性二氧化硅纳米颗粒组成的壳聚糖微球,然后用乙二胺和缩水甘油基三甲基氯化反应的季铵基团改性,所得生物吸附剂具有很高的耐酸性和磁响应。
用它来去除酸性废水中的cr(VI),在pH为2.5、温度为25℃的条件下,最大吸附能力为233.1mg/g,平衡时间为40~120min[取决于初始Cr(VI)的浓度。使用0.3mol/LNaOH和0.3mol/LNaC1的混合液进行吸附剂再生,解吸率达到95.6%,因此该生物吸附剂具有很高的重复使用性。
3.生物化学法
生物化学法是指微生物直接与废水中的重金属进行化学反应,使重金属离子转化为不溶性的物质而被去除。
从电镀废水中筛选分离出3株可以高效降解自由氰根的菌种,在最佳条件下可以将80mg/L的CN一去除到0.22mg/L。研究发现,有许多可以将cr(VI)还原成低毒cr(III)的微生物,如无色杆菌、土壤细菌、芽孢杆菌、脱硫弧菌、肠杆菌、微球菌、硫杆菌、假单胞菌等,其中除了大肠杆菌、芽孢杆菌、硫杆菌、假单胞菌等可以在好氧条件下还原Cr(VI),其余大部分菌种只能在厌氧条件下还原cr(VI)。
R.S.Laxman等发现灰色链霉菌能在24~48h内把cr(VI)还原成cr(III),并能够将cr(III)显著地吸收去除。中科院成都生物研究所的李福、吴乾菁等从电镀污泥、废水及下水道铁管内分离筛选出35株菌种,并获得了SR系列复合功能菌,该功能菌具有高效去除Cr(VI)和其他重金属的功效,并在此基础上进行了工程应用,取得较好的效果。
4.植物修复法
植物修复法是利用植物的吸收、沉淀、富集等作用来处理电镀废水中的重金属和有机物,达到治理污水、修复生态的目的。
该方法对环境的扰动较少,有利于环境的改善,而且处理成本低。人工湿地在这方面起着重要的作用,是一种发展前景广阔的处理方法。
李氏禾是一种可富集金属的水生植物,在去除水中重金属方面具有很大的潜力。在人工湿地种植了李氏禾,用以处理含铬、铜、镍的电镀废水,使它们的含量分别降低了84.4%、97.1%和94_3%。当水力负荷小于0.3m/(m2·d1时,出水中的重金属浓度符合电镀污染物排放标准的要求;当进水铬、铜和镍的浓度为5、10和8mg/L时,仍能达标排放。
可见用李氏禾处理中低浓度的电镀废水是可行的。质量平衡表明,铬、铜和镍大部分保留在人工湿地系统的沉积物中。
08 吸附法
吸附法是利用比表面积大的多孔性材料来吸附电镀废水中的重金属和有机污染物,从而达到污水处理的效果。
活性炭是使用最早、最广的吸附剂,可以吸附多种重金属,吸附容量大,但是活性炭价格昂贵,使用寿命短,需要再生且再生费用不低。一些天然廉价材料,如沸石、橄榄石、高岭土、硅藻土等,也具有较好的吸附能力,但由于各种原因,几乎没有得到工程应用。
以沸石作为吸附剂处理电镀废水,发现在静态条件下,沸石对镍、铜和锌的吸附容量分别达到5.9、4.8和2.7mg/g.先以磁性生物炭去除电镀废水中的Cr(vI),
然后通过外部磁场分离,使得cr(VI)的去除率达到97.11%。而在10rain的磁选后,浊度由4075NTU降至21.8NTU。其研究还证实了吸附过程后,磁性生物炭仍保留原来的磁分离性能。近年来又研制开发了一些新型吸附材料,如文中提到的生物吸附剂以及纳米材料吸附剂。
纳米技术是指在1~100nm尺度上研究和应用原子、分子现象,由此发展起来的多学科交叉、基础研究与应用紧密联系的科学技术。纳米颗粒由于具有常规颗粒所不具备的纳米效应,因而具有更高的催化活性。
纳米材料的表面效应使其具有高的表面活性、高表面能和高的比表面积,所以纳米材料在制备高性能吸附剂方面表现出巨大的潜力。雷立等l采用温和水热法一步快速合成了钛酸盐纳米管(TNTs),并应用于对水中重金属离子Pb(II)、cd(II)和Cr(III)的吸附。
结果表明:pH=5时,初始浓度分别为200、100和50mg/L的Pb(II)、Cd(II)和Cr(III)在TNTs上的平衡吸附量分别为513.04、212.46和66.35mg/L,吸附性能优于传统吸附材料。纳米技术作为一种高效、节能环保的新型处理技术,得到人们的广泛认同,具有很大的发展潜力。
09 光催化技术
光催化处理技术具有选择性小、处理效率高、降解产物彻底、无二次污染等特点。
光催化的核心是光催化剂,常用的有TiO2、ZnO、WO3、SrTiO3、SnO2和Fe2O3。其中TiO2具有化学稳定性好、无毒、兼具氧化和还原作用等诸多特点。TiO:在受到一定能量的光照时会发生电子跃迁,产生电子一空穴对。
光生电子可以直接还原电镀废水中的金属离子,而空穴能将水分子氧化成具有强氧化性的OH自由基,从而把很多难降解的有机物氧化成为COz、H:0等无机物,被认为是最有前途、最有效的水处理方法之一。
以悬浮态的TiO2为催化剂,在紫外光的作用下对络合铜废水进行光催化反应。结果表明:当TiO2投加量为2g/L,废水pH=4时,在300W高压汞灯照射下,载入60mL/min的空气反应40rain,对120mg/LEDTA络合铜废水中Cu(II)与COD的去除率分别达到96.56%和57.67%。实施了“物化一光催化一膜”处理电镀废水的工程实例,出水COD去除率达到70%以上,同时TiO2光催化剂可重复使用。
膜法的引入可大大提高水质,使处理后水质达到中水回用标准,提高了电镀废水的资源化利用率,回用率达到85%以上,大大节约了成本。然而光催化技术在实际应用中受到了很多的限制,如重金属离子在光催化剂表面的吸附率低,催化剂的载体不成熟,遇到色度大的废水时处理效果大幅下降,等等。不过光催化技术作为高效、节能、清洁的处理技术,将会有很大的应用前景。
10 重金属捕集剂
重金属捕集剂又叫重金属螯合剂,它能与废水中的绝大部分重金属离子产生强烈的螯合作用,生成的高分子螯合盐不溶于水,通过分离就可以去除废水中的重金属离子。
重金属捕集剂处理后的重金属废水中剩余的重金属离子浓度大部分都能达到国家排放标准。以二硫代氨基甲酸盐重金属离子捕集剂XMT探讨了不同因素对Cu的捕集效果,对Cu去除率在99%以上,出水Cu浓度小于0.05mg/L,出水远低于GB21900-2008的“表3”标准。
选取3种市售重金属捕集剂对实际电镀废水中的Cu2+、Zn2+、Ni进行同步深度处理,发现三聚硫氰酸三钠(简称TMT)对Cu的去除效果最为显著,投加量少且效果稳定,但对Ni的去除效果较差。甲基取代的二硫代氨基甲酸钠(以Me2DTC表示)的适用性最强,对3种重金属离子均具有良好的去除效果,可达到GB21900-2008中的“表3”排放标准,且在DH=9.70时处理效果最佳。至于乙基取代的二硫代氨基甲酸钠(Et2DTC),对Ni的去除效果不佳。
重金属捕集剂因高效、低能、处理费用相对较低等特点而有很大的实用性。
结语
电镀废水成分复杂,应尽量分工段处理。在选择处理方法时,应充分考虑各种方法的优缺点,加强各种水处理技术的综合应用,形成组合工艺,扬长避短。
重金属具有很大的回收价值且毒性大,在电镀废水处理过程中应多使用重金属回收利用的工艺,尽可能地减少排放。
基于化学沉淀法污泥产量大,电化学法能耗高,膜分离技术的膜组件造价高且易受污染等诸多问题,就现有电镀废水处理技术而言,应向着节能、高效、无二次污染的方向改进。
同时可与计算机技术相结合,实现智能化控制。还可结合材料学、生物学等学科,开发出更适合处理电镀废水的新型材料。
⑵ 电镀废水排放标准
目前最新电镀废水排放标准为《电镀污染物排放标准》(GB21900-2008),该标准适用范围如下:
1、适用于现有电镀企业水污染物排放管理、大气污染物排放管理;
2、适用于电镀企业建设项目的环评、环保设施设计、竣工环保验收以及投产后的水、大气污染物排放管理;
3、适用于阳极氧化表面处理工艺设施;
4、适用于法律允许的污染物排放行为。
排放标准的相应要求,如下所述:现有企业自2010年7月1日起执行表2规定的水污染物排放限值新建企业自2008年8月1日起执行表2规定的水污染物排放限值
法律依据:《中华人民共和国环境保护法》 第四条 保护环境是国家的基本国策。国家采取有利于节约和循环利用资源、保护和改善环境、促进人与自然和谐的经济、技术政策和措施,使经济社会发展与环境保护相协调。
⑶ 电镀废水的来源和特点
金属表面处理废水的来源
一、金属表面处理
金属表面处理包括表面处理前的清理、回电镀、钝化答膜保护、机械加工及涂料覆盖等,主要以电镀为主。
二、电镀废水的分类
从电镀生产工艺可将电镀废水分为前处理废水、镀层漂洗废水、后处理废水以及废镀液、废退镀液等四类。
电镀废水的特性
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⑷ 电镀废水中含重金属废水的来源主要是那些
电镀生产工艺复杂,工序繁多。含重金属电镀废水的来源主要有以下几方面:
1)前处理废水。电镀普遍采用盐酸、硫酸进行除锈、除氧皮及浸蚀处理,工件基体重金属离子溶解在清洗液;
2)电镀工艺过程(包括学抛光和电学抛光)各工序清洗水。清洗水含有重金属盐类、表面活性剂、络合物和光亮剂等。清洗废水占电镀废水的绝大部分;
3)废弃电镀液。长期使用的镀液,杂质不断积累,当难以去除时,不得不将一部分或全部废弃;学镀液超过使用周期也会形成含重金属废液;
4)其他废液。包括不合格的工件退镀、镀液分析、清洗滤芯、清洗生产场地、废气治理的废液及各种设备的“跑、冒、滴、漏造成的废水。
重金属电镀废水
现代医学研究表明,一些重金属离子进入人体会使人致癌、致畸、致染色体突变,潜伏期可达数十年,一旦发病后果不堪设想,有人把重金属危害形容为“慢刀子人”,是“生物定时炸弹”。
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⑸ 电镀污水处理毕业设计
我最近也要在做的,我们讨论下:
电镀废水文献综述
设计要求:(1)水质:铜离子30mg/L,六价铬25mg/L,锌离子12mg/L,镍离子16mg/L,氰8mg/L,其他微量,铅等,Ph4.5
(2)处理要求:执行《污水综合排放标准》(GB8978-1996)一级标
中文摘要: 电镀行业的废水量在整个工业系统废水中虽然所占比重较小,但电镀废水含有氰化物、酸、碱以及六价铬、铜、镍、锌、镉等金属污染物,对环境有严重的危害,因此,国内外对这类废水积极的展开了治理方法的研究与应用。本文在吸取微电解和生物吸附处理重金属离子废水的优点以及已有实验对单一重金属离子废水进行处理的基础上,确定了使用微电解—生物膜复合工艺对实际电镀废水进行处理。
关键词:含铬废水 处理 还原
英文摘要: The plating wastewater with cyanide, acid, alkali and heavy metal ions such as chromium, copper, nickel, zinc, cadmium etc. has appeared to be environmental serious damage despite its small quantity proportion in all through the instrial wastewater. For the moment, the research and application of the wastewater treatment has commenced forwardly in domestic and overseas. In this paper, micro-electrolysis and biological lessons Absorption of Heavy Metal Ions wastewater treatment, as well as have the experimental advantage of heavy metal ions on a single wastewater treatment on the basis of determining the use of micro-electrolysis – biofilm composite plating process on the actual wastewater treatment.
Keywords: Electroplating wastewater, treatment,restore
铬在水环境中的存在形态主要是三价铬(Cr(Ⅲ)和六价铬(Cr(Ⅵ)),它们在水体中的迁移转化有一定的规律性。Cr(Ⅲ)主要被吸附在固体物质上面而存在于沉积物中;Cr(Ⅵ)多溶于水中,而且是稳定的,只有在厌氧的情况下,才还原为Cr(Ⅲ)。铬的毒性与其存在状态有关,通常认为Cr(Ⅵ)的毒性远比Cr(Ⅲ)大[1]。在电镀含铬废水中,Cr(Ⅵ)是主要的特征污染物。
1 Cr(Ⅵ)污染的来源
Cr(Ⅵ)化合物,是冶金工业、金属加工电镀、制革、颜料、纺织品生产、印染以及化工等行业必不可少的原料,这些工业分布点多面广,每天排放出大量含铬废水,这些废水的排放可造成水体和土壤的污染直接影响人类饮用水的卫生状况。WHO所规定的饮用水中Cr(Ⅵ)的含量标准为1~2μmol/L[2],国内有不少地方的饮用水由于受到工业废水的污染或因地质背景所致使生活饮用水中Cr(Ⅵ)含量严重超标。
2 含Cr(VI)污水的处理技术
通过查资料,电镀工业含铬废水的处理最常用的方法有还原法、电解法,工艺成熟,运行效果好。但是近来又有很多其他的方法被研究出来,综合比较会发现这些方法也各有优缺点。作为新方法,他们自有借鉴之处。
2.1还原沉淀法
化学沉淀法处理电镀含Cr(Ⅵ)废水,一种是通过还原法,把Cr(Ⅵ)还原成Cr(Ⅲ),然后沉淀;另一种是用钡盐,使铬酸根生成铬酸钡沉淀。袁智斌[3]通过建调节池,使含铬废水经调节池后进入还原池,在还原池通过加H2SO4控制pH值在2.5~3投加NaHSO3,将Cr(Ⅵ)还原成Cr(Ⅲ),并在反应池通过投加NaOH形成Cr(OH)3沉淀。窦秀冬等[4]通过研究比较,发现通过还原-沉淀法Cr去除率均达到99%以上,MgO的铬泥沉降性能非常优越,NaOH和CaO中掺入部分MgO可以较大地改善所生成铬泥的性能,最佳投药量以投加后pH≈8.3为宜。郑新卿[5]对还原-沉淀法处理含铬废水工艺步骤、固-液分离后的上清液和沉降污泥Cr(Ⅵ)含量以及Cr(Ⅲ)-Cr(Ⅵ)之间的形态转化相关性进行研究和分析,提出要特别注意控制含铬污水中铬反弹及全过程处理的完整性。
2.2电解法沉淀过滤
1.工艺流程概况
电镀含铬废水首先经过格栅去除较大颗粒的悬浮物后自流至调节池, 均衡水量水质, 然后由泵提升至电解槽电解,在电解过程中阳极铁板溶解成亚铁离子,在酸性条件下亚铁离子将六价铬离子还原成三价铬离子,同时由于阴极板上析出氢气,使废水pH 值逐步上升,最后呈中性。此时Cr3+ 、Fe3+ 都以氢氧化物沉淀析出,电解后的出水首先经过初沉池,然后连续通过(废水自上而下)两级沉淀过滤池。一级过滤池内有填料:木炭、焦炭、炉渣;二级过滤池内有填料:无烟煤、石英砂。污水中沉淀物由过滤池填料过滤、吸附,出水流入排水检查井。而后通过泵进入循环水池作为冷却用水。过滤用的木炭、焦炭、无烟煤、炉渣定期收集在锅炉房掺烧。
2.主要设备
调节池1座;初沉池1座、沉淀过滤池2座;循环水池1 座;电源控制柜、电解槽、电解电源、电解电压1套;水泵5台。
3.结果与分析
某电镀厂电镀废水处理设备在正常工况条件下,间隔不同的时间多次取样。
电镀含铬废水采用电解法沉淀过滤工艺处理后全部回用,过滤池内填料定期集中于锅炉房掺烧,达到了综合治理电镀含铬废水的目的。
该处理技术虽然运行可靠,操作简单,但应注意几个方面:
a)需要定期更换极板;
b)在一定的酸性介质中,氢氧化铬有被重新溶解的可能;
c)沉淀过滤池内的填料必须定期处理,焚烧彻底,否则会引起二次污染。由此可见,对处理设施加强管理非常重要。
4.结论
1)该处理工艺对电镀含铬废水治理彻底,过滤池内填料定期统一处理,不会引起二次污染;处理后清水全部回用,可节省水资源,具有明显的经济效益。
2)该工艺投资较小,技术成熟,运行稳定可靠,操作方便,易于管理,适应于不同规模的电镀生产企业。
2.3吸附法
吸附法是利用多孔性固态物质吸附水中污染物来处理废水的一种常用方法。吸附法的关键技术是吸附剂的选择,目前工业应用中最常用的吸附剂是活性炭,活性炭吸附容量大,对Cr(Ⅵ)阳离子也具有较强还原作用[6],用20%硫酸溶液浸泡后,Cr(Ⅵ)去除率达91.6%,易于再生[7]。Valix等[8]研究了活性炭表面的杂环原子(如S、N、O、H等)以及活性炭的结构特性对吸附Cr(Ⅵ)的影响,认为杂环原子辅助活性炭起还原剂作用,提高活性炭吸附铬酸根离子,此外提高活性炭的总表面积有助于提高吸附容量和取出Cr(Ⅵ)。
活性炭虽然性能优良,但我国活性炭产量少,价格较昂贵,限制了它们在一些经济不发达地区和一些行业的使用,因此,又开发出来了许多类型的吸附剂,一类是利用工农业废弃物做吸附剂,以废治废,不仅吸附效果好,还具有价格低,来源广的优点。李鑫金等[9]用活化赤泥处理含铬废水,处理含Cr(III)浓度在300 mg/L以下废水,去除率可达99%以上;处理含Cr(Ⅵ)废水,先加入硫酸亚铁还原,同样可使Cr(Ⅵ) 浓度在300 mg/L以下废水处理后达到国家标准。马少健等[10]利用钢渣吸附Cr(III),去除率可达99%以上,同时可去除废水中94%以上的Pb2+。蒋艳红等[11]研究了高炉渣对铬离子的吸附特性,在pH4~12范围内高炉渣对Cr(III)去除率可达97%以上,对Cr(Ⅵ)需加硫酸亚铁还原再处理。Hu等[12]研究了磁赤铁矿纳米颗粒吸附Cr(Ⅵ),吸附容量可与活性炭相比,不受其他共存离子的影响,易于再生,可用于回收废水中的Cr(Ⅵ)。程永华等[13]研究了壳聚糖高效吸附含铬废水,在强酸下壳聚糖对Cr(Ⅵ)吸附速度较快,在弱酸下壳聚糖对Cr(Ⅲ)吸附有利,通过控制pH值分段吸附,可有效除去废水中的铬含量。
另一类是用改性材料作为吸附剂,由于一些天然材料(或废弃物)的吸附效果不理想,许多学者就对它们进行改性,目前有许多这方面的报道。韩毅等[14]以氯化铁为改性剂制得改性赤泥,任乃林等[15]用木屑经酸化、与8-羟基喹啉金属络合剂浸泡处理制得改性木屑,马小隆等[16]用无机酸对钙基膨润土进行活化改性,Li等[17]用氯化铁改性汽爆秸秆吸附Cr(Ⅲ),隋国舜等[18]研究了低聚合羟基铁离子-蛭石复合体对Cr(Ⅵ)的吸附,结果都表明了改性后的吸附剂对Cr(Ⅵ)吸附能力明显提高,废水中Cr(Ⅵ)去除能力更强。
2.4其他国内外含铬废水处理方法的研究进展
1.1 生物法
生物法治理含铬废水,国内外都是近年来开始的。生物法是治理电镀废水的高新生物技术,适用于大、中、小型电镀厂的废水处理,具有重大的实用价值,易于推广。国内外对SRB菌(硫酸盐还原菌)、SR系列复合功能菌、SR复合能菌、脱硫孤菌、脱色杆菌(Bac.Dechromaticans)、生枝动胶菌(Zoolocaramigera)、酵母菌、含糊假单胞菌、荧光假单胞菌、乳链球菌、阴沟肠杆菌、铬酸盐还原菌等进行研究,从过去的单一菌种到现在多菌种的联合使用,使废水的处理从此走向清洁、无污染的处理道路。将电镀废水与其它工业废弃物及人类粪便一起混合,用石灰作为凝结剂,然后进行化学—凝结—沉积处理。研究表明,与活性的淤泥混合的生物处理方法,能除去Cr6+和Cr3+,NO3氧化成NO3-.已用于埃及轻型车辆公司的含铬废水的处理。
生物法处理电镀废水技术,是依靠人工培养的功能菌,它具有静电吸附作用、酶的催化转化作用、络合作用、絮凝作用、包藏共沉淀作用和对pH值的缓冲作用。该法操作简单,设备安全可靠,排放水用于培菌及其它使用;并且污泥量少,污泥中金属回收利用;实现了清洁生产、无污水和废渣排放。投资少,能耗低,运行费用少。
1.2 膜分离法
膜分离法以选择性透过膜为分离介质,当膜两侧存在某种推动力(如压力差、浓度差、电位差等)时,原料侧组分选择性透过膜,以达到分离、除去有害组分的目的。目前,工业上应用的较为成熟的工艺为电渗析、反渗透、超滤、液膜。别的方法如膜生物反应器、微滤等尚处于基础理论研究阶段,尚未进行工业应用。电渗析法是在直流电场作用下,以电位差为推动力,利用离子交换膜的选择透过性,从而使废水得到净化。反渗透法是在一定的外加压力下,通过溶剂的扩散,从而实现分离。超滤法也是在静压差推动下进行溶质分离的膜过程。液膜包括无载体液膜、有载体液膜、含浸型液膜等。液膜分散于电镀废水时,流动载体在膜外相界面有选择地络合重金属离子,然后在液膜内扩散,在膜内界面上解络,重金属离子进入膜内相得到富集,流动载体返回膜外相界面,如此过程不断进行,废水得到净化。膜分离法的优点:能量转化率高,装置简单,操作容易,易控制、分离效率高。但投资大,运行费用高,薄膜的寿命短。主要用于回收附加值高的物质,如金等。
电镀工业漂洗水的回收是电渗析在废液处理方面的主要应用,水和金属离子可达到全部循环利用,整个过程可在高温和更广的pH值条件下运行,且回收液浓度可大大提高,缺点为仅能用于回收离子组分。液膜法处理含铬废水,离子载体为TBP(磷酸三丁酯),Span80为膜稳定剂,工艺操作方便,设备简单,原料价廉易得。也有选用非离子载体,如中性胺,常用Alanmine336(三辛胺),用2%Span80作表面活性剂,选用六氯代1,3-丁二烯(19%)和聚丁二烯(74%)的混合物作溶剂,分离过程分为:萃取、反萃等步骤。近来,微滤也有用于处理含重金属废水,可去除金属电镀等工业废水中有毒的重金属如镉、铬等。
1.3 黄原酸酯法
70年代,美国研制成新型不溶重金属离子去除剂ISX,使用方便,水处理费用低。ISX不仅能脱除多种重金属离子,而且在酸性条件下能将Cr6+还原为Cr3+,但稳定性差。不溶性淀粉黄原酸酯脱除铬的效果好,脱除率>99%,残渣稳定,不会引起二次污染。钟长庚等人用稻草代替淀粉制成稻草黄原酸酯,处理含铬废水,铬的脱除率高,很容易达到排放标准。研究者认为稻草黄原酸酯脱除铬是黄原酸铬盐、氢氧化铬通过沉淀、吸附几种过程共同起作用,但黄原酸铬盐起主要作用。此法成本低,反应迅速,操作简单,无二次污染。
1.4 光催化法
光催化法是近年来在处理水中污染物方面迅速发展起来的新方法,特别是利用半导体作催化剂处理水中有机污染物方面已有许多报道。以半导体氧化物(ZnO/TiO2)为催化剂,利用太阳光光源对电镀含铬废水加以处理,经90min太阳光照(1182.5W/m2),使六价铬还原成三价铬,再以氢氧化铬形式除去三价铬,铬的去除率达99%以上。
1.5 槽边循环化学漂洗
这一技术由美国ERG/Lancy公司和英国的Ef fluentTreatmentLancy公司开发,故也叫Lancy法。它是在电镀生产线后设回收槽、化学循环漂洗槽及水循环漂洗槽各一个,处理槽设在车间外面。镀件在化学循环漂洗槽中经低浓度的还原剂(亚硫酸氢钠或水合肼)漂洗,使90%的带出液被还原,然后镀件进入水漂洗槽,而化学漂洗后的溶液则连续流回处理槽,不断循环。加碱沉淀系在处理槽中进行,它的排泥周期很长。广州电器科学研究所开发了分别适用于各种电镀废水的三大类体系的槽边循环化学漂洗处理工艺,水回用率高达95%、具有投药少、污泥少且纯度高等优点。有时,用槽边循环和车间循环相结合。
1.6 水泥基固化法处理中和废渣
对于暂时无法处理的有毒废物,可以采用固化技术,将有害的危险物转变为非危险物的最终处置办法。这样,可避免废渣的有毒离子在自然条件下再次进入水体或土壤中,造成二次污染。当然,这样处理后的水泥固化块中的六价铬的浸出率是很低的。
2、电镀含铬废液及污泥的综合利用
由于电镀含铬老化废液有害物质含量高,成分复杂,在综合利用之前应对各种废液进行单独和分类处理。对于镀锌钝化液、铜钝化液及含磷酸的铝电解抛光液均用酸碱调节pH;对于阴离子交换树脂,只需将它变为Na2CrO4即可。
2.1 利用铬污泥生产红矾钠
在高温碱性条件介质Na2CrO4中三价铬可被空气氧化为Na2Cr2O7,同时污泥中所含的铁、锌等转化为相应的可溶盐NaFeO2、Na2ZnO2.用水浸取碱熔体时,大部分铁分解为Fe(OH)3沉淀而除去。将滤液酸化至pH<4,Na2CrO4即转变为Na2Cr2O7,利用Na2SO4与Na2Cr2O7溶解度差异,分别结晶析出。采用高温碱性氧化铬污泥制红矾钠的条件是n(Na2CO3)∶n(Cr2O3)=3.0∶1.0,温度780℃,时间2.5h,铬的转化率在85%以上。
2.2 生产铬黄
利用纯碱作沉淀剂去除电镀废液中的杂质金属离子,再利用净化后的电镀废液替代部分红矾钠生产铅铬黄。电镀液加入Na2CO3饱和液后,调整pH至8.5~9.5.进行过滤,滤液备用。在碱性条件下将滤渣中的Cr3+用H2O2氧化为Cr6+,再经过滤,滤液与上述滤液混合。将滤液与硝酸铅溶液和助剂,在50~60℃反应1h,然后经过滤、水洗,洗去氯根、硫酸根以及其它部分可溶性杂质,再经干燥粉碎即得成品铅铬黄。利用电镀废液生产铅铬黄,不仅解决了污染问题,而且使电镀废液中的铬得到了回收利用。据估算,按年处理电镀废液200t,年平均回收18t红矾钠,可实现年创收4万余元。效益可观。
2.3 生产液体铬鞣剂及皮革鞣剂碱式硫酸铬
含铬废液先用氢氧化钠去除金属离子杂质,控制pH=5.5~6.0,然后过滤,滤液待用,污泥用铁氧体无害化处理。然后,在滤液中投加还原剂葡萄糖,使Na2Cr2O7还原为Cr(OH)SO4,在100℃条件下,进一步聚合,当碱度为40%时,分子式为4Cr(OH)3.3Cr2(SO4)3,即为铬鞣剂。河北省无极县某皮革厂就是利用电镀含铬废水生产液体铬鞣剂。按每天生产5t液体铬鞣剂,每天可得利润为6000余元。可见利用含铬废液生产铬鞣剂的经济效益是十分显著的。另外,可将含铬的污泥与碳粉混合,在高温下煅烧,从而可制得金属铬。因为含铬污泥是电镀车间污泥的主要品种,根据电镀处理方法不同,污泥的回收利用也不同。
电解法污泥:
(1)做中温变换催化剂的原料;
(2)做铁铬红颜料的原料。
化学法的污泥:
(1)回收氢氧化铬;
(2)回收三氧化二铬抛光膏。铁氧体污泥做磁性材料的原料等等。
3、结束语
以上介绍的含铬废水的处理方法及其资源化利用,有的已经实现了工业化,有的尚处于实验室基础研究阶段。在实际使用过程中并不一定限定于上述的处理方法,也可将上述的几种处理方法一起使用。从环保角度出发,人们将摈弃传统的化学法,而选择微生物法、膜分离法等。微生物法将代表21世纪电镀含铬废水处理方法的发展趋势,可以预计在不久的将来,微生物法会得到更为广泛的应用。
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⑹ 电镀污泥处理技术及其进展
电镀在工业发展中是一个不可或缺的环节,但其对环境的污染也是不可忽视的,现如今国内外关于如何处理电镀污泥做了大量的研究和实验,中达咨询为您带来目前电镀污泥处理技术进行综述及对其未来发展前景进行分析。
到目前为止,电镀行业是工业发展中不可或缺的一道程序,现在除了开发寻找可以取代其功能的技术之外,着重还是在于电镀污染的防治。电镀生产过程产生的污泥含有多种现在处理的技术还不是很成熟,所以单纯的无害化处理电镀污泥还是当前处理技术的主流。但总而言之,资源化处理电镀污泥技术将是处理重金属污染的重点研辩旦究方向。
1电镀污泥无害化处理
1.1固化/稳定化技术
固化/稳定化技术是无害化处理电镀污泥的一项重要技术。主要包括了水泥固化、石灰固化、热塑性固化等,通常使用的固化剂有水泥、石灰、沥青、玻璃、HAS土壤固化剂等,以此与污泥加以混合进行固化,使污泥的有害金属封闭在固化体中从而达到消除污染的目的。其中,水泥固化是最常用的一种技术,应该也是一种相对成熟的处理技术,王继元等携晌扰人通过实验得出在在水泥固化处理中,加入适当的添加剂,调整水泥:电镀重金属污泥:河沙:活性氧化铝:硅酸钠=1:0.8:0.2:0.08:0.06,其抗压的强度可在30MPa以上,其固化效果相当明显。ARoy等人在对单一水泥固化/稳定化系统研究的基础上,又进一步研究了以水泥和粉煤灰的混合物固化重金属(含铬、镍、锡等)的方法,这样可以达到以废治废、节约成本的目的。涂洁等人采用HAS土壤固化剂代替传统固化基材对电镀污泥进行了常温固化处理,并能得到具有良好抗浸出性、耐腐蚀性、抗渗透性、足够机械强度的护坡砖,该固化工艺开辟了电镀污泥资源化利用的新途径。钟玉凤等采用水泥和细砂作固化基材处理含Ni、Cr、Cu等重金属的电镀污泥,通过固化块的浸出实验,发现水泥固化该电镀污泥效果良好,固化过程中加入适当的螯合剂KS-3,可以提高固化效果。
1.2热化学处理技术
热化学处理技术(如焚烧、焙烧、熔炼、离子电弧及微波等)是在高温条件下对废物进行分解,使其中的某些剧毒成分毒性降低,实现快速、显著地减容,谨锋并对废物的有用成分加以利用。目前,有关电镀污泥热化学处理技术的研究,以对在焚烧处理电镀污泥过程中重金属的迁移特性等问题的研究比较突出,其优点是可以大幅度的减少电镀污泥的体积,可降低其对环境的危害,但由于这种方法能耗较高,对焚烧设备和条件有一定要求,一般的小电镀厂家难以承受巨额的处理费用,而且在焚烧的过程中容易对环境造成二次污染,所以这种处理方法相对难以得到推广。
2电镀污泥资源化处理
电镀污泥本身也是一种资源,其中含有多种工业必不可少的金属,如铬、镍、锌等,故而能回收其中的重金属或者直接利用污泥中含有的各种重金属直接作为生产的资源,如此既可以解决重金属的污染,还可以达到不可再生资源的循环利用,真正的形成可持续发展的模式。
2.1化学法回收有价金属
化学法回收有价金属只是指利用化学的分离和提取方法将电镀污泥中的有重金属进行分离和回收。其中包括酸浸法和氨浸法、化学沉淀法、离子交换膜法等等。
2.1.1酸浸法和氨浸法
酸性浸出法是湿法冶金中应用最广泛的浸出方法之一,常用的浸出剂有盐酸、硫酸、硝酸、王水等。电镀污泥中的金属大多以其氢氧化物或氧化物形态存在,通过酸浸的方式可以使污泥中的重金属以离子或络合物的形式存在,然后再通过混合氨性溶液或者有机溶液将浸出液中的重金属进行分离和选择性回收,回收的重金属有高品位的金属单质或者是金属盐类等。
氨浸法通常是使用氨液用作浸出剂,采取氨络合分组浸出——蒸氨——水解渣硫酸浸出——溶剂萃取——金属盐结晶回收工艺,从电镀污泥中回收大部分的有价金属,其中铜、锌、镍、铬、铁的回收率分别大于93%、91%、88%、98%、99%。
酸浸或氨浸处理电镀污泥时,有价金属的总回收率及同其他杂质分离的难易程度,主要受浸取过程中有价金属的浸出率和浸取液对有价金属和杂质的选择性控制。酸浸法的主要特点是对铜、锌、镍等有价金属的浸取效果较好,但对杂质的选择性较低,特别是对铬、铁等杂质的选择性较差;而氨浸法则对铬、铁等杂质具有较高的选择性,但对铜、锌、镍等的浸出率较低。
2.1.2离子交换膜法
由于离子交换膜对离子具有选择性透过,所以离子交换膜在工业中许多分离方法在冶金溶液分离工艺上有着重要的应用价值。离子交换膜法就是将液膜置于污泥浸出液中,流动载体在膜外选择性的络合金属离子,然后再向膜内扩散并在膜上接触络合,最终使金属离子进入膜内,反复重复这种方式最终将金属离子富集在膜内,净化废水,使金属离子得到重新使用。
2.2生物处理技术
生物处理技术主要是通过微生物对污泥中的一些重金属进行还原代谢。但是现在这门技术还在探究阶段,还未形成系统的处理方案,只是通过一些个别的实验证明了微生物可对某些重金属进行还原代谢,但微生物对重金属还原代谢产生的机理尚未了解完全。例如,SSilverMarques等人对Cr3+用假单胞杆菌属进行还原代谢。Bewtra的试验表明,细菌能有效地将电镀污泥中的金属离子转化为不溶与水的硫化物。吴乾菁等研究了微生物治理电镀废水及污泥的新工艺,该工艺对Cr(VI)、Cr3+、Ni2+、Cu2+等离子的净化率达99.9%以上,金属回收率85%。
2.3制作各种工业材料
电镀废水经处理后,由于成分及含量的不同,可以做成不同的工业材料。如含有铬的电镀污泥由铁氧体法产生剩余产物可制成磁性材料,国内已成功利用含铬污泥制成MX-400中波天线磁棒──一种锰锌铁氧体,而且,该工艺具有简单、成品率高、无二次污染、处理成本低等优点;由电解法、铁屑铁粉法含铬污泥则可制成工业催化剂,一些科研单位利用这种污泥制成了合成氨用的中变触媒,如C4-2、C6和B104一类中温变换铁铬系催化剂。
2.4制成肥料
电镀污泥制成肥料就是在人工控制下,在一定水分和通风等条件下通过微生物发酵,然后再将发酵产物与化肥制成复合肥的过程。研究表明,对电镀废铬液经处理后的含铬污泥进行处理,其物理和化学性状明显发生改变,含量明显下降,对植物的危害明显降低,然后,再将处理后含铬污泥与化肥配制成复合肥,对植物的良好生长有明显的功效。因而将电镀污泥制成肥料既解决了污泥污染同时又提高农业生产,取得了双重效益。
3电镀污泥的材料化处理
电镀污泥的材料化处理就是以污泥我原料或者辅助材料生产建筑材料或者其他材料的过程,电镀污泥的材料化技术主要包括有:烧制砖瓦、生产改性塑料制品等。
3.1烧制砖瓦
烧制砖瓦能够大量的消纳电镀污泥而且能够得以维持的电镀污泥处置和利用方法。实验表明,对电镀污泥和粘土按一定比例制成红砖和青砖进行试验及质量检测,金属的浸出浓度均能满足生活饮用水源水质标准及生活饮用水卫生标准,因此烧制砖瓦的方法亦是合理。
3.2生产改性塑料制品
生产改性塑料制品是一项新技术,是由上海多家科研单位联合研制开发的。其基本原来还是通过塑料固化的方法,将电镀污泥作为填充料,与废塑料在适当的温度下混炼,并经压制、成型等过程,制成改性塑料制品,而且,产品的浸出试验也符合国家标准,电镀污泥与废塑料联合生产改性塑料制品,除了解决废塑料的安全处置,又充分利用了废物资源,实现了废物资源化处理,具有良好的社会和环境效益。
4前景分析与展望
电镀污泥的成分和性质十分复杂,其有效处理一直是研究的重点和难点。不过就目前国内外关于电镀污泥所有处理和利用方法中,固化/稳定化技术和材料化学技术虽然相对比较成熟,但对于重金属回收的态度就是基本不进行回收,因而经济效益极低,综合效益一般,只适合在局部范围内使用。热化学技术虽然可以于大幅度的减少电镀污泥的体积,并可降低其对环境的危害,但也有其内的缺点,如容易在焚烧过程中对环境造成二次污染,焚烧中需要加辅助燃料,且投资及运行费用较高,也难以得到大范围的推广,因此需要进一步的改进。电镀污泥的资源化处理,特别是有价金属的回收技术,开始研究也很早,相对成熟,重金属回收率高,经济、环境效益也好,是目前最好的处理、利用技术。微生物处理技术具有廉价、高效、无二次污染、吸附材料来源广泛等优点,最具有发展潜力,但在降低电镀污泥中高含量的重金属对微生物的毒害作用,以及如何培养出适应性强、治废效率高的菌种以及了解微生物如何处理重金属的机理,仍然还是个挑战。电镀污泥的资源化利用符合当今社会可持续发展的要求,既能有效消除电镀污泥危害,又能带来可观经济和环境效益,成为电镀污泥处理技术发展的重点,其中利用化学方法处理并回收有用金属元素是今后研究的主要内容,将生物技术运用于电镀污泥处理是一个全新的发展方向。
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⑺ 如何处理电镀废水
电镀生产排出的废水或废液的处理。
电镀工厂排出的废水和废液中含有大量金属离子如:铬、镐、镍,含氰,含酸,含碱,一般常含有有机添加剂。
金属离子有的以简单的阳离子形式存在,有的则以酸根阴离于形式存在,有的以复杂的络合离子存在。
电镀废水处理常用中和沉淀法、中和混凝沉淀法、氧化法、还原法、钡盐法、铁氧体法等化学方法。
化学法设备简单,投资少,应用较广,但常留下污泥需要进一步处理。
⑻ 电镀厂污水处理
关于电镀废水处理的方法及新工艺研究
内容: 前言
电镀是利用化学和电化学方法在金属或在其它材料表面镀上各种金属。电镀技术广泛应用于机器制造、轻工、电子等行业。
电镀废水的成分非常复杂,除含氰(CN-)废水和酸碱废水外,重金属废水是电镀业潜在危害性极大的废水类别。根据重金属废水中所含重金属元素进行分类,一般可以分为含铬(Cr)废水、含镍(Ni)废水、含镉(Cd)废水、含铜(Cu)废水、含锌(Zn)废水、含金(Au)废水、含银(Ag)废水等。电镀废水的治理在国内外普遍受到重视,研制出多种治理技术,通过将有毒治理为无毒、有害转化为无害、回收贵重金属、水循环使用等措施消除和减少重金属的排放量。随着电镀工业的快速发展和环保要求的日益提高,目前,电镀废水治理已开始进入清洁生产工艺、总量控制和循环经济整合阶段,资源回收利用和闭路循环是发展的主流方向。
1、电镀重金属废水治理技术的现状
针对我国家目前电镀行业废水的处理现状的统计和调查,广泛采用的主要有7不同分类的方法:(1)化学沉淀法,又分为中和沉淀法和硫化物沉淀法。(2)氧化还原处理,分为化学还原法、铁氧体法和电解法。(3)溶剂萃取分离法。(4)吸附法。(5)膜分离技术。(6)离子交换法。(7)生物处理技术,包括生物絮凝法、生物吸附法、生物化学法、植物修复法。但目前都存在一定的弊端或严重的不合理性。
2、传统电镀废水处理方法的弊端
目前电镀废水的处理方法一般采用物化法之分流—综合两段处理。前段处理多分三支水:铬水、氰水和综合水(铜镍锌水)。铬水用还原剂使之变价还原,氰水用两级氧化破氰,铜镍锌水直接与前两股水汇合而成为综合水。后段处理综合水,基本上是用碱(烧碱或石灰)、聚合氯化铝(PAC)和有机絮凝剂(PAM),具体操作是:把综合水的pH值提到10~13,碱浓度大而迫使碱与重金属的反应向生成氢氧化物的方向进行。由于pH>9,排放口又得用酸中和使pH值降到9以下。
上述乃传统的处理工艺,存在许多严重的理论与实践上的错误:
1、前处理三支污水的划分,不符合生产实际,因为不论那支水中都是你中有我、我中有你,只不过是铬水以铬为主、氰水以氰为主、铜镍锌三合水以3元素居多。这些实际情况,我们是在废水处理的实践中发现的,几乎所有企业的电镀废水都是如此。我们询问过电镀厂的有关人员,其实他们能把这一现象的成因说得非常清楚,奇怪的是污水管理部门竟把分流—综合两段处理作为不能违反的规范性模式。由于第二段处理的污水中各种污染物都存在,怎么可能用简单的处理药剂和方法就可使终端水达标排放呢?
2、许多专门论述中都会提到,氰水要分开处理是因为氰在酸液中会生成毒性极强的HCN(氰酸),它的挥发势必造成人的中毒。这在理论上是成立的,确实要十分注意。不过,我们发现多数氰水本身就是pH<6的液体,如果要挥发就可能在车间,而不会流到污水池再挥发。再说氰酸本身是液体,只不过是挥发温度低(26℃),那么外界温度<26℃时就不存在挥发问题了。
3、人工强制以超碱使重金属生成氢氧化物沉淀在污泥中,这有不科学之处:
(1)从化学反应原理上说,勿论在什么样的酸碱度条件下,都有个反应平衡,也就是说永远都不可达到水中不存在一定数量的重金属。
(2)不同的重金属形成氢氧化物的最佳酸碱度(pH值)不尽相同,对某种重金属最适合的pH值范围,对另一些金属可能已是重新溶解的pH值条件。
(3)由于二段处理是超碱除重金,最后的排放水也必然超碱,这就势必要在排放口向水中加酸,以求pH值达到排放标准。加酸的结果,那些尚未沉淀的微细的氢氧化物迅速发生分解,重金属又回到水中。
(4)由于分流—汇合两道污水处理,工程装置自然就比较复杂,从而造成工程建设投资大、时长。
3、CZB矿物法处理电镀废水
3.1CZB矿物法的概念
CZB矿物法是采用以纯天然矿物为原料,经过一定特殊工艺该性加工生产而成的专利产NMSTA天然矿物污水治理和矿粉BC,在再辅加某些助剂对电镀废水进行混合处理的一种方法。
3.2CZB矿物法的主要作用机理
由于该方法主要采用的是纯天然的矿物为主体原料,其所具有的特性有离子交换性、吸附性、化学转化性、催化性等。
3.3CZB矿物法的主要优势
该方法的主要优势如下:
1、彻底改变长期以来分流处理的传统工艺,把铬水、氰水、综合水等混合起来进行处理,纠正了分流处理所存在的某些严重错误,弥补了传统工艺所存在的弊端。
2、经一段处理即可完全解决问题,改变了传统的两段处理模式。
3、由于上述两点,污水处理的工程装置大大简化,基建投资和工程建设时间大幅度减少。
4、传统的处理方法,从理论上分析是不可能达标的,大量的实践也证明了该工艺的确不能达到排放标准。若用矿物法处理电镀废水,从原理和实用上都表明了可以稳定地达标排放。
5、传统工艺处理电镀废水的药剂费用,主要被用于烧碱中和酸水,一般情况处理一吨污水烧碱费就要6~10元,加上其他药剂,总药剂费多在10元以上。诚然,如果只求把废水澄清,那费用就很难有个标准了。应用矿物法,前提是达标排放。处理一吨废水药剂费大约4~6元.
4、结论
经过长时间来的研究和实践,以及对理论上的探讨,结合目前的实际,我们在对各种工艺进行完全的比较(包括药剂的性价比、工程建设的投资、运营及管理等)之后,认为采用CZB矿物法处理电镀可以保证出水的水质达到国家一级排放标准。
该工艺目前已在多家电镀厂实施和稳定运行,还在研究和不断的完善之中。
⑼ 电镀废水常用的处理方法
电镀废水常用的方法有哪些?
电解:高能耗、高能耗、高铁耗,高专浓度含铬废水产生的污泥属过多,不宜采用。同时,含氰废水处理不理想,应采用化学法处理含氰废水。
化学试剂+气浮法:采用化学试剂氧化还原中和气浮分离污泥与水。由于电镀污泥比例大,废水中含有多种有机添加剂,气浮在实际应用中不彻底,运行管理不便。到90年代末,气浮法的应用越来越少。
化学品+沉淀:该方法是第一种采用,经过30多年的实际使用比较,采用不同的处理工艺。目前,已恢复到很早、有效的工艺技术中来。这种方法在国外电镀处理中应用较多。但是,经过长时间的固液分离,沉淀池中的污泥会发生翻身,出水很难保证标准的稳定性。
生物处理工艺:水量少、单一镀种的操作效果高,许多大型项目的使用非常不稳定,因为水质和水量难以恒定,微生物难以适应水温、物种、重金属离子浓度的变化。而pH值,大量微生物瞬间死亡,发生环境污染事故,细菌培养不容易。
膜分离法:是利用高分子所具有的选择性来进行物质分离的技术,包括电渗析、反渗透、膜萃取、超过滤等。用电渗析法处理电镀产业废水,处理后废水组成不变,有利于回收使用。
⑽ 电镀废水处理中的问题分析及措施
电镀废水由于具有毒性和分布广泛的特点,是一种环境污染源。当今,各大污水处理厂处理电镀废水的方法有多种。为全面地对电镀废水做检测处理,加工解决方案的设计要合理,以满足实际效果,在多方面充分发挥其科学性,经济性和实用优势,同时也要结合多种毕乱处理方法,综合考虑废水处理效果,循环利用资源,实施综合治理措施,从根本上降低电镀废水的污染性。
由于世界经济的繁荣和不断发展,科学技术日新月异,推动扩大了电镀行业的规模, 每年工业生产排放的电镀废水量非常巨大。电镀废水的危害很大,特别是对水体和环境的破坏会很严重,时间越久那么毒性也会越强,进一步对生态环境带来很大的破坏。
与其他污染相比,电镀废水的危害程度远远超出其他污染。因此,采取科学合理的处理方法净化处理电镀废水是非常重要的。有关监督管理人员还应当严格按照国家规范和标准进行不定期检查。
当我们选择废水处理工艺时,我们不仅要考虑其处理效果,还要考虑其经济效益。在进行污水处理之前手昌档,有必要认真考虑投资资本,节约能源的程度,经济效益的控制以及管理和运营的成本等问题。
1电镀废水处理过程中的问题
1.1废水处理成本太高,设备投资较大
污水处理企业需要投入很多钱来引进污水处理设备。在投入使用时,如果发现实际处理效果与预期不相符,废水处理不是很彻底,很多指标都不能符合国家规范的要求,但是企业已经在原材料等方面做了很大的投入。
所以,如果能够提供人力、物力、财力去开发新型的废水处理设备,控制好施工过程的投资成本也是非常有意义的,另外也要尽可能简化流程,拓广其使用范围,从根本上完全消除出现的负面现象,自主学习开发新的废水处理技术才是最实用最根本最有效的方法。
1.2处理效果不能达到预期效果,工艺不够成熟
根据以往的实际经验,研究人员现已开发出许多的废水处理工艺技术。行业中广泛使用的办法有电解法,硫酸亚铁法,物理法,离子交换法,焦亚硫酸钠法,铁焦法等。
在废水处理过程中,很多废水处理工厂都采用亚硫酸钠法,焦亚硫酸钠法,铁焦炭法方法来处理电镀废水;因为硫酸亚铁法和离子交换法以及电解法的处理效果不是很好,同时管理过程较为繁琐,操作要求较为高,所以这些方法在实践中应用较少,因为它们在施工管理和操作中的效果未达到预期水平。
但是,在实际应用中,如硫酸亚铁法,焦亚硫酸钠法,亚硫酸钠法等实施方案,难以将pH值和进料量稳定地控制在允许的范围内。如果投入量超过了标准的要求量,这大大浪费了材料资源,还会增加很多处理成本,百害无一利。
同时,它还会增加污水中的COD值,造成二次污染。进料投放过多时,会在溶液中产生化学反应从而产生复杂的离子,难以以简单的方式除去。但是,如果投料不足,杂质不能得到充分降解,杂质含量不能满足标准要求,同样也会达不到预期的处理效果。因此,在控制原料的投放量方面应提高相关的研究和技术革新。
1.3电镀废水分类收集不到位
普通的电镀废水工厂对于废水的分类和收集等常见问题
不够重视,不能够按照生产废水收集的要求进行单独收集管用于生产废水的收集和处理,现在对于处理厂来说,他们只将废水分为四类:氰化物废水、镍化物废水,含铬废水和综合废水。对这些废水进行收集后在进行全面地处理。
从清洁生产的角度来看,这种做法是不正确的、分类非常混乱。废水中的金属物质没有得到很好的回收,这造成了资源的浪费,同时也增加了废水处理的负荷和成本。各种污染物的特征不同,不能根据污染物不同性质而采取有效的处理措施,从而增加了药剂的用量和处理成本。
2电镀废水处理的相应措施
2.1物理法
这种方法主要通过物理规律的作用,例如离心、过滤和重力效应等物理作用来分离出悬浮的污染物。通过离心机离心分离固体;筛滤法原理是通过砂滤器和格栅实现过滤杂物。重力法是通过沉淀池,气浮槽和沉淀池来使漂浮污染物沉淀。污水的物理处理不会改变物质的化学性质,如电镀处理法中对反渗透、结晶和蒸发浓缩方法等。
2.2化学法
(1)含氰废水处理。采用氯氧相结合或者氯系处理以及臭氧等处理方法来对含氰废水进行处理。含氰化物的废水处理步骤由两部分组成:
首先使氰化物发生氧化反应从而生成氰酸盐,从而使废水的毒性降低。其次是将氰酸盐进行充分的氧化,则会分解为氮气和二迅州氧化碳。次氯酸钠和二氧化氯容易发生化学反应,而生成液氯,还能够氧化剂,是一种氯系处理含氰废水。
在过滤氰化物的过程中,也可以使用氧化还原原理,使部分水中的S2-,SO32-,NO3-等阴离子可以被除去。含有氰化物的废水进行臭氧处理,一般分为两级处理方式。
第一阶段将是氰基氧化物转化氰酸盐,紧接着在反应的另一部分,需要将氰酸盐氧化成N2和CO2。因为在后期的化学反应是非常迅速的,因此需要加入亚铜离子作为催化剂。另外臭氧也可以进行氰化物废水处理,水质处理好,氯氧化法不会留下余氯,不再有污泥,而是大量的电力和更多的设备投资。
(2)含铬废水处理。其中铁氧体法是指对含有铬的废水进行铁素体处理,在废水中加入硫酸亚铁,使废水中的六价铬还原成三价铬。然后将碱加入废水中以调节pH,使废水中的其他重金属离子(表示为Mn+)与三价铬反应沉淀。
在共沉淀过程中,溶解在水中的重金属离子被吸收到铁素体晶体中,并产生复合铁素体。另一方面,亚硫酸盐还原法是指含铬废水主要在酸性条件下用亚硫酸盐处理,废水中的三价铬还原为六价铬,然后调节pH值,形成氢氧化铬沉淀,从而将其去除并达到净化废水的目的。
2.3电解法
这种方法主要是利用金属的电化学性质,通过直流电流来去除废水中的金属离子,这样可以显著地净化高浓度电沉积金属废水的方法,处理的效率很高,同时便于易于回收。但这种方法的不足之处在于它不适合处理低浓度的金属废水,会增加其成本,经济效益较差,通常经过电解后浓缩后效果更好。
对于高浓度电镀废水,可以考虑通过渗透过程进行固结,在利用电解工艺进行后续的处理,使净化效率大大提高,从而节省了资金。现在,在废水处理的机械设备中,有一种新的处理系统,即高压脉冲电凝系统,其在处理废水、表面处理和电镀混合废水等方面具有很明显的优势。
2.4吸附法
事实上,充分利用好吸附剂的独特结构可以用于去除重金属离子。从实践中可以看出,采用吸附法时,使用不同的吸附剂,会增加资金投入,会产生大量的污泥从而造成二次污染,也有其他问题的不同程度上存在,很难达到自然排放的相关标准。
其起作用的主吸附剂主要有腐殖酸,海泡石和多糖树脂等。没有更难的活性炭设备,普遍使用与废水处理,但由于活性炭的活性减低和利用率地,使水质处理不能重复使用,一般用于电镀废水的预处理。
2.5植物处理法
这种方法能够利用植物的沉淀,吸收和富集的作用来降低电镀废水中的重金属含量,从而能够抑制污染,起到环保的积极作用。这种方法的处理措施分为三个步骤:
首先,利用金属将植物积累,对于吸收和沉淀废水中的有毒物质做初步处理。其次,利用金属将积累植物,降低有毒金属的活性,最后,和第二步骤一样,从水或土壤中提取重金属,使其富集并运输到地上植物根部和树枝的部分。
3结语
综上所述,电镀废水的处理技术种类非常多,但是因为电镀行业的管理水平和生产工艺存在各种各样的问题,使得废水的处理质量也存在很大的不同,仅仅依靠一种废水处理方法很难达到废水的处理标准。需要根据污水监测结果,必须综合多种处理技术对污水进行处理,以达到最显著的处理效果。同时为了促进电镀废水工艺的发展,必须加强对处理过程的监督和管理,同时改革电镀技术。
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