電鍍廢水的處理技術研究進展[文獻綜述]

1、<p>　　本科畢業(yè)論文文獻綜述</p><p><b>　　環(huán)境工程</b></p><p>　　電鍍廢水的處理技術研究進展</p><p>　　摘要：電鍍廢水主要來源于各工序清洗水，其成分隨工藝不同而不同，主要含有大量各種重金屬離子、氰化物等，有些甚至屬于致癌、致畸、致突變的劇毒物質如不經處理直接排放，將對受納水體產生污染，甚至會

2、危及人體生命。本文綜述了電鍍廢水的特征和處理技術現(xiàn)狀，分析了不同處理方法對該廢水的處理效果及優(yōu)缺點。</p><p>　　關鍵詞：電鍍廢水；重金屬；處理工藝</p><p>　　1.電鍍廢水的現(xiàn)狀和特征</p><p>　　隨著汽車、電鍍、家用電器及相應的裝飾工業(yè)的發(fā)展和人們對美化生活要求的提高，我國電鍍行業(yè)面臨著重大的歷史發(fā)展機遇。電鍍過程中由于使用了大量強酸、堿

3、、重金屬溶液等有毒有害化學品[1-3]，因而為我國重污染性工業(yè)行業(yè)之一[4]。</p><p>　　電鍍廢水的主要來源是電鍍生產中的清洗、鍍液過濾、鍍液的廢棄、更新以及鍍液的帶出等。電鍍廢水的最主要來源是清洗。如果采用不同的電鍍工藝和不同的清洗方式，廢水中的有害物質的種類、濃度、排放量等可能會有很大的差別。例如，在工業(yè)上采用無氰電鍍，清洗水中就不含極毒的氰化物；如采用低鉻酸電鍍和鈍化，清洗水中鉻酸的濃度就大大降低

4、，因此清洗水用量也可以大大減少；如在流水線上增設回收槽，清洗水中的有毒物含量及排水量也能大大減少。改進清洗方式也是減少清洗水中有毒物含量和排水量的很有效的措施[5]。目前我國電鍍廠約有1.5萬家，每年排放的40億m3廢水約有50%未達到國家排放標準[6]。</p><p>　　2.電鍍廢水處理技術現(xiàn)狀</p><p>　　國內電鍍廢水處理，管理和技術都不到位，一個城市有約十家電鍍工業(yè)園區(qū)，

5、電鍍企業(yè)工廠規(guī)模小、分散問題變成工業(yè)園區(qū)小、分散的問題；對私營小老板來說，廢水處理廠建設投資大，運營費用高，因此偷排現(xiàn)象不斷；污泥掩埋占據了大量土地資源，因此問題沒有徹底解決[7]。電鍍廢水的治理仍是一個不可忽視的問題。處理電鍍廢水的方法有物理法（重力分離、離心分離、過濾分離、蒸發(fā)結晶法、反滲透法等）、化學法（混凝法、氧化還原法、化學沉淀法、中和法、腐蝕電池法、化學氣浮法等）、物理化學法（活性炭吸附法[8]、液膜法、離子交換法、電解還原

6、法、電滲透法等）、生物化學法。目前該類廢水處理技術主要是這些方法的優(yōu)化與組合，具體綜述如下。</p><p>　　2.1 離子交換蒸濃法處理電鍍含鉻廢水</p><p>　　劉建，許道銘，卜玉琳[9]等采用離子交換蒸濃工藝處理電鍍含鉻廢水，處理規(guī)模為100m3/d，處理水質為含鉻量100～1000mg/L，其主要工藝過程包括電鍍廢水勻質、過濾、陰離子樹脂吸附、負載樹脂淋洗、陰離子樹脂轉型、

7、陽離子樹脂脫鈉、稀鉻酸蒸發(fā)濃縮和吸附尾液的中和排放等。其中，在吸附這一處理流程中所選用的是弱堿性陰離子（OH-）樹脂，因為其再生性好，有較高的吸附容量。該設計安裝了3個陰離子吸附柱，吸附操作采用雙陰離子柱串聯(lián)全負載方式進行。該處理流程處理后含鉻量降低至0.5mg/L以下，達到國家排放標準，但其淋洗過程比較繁瑣，用NaOH淋洗鉻的負載樹脂過程分兩步進行：首先將樹脂上吸附的Cr2O72-轉化成CrO42-，生成Na2CrO4，然后OH-取代

8、樹脂上的CrO42-。淋洗過程中需要消耗大量的淋洗夜。</p><p>　　淋洗后進行陰離子樹脂轉型因為淋洗后樹脂呈OH-型，而且廢水中的Cr2O72-、 SO42-、Cl-等陰離子被樹脂吸附，且有大量OH-進入廢水中，導致廢水排pH>4，使Cr2O72-轉化成CrO42-，從而很難取代已被樹脂吸附的SO42-。</p><p>　　淋洗得到的合格液必須經離子交換使Na2CrO4轉換

9、成H2Cr2O7才能濃縮回收。</p><p>　　2.2 電解-電滲析聯(lián)合工藝處理含銅廢水</p><p>　　劉艷艷[10]采用電解-電滲析聯(lián)合工藝處理含銅廢水，處理廢水規(guī)模為200mg/L范圍的高濃度酸性鍍銅廢水和電滲析濃縮廢水，操作電壓為2~2.5V，處理水量為6L/h，銅回收率可達90%。出水水質為含銅量0.5～2mg/L，如需達標排放，則電壓要調至50V，如出水回用，則只需調節(jié)

10、流速，使流速降低即可。使用該工藝處理含銅廢水，進水含銅濃度越高，流速越慢，處理效果越好，能耗隨電壓升高而升高，隨進水濃度升高而降低，隨進水流量增高而降低。然而酸性鍍銅廢水成份簡單，實際含銅廢水成分復雜，采用此方法很難達到處理排放標準。</p><p><b>　　2.3 化學分類法</b></p><p>　　陳旭鵬，王玉俊[11]采用化學分類法處理電鍍排放廢水，該處

11、理方法處理電鍍廢水時，將含氰廢水、含鉻廢水及酸堿綜合廢水分類收集，分別加藥處理，其處理水量為90m3/h，進水水質如表1所示。其出水水質達到《中華人民共和國污水綜合排放標準》(GB8978-1996)一級標準。</p><p>　　表1 電鍍廢水進水水質[11]</p><p>　　出水排放標準如表2所示。</p><p><b>　　表2 出水水質<

12、;/b></p><p>　　其處理流程中含氰廢水和含鉻廢水采用氧化還原法預處理后與酸堿廢水混合，在堿性條件下一步凈化器內經過混凝、沉降、過濾后達標排放或回用[12]。項目所生產的污泥可全部回收利用。但這三種廢水要做到嚴格分流才行。當廢水中含有某種有毒、有害物質又不易被微生物降解時，采用此方法最為適宜。然而，化學治理通常需采用化學藥劑或材料，因此運行費用一般會比較高。</p><p>

13、;　　2.4 “微電解反應+還原劑還原反應+堿性中和沉淀”組合工藝處理含鉻廢水</p><p>　　王永廣，柯洪[13]采用“微電解反應+還原劑還原反應+堿性中和沉淀”組合工藝處理含鉻廢水，處理規(guī)模為120m3/d，原水中含鉻濃度為200~300mg/L，處理后含鉻濃度為≦0.5 mg/L。(1)該工藝中的微電解反應：鐵屑中的Fe和C之間存在電位差，具有一定導電性的廢水充當電解質溶液，鐵屑在廢水中形成無數(shù)微電池

14、，從而殘生微電解反應[14]。在反應中Cr6+被還原成Cr3+，在此同時，三價鐵水解產生相應的絡合物，具有良好的吸附凝集性，可將水中懸浮物、膠體等細小微粒吸附、捕捉為大顆粒絮凝體，非常有利于后續(xù)的中和沉淀的進行。(2)還原劑還原反應工序：考慮到微電解時未能將Cr6+全部還原成Cr3+，用Na2SO3作為還原劑還原微電解中未反應的Cr6+。(3)堿性中和沉淀工序：將廢水pH調整至合適堿性狀態(tài)。Cr3+形成Cr(OH)3沉淀，從而有效去除鉻

15、離子。</p><p>　　從理論上講，微電解可以將Cr6+全部還原成Cr3+，但不同濃度的Cr6+所需的鐵屑量級反應時間差別很大，裝置體積需設計地龐大，后續(xù)中和沉淀產生的泥量也很大，不宜實施[14]。</p><p><b>　　2.5微電解技術</b></p><p>　　微電解技術是利用鐵—碳粒料在電解溶液中腐蝕形成的微電池過程來處理廢水

16、的一種電化學技術，又稱腐蝕電池法。</p><p>　　其基本原理是，兩種電位不同的物質（如鐵-碳，鋁-碳等）在電解質溶液中接觸浸泡就會形成原電池，并在周圍空間形成電場。在電場力作用下，水中帶電的污染物分子移向相反電荷的電極，并吸附在電極表面上發(fā)生氧化還原反應，降解成小分子物質或使膠體電中和脫穩(wěn)。同時，電極反應生成的產物也能與溶液中的污染物發(fā)生氧化還原反應。微電解系統(tǒng)中也可發(fā)生一系列化學物理過程，并產生絡合、置換

17、、吸附、絮凝沉淀等作用，從而達到進一步去除污染物的目的[15]。</p><p>　　由于微電解過程作用機制多，因此十分適合用于線路板和電鍍綜合或混排廢水的處理，而且也對COD、總磷、總氮及總氰化物和氟化物指標都提出了更為嚴格的排放要求，微電解幾乎就成為處理電鍍綜合或混排廢水的必備工藝單元了。因此，深入了解微電解技術的工藝原理和正確地使用這項技術具有十分重要的現(xiàn)實意義。</p><p>　

18、　微電解的基本電極反應如下：</p><p><b>　　陽極反應：</b></p><p>　　F e=F e2++2 e E0(F e2+／F e)＝－0.44V</p><p><b>　　陰極反應：</b></p><p>　　2 H＋＋2e＝2[H]＝H2

19、 E0(H+／H2)＝0.00V</p><p>　　Mn＋＋ne＝M(還原金屬離子)</p><p><b>　　當有O2時：</b></p><p>　　O 2+4 H++4 e=2 H2O(酸性溶液) E0(O 2／H 2O)＝1.2 3 V</p><p>　　O2+2 H2 O

20、+4 e＝4OH-(中性或堿性溶液 ) E0(O2／OH-)＝0.41V</p><p>　　由上述電極反應的電極電位可知，在酸性充氧情況下鐵腐蝕最甚，而無氧時差得多；所以通常情況下微電解過程在酸性充氧條件下進行，出水需加堿中和至偏堿性，此時并有鐵或鋁的絮凝體產生。</p><p><b>　?、賰?yōu)點：</b></p><p>

21、　　(1)所用的鐵是廢棄的鐵屑，符合“以廢治廢”的理念。(2)可同時處理多種污染物，占地面積小，系統(tǒng)構造簡單，整個裝置易于定型化及設備制造工業(yè)化。(3)使用壽命長，操作維護方便，先進的微電解床只要定期地添加鐵屑便可。(4)造價合理、處理費用低廉，經濟性好。</p><p>　　微電解法的特點是作用機制多、協(xié)同性強、綜合效果好、脫色效果尤其明顯，還可提高廢水的可生化性，與二級生化處理工藝匹配性好、操作簡便、以廢治廢

22、、運行費用低。其COD去除率可達20~60%，脫色率在50~96%。</p><p><b>　?、诖嬖趩栴}：</b></p><p>　　(1)當進水pH值較低時鐵泥產生量較大。污泥一般送至煉鐵廠處置或摻合制作建筑材料，也有把鐵泥用來制作磁性材料。(2)固定床經一段時間的運行后易結塊，出現(xiàn)溝流、死區(qū)及板結等現(xiàn)象，在運行過程中表面沉積沉淀物使鐵產生鈍化，降低處理效果。

23、(3)對于固定床，補充鐵屑的勞動量很大。</p><p>　?、畚㈦娊饧夹g的改進和強化：</p><p>　　微電解技術與其它處理技術一起聯(lián)用。如微電解－光催化法[16]、微電解－Fenton法[17]、微電解－光催化氧化法[18]、超聲波－微電解法[19]、微波－微電解法[20]等。</p><p>　　2. 6 微電池一層柱累托石吸附</p>&l

24、t;p>　　秦海燕，張立娟，孫家壽，張蕾等[21]采用微電池-層柱累托石吸附工藝處理電鍍廢水的處理效果進行了研究，處理水質為1L電鍍廢水中含41mg六價鉻，pH為0.96，在在廢水中加入微電池反應物進行電化學處理60min后，用層柱累托石常溫振蕩吸附30min后，出水水質中六價鉻濃度降至0.2mg/L，達到國家GB8978-1996一級排放標準。</p><p>　　累托石[22-23]是以鋁硅酸鹽為主的勃

25、土礦物質，其自身結構具有較強的吸附性、離子交換性、可塑性、粘結性等特殊性質，在環(huán)保中的應用具有特殊的意義[24]。</p><p>　　累托石是一種非常罕見的規(guī)則粘土礦物，具有陽離子交換性、吸水膨脹性、制漿性等，又具有耐高溫性、光滑性和較低的收縮性等[25]。TiO2層柱累托石是具有一定熱穩(wěn)定性的層柱狀結構的、二維的類分子篩多孔固體材料[26]。</p><p>　　但層柱累托石層孔材料有

26、吸附平衡時間，一般為3h，在酸性條件下吸附效果才較好，適合初始濃度小于40mg/L的廢水。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1]李健,張惠源,爾麗珠.電鍍重金屬廢水治理技術的發(fā)展現(xiàn)狀[J].電鍍與精飾,2003,25(3):36-38.</p><p>　　[2]劉九清,李新海,藍偉光等.絡合-超濾-納濾耦合

27、工藝處理同電鍍工業(yè)廢水[J].工業(yè)水處理,2008, 28(3): 45-47.</p><p>　　[3]鄧小紅,宋仲容.電鍍含鉻廢水處理技術研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J].重慶文理學院學報,2008,27(5): 70-73.</p><p>　　[4]廖志民,朱小紅,楊圣云.電鍍廢水處理與資源化回用技術發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢[J].工程技術,2008,10: 71- 73.</p>

28、<p>　　[5]安成強,崔作興,郝建國.電鍍三廢治理技術[M].北京:國防工業(yè)出版社,2002.04.</p><p>　　[6]王亞東,張林生.電鍍廢水處理技術的研究進展[J].安全與環(huán)境工程,2008,15(3):69-72.</p><p>　　[7]段光復.電鍍廢水處理及回用技術手冊[M ] .北京:機械工業(yè)出版社,2010.12. </p><p&

29、gt;　　[8]毛悌和,高興波,郭樹君等.化工廢水處理技術[J].北京:化學工業(yè)出版社,2000.4(2)30-41.</p><p>　　[9]劉建,許道銘,卜玉琳.離子交換蒸濃法處理電鍍含鉻廢水[J].鈾礦冶,2004, 23 (1):35-39.</p><p>　　[10]電解-電滲析聯(lián)合工藝實現(xiàn)含銅廢水資源化研究[D].中國海洋大學碩士學位論文.2009.1-71.</p&

30、gt;<p>　　[11]陳旭鵬,王玉俊.化學分類法處理電鍍廢水的工程應用[J].廣東化工,2011,38(1):160-161.</p><p>　　[12]袁守軍.化學氧化-沉淀法處理電鍍廢水[J].環(huán)境工程,2007,25(3):94-95.</p><p>　　[13]王永廣,柯洪.高濃度電鍍廢水處理[J].江蘇環(huán)境科技,2004,17(2):24-33.</p

31、><p>　　[14]趙寶吉,曹全等.鐵屑處理電鍍廢水的試驗研究[J].黑龍江環(huán)境通報,2001,25(1):27-29.</p><p>　　[15]曲久輝,劉會娟等.水處理電化學原理與技術[J].北京:科學出版社，2007,10(3):23-27.</p><p>　　[16]程滄滄,胡德文,周菊香．微電解－光催化氧化法處理印染廢水[J].水處理技術，2005,31

32、(7): 46 -47.</p><p>　　[17]王永廣,前元陽．微電解－Fenton法處理酸生產廢水的研究[J].水資源保護，2004，1:18-20.</p><p>　　[18]張智宏,宋封琦.鐵屑過濾－光催化氧化處理染料廢水[J].江蘇工業(yè)學院學報，2003,25(3):27- 29.</p><p>　　[19]宋勇,戴友芝.超聲波與零價鐵聯(lián)合降解五氯

33、苯酚的初步研究[J].湖南工程學院學報,2005,15(2): 78-79.</p><p>　　[20]楊良玉,曾慶福,楊俊等.微波強化內電解處理活性艷紅染料廢水[J].環(huán)境污染治理技術與設備，2005,6 (8):57-60.</p><p>　　[21]秦海燕,張立娟,孫家壽,張蕾. 微電池一層柱累托石吸附處理電鍍廢水試驗[J].工業(yè)水處理, 2003,23, (11):40-42.

34、</p><p>　　[22]孫家壽,秦海燕,張立娟,石眺霞.累托石層孔材料在廢水處理中的應用研究(Ⅷ)—層柱累托石的表征[J], 武漢化工學院學報,2006,28(4):35-39.</p><p>　　[23]劉利萍,張淑蓉.電鍍含鉻廢水的處理和利用[J].重慶環(huán)境科學,1996,(6):37-40.</p><p>　　[24]江濤.累托石[M],武漢湖北科技

35、出版社,1991.</p><p>　　[25]江濤,劉源駿.累托石[J].武漢:湖北科學技術出版社,1989.</p><p>　　[26]Schomheydt R A，Pinnavaia T，Lagaly G．Pillaredclays and pillared layered solids[J-]．Pureappl chen，1997，71(12)：2367-2371．</p&