電鍍廢水的處理技術(shù)研究進(jìn)展[文獻(xiàn)綜述]

1、<p>　　本科畢業(yè)論文文獻(xiàn)綜述</p><p><b>　　環(huán)境工程</b></p><p>　　電鍍廢水的處理技術(shù)研究進(jìn)展</p><p>　　摘要：電鍍廢水主要來(lái)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(zhì)如不經(jīng)處理直接排放，將對(duì)受納水體產(chǎn)生污染，甚至?xí)?/p>

2、危及人體生命。本文綜述了電鍍廢水的特征和處理技術(shù)現(xiàn)狀，分析了不同處理方法對(duì)該廢水的處理效果及優(yōu)缺點(diǎn)。</p><p>　　關(guān)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(yīng)的裝飾工業(yè)的發(fā)展和人們對(duì)美化生活要求的提高，我國(guó)電鍍行業(yè)面臨著重大的歷史發(fā)展機(jī)遇。電鍍過(guò)程中由于使用了大量強(qiáng)酸、堿

3、、重金屬溶液等有毒有害化學(xué)品[1-3]，因而為我國(guó)重污染性工業(yè)行業(yè)之一[4]。</p><p>　　電鍍廢水的主要來(lái)源是電鍍生產(chǎn)中的清洗、鍍液過(guò)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(lái)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(zhì)的種類、濃度、排放量等可能會(huì)有很大的差別。例如，在工業(yè)上采用無(wú)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(shè)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(jìn)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(guó)電鍍廠約有1.5萬(wàn)家，每年排放的40億m3廢水約有50%未達(dá)到國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)[6]。</p><p>　　2.電鍍廢水處理技術(shù)現(xiàn)狀</p><p>　　國(guó)內(nèi)電鍍廢水處理，管理和技術(shù)都不到位，一個(gè)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(wèn)題變成工業(yè)園區(qū)小、分散的問(wèn)題；對(duì)私營(yíng)小老板來(lái)說(shuō)，廢水處理廠建設(shè)投資大，運(yùn)營(yíng)費(fèi)用高，因此偷排現(xiàn)象不斷；污泥掩埋占據(jù)了大量土地資源，因此問(wèn)題沒(méi)有徹底解決[7]。電鍍廢水的治理仍是一個(gè)不可忽視的問(wèn)題。處理電鍍廢水的方法有物理法（重力分離、離心分離、過(guò)濾分離、蒸發(fā)結(jié)晶法、反滲透法等）、化學(xué)法（混凝法、氧化還原法、化學(xué)沉淀法、中和法、腐蝕電池法、化學(xué)氣浮法等）、物理化學(xué)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(xué)法。目前該類廢水處理技術(shù)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(zhì)為含鉻量100～1000mg/L，其主要工藝過(guò)程包括電鍍廢水勻質(zhì)、過(guò)濾、陰離子樹(shù)脂吸附、負(fù)載樹(shù)脂淋洗、陰離子樹(shù)脂轉(zhuǎn)型、

7、陽(yáng)離子樹(shù)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(shù)脂，因?yàn)槠湓偕院?，有較高的吸附容量。該設(shè)計(jì)安裝了3個(gè)陰離子吸附柱，吸附操作采用雙陰離子柱串聯(lián)全負(fù)載方式進(jìn)行。該處理流程處理后含鉻量降低至0.5mg/L以下，達(dá)到國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)，但其淋洗過(guò)程比較繁瑣，用NaOH淋洗鉻的負(fù)載樹(shù)脂過(guò)程分兩步進(jìn)行：首先將樹(shù)脂上吸附的Cr2O72-轉(zhuǎn)化成CrO42-，生成Na2CrO4，然后OH-取代

8、樹(shù)脂上的CrO42-。淋洗過(guò)程中需要消耗大量的淋洗夜。</p><p>　　淋洗后進(jìn)行陰離子樹(shù)脂轉(zhuǎn)型因?yàn)榱芟春髽?shù)脂呈OH-型，而且廢水中的Cr2O72-、 SO42-、Cl-等陰離子被樹(shù)脂吸附，且有大量OH-進(jìn)入廢水中，導(dǎo)致廢水排pH>4，使Cr2O72-轉(zhuǎn)化成CrO42-，從而很難取代已被樹(shù)脂吸附的SO42-。</p><p>　　淋洗得到的合格液必須經(jīng)離子交換使Na2CrO4轉(zhuǎn)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(dá)90%。出水水質(zhì)為含銅量0.5～2mg/L，如需達(dá)標(biāo)排放，則電壓要調(diào)至50V，如出水回用，則只需調(diào)節(jié)

10、流速，使流速降低即可。使用該工藝處理含銅廢水，進(jìn)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(jìn)水濃度升高而降低，隨進(jìn)水流量增高而降低。然而酸性鍍銅廢水成份簡(jiǎn)單，實(shí)際含銅廢水成分復(fù)雜，采用此方法很難達(dá)到處理排放標(biāo)準(zhǔn)。</p><p><b>　　2.3 化學(xué)分類法</b></p><p>　　陳旭鵬，王玉俊[11]采用化學(xué)分類法處理電鍍排放廢水，該處

11、理方法處理電鍍廢水時(shí)，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(jìn)水水質(zhì)如表1所示。其出水水質(zhì)達(dá)到《中華人民共和國(guó)污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978-1996)一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。</p><p>　　表1 電鍍廢水進(jìn)水水質(zhì)[11]</p><p>　　出水排放標(biāo)準(zhǔn)如表2所示。</p><p><b>　　表2 出水水質(zhì)<

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(yù)處理后與酸堿廢水混合，在堿性條件下一步凈化器內(nèi)經(jīng)過(guò)混凝、沉降、過(guò)濾后達(dá)標(biāo)排放或回用[12]。項(xiàng)目所生產(chǎn)的污泥可全部回收利用。但這三種廢水要做到嚴(yán)格分流才行。當(dāng)廢水中含有某種有毒、有害物質(zhì)又不易被微生物降解時(shí)，采用此方法最為適宜。然而，化學(xué)治理通常需采用化學(xué)藥劑或材料，因此運(yùn)行費(fèi)用一般會(huì)比較高。</p><p>

13、;　　2.4 “微電解反應(yīng)+還原劑還原反應(yīng)+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(yīng)+還原劑還原反應(yīng)+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(yīng)：鐵屑中的Fe和C之間存在電位差，具有一定導(dǎo)電性的廢水充當(dāng)電解質(zhì)溶液，鐵屑在廢水中形成無(wú)數(shù)微電池

14、，從而殘生微電解反應(yīng)[14]。在反應(yīng)中Cr6+被還原成Cr3+，在此同時(shí)，三價(jià)鐵水解產(chǎn)生相應(yīng)的絡(luò)合物，具有良好的吸附凝集性，可將水中懸浮物、膠體等細(xì)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(jìn)行。(2)還原劑還原反應(yīng)工序：考慮到微電解時(shí)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(yīng)的Cr6+。(3)堿性中和沉淀工序：將廢水pH調(diào)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(jí)反應(yīng)時(shí)間差別很大，裝置體積需設(shè)計(jì)地龐大，后續(xù)中和沉淀產(chǎn)生的泥量也很大，不宜實(shí)施[14]。</p><p><b>　　2.5微電解技術(shù)</b></p><p>　　微電解技術(shù)是利用鐵—碳粒料在電解溶液中腐蝕形成的微電池過(guò)程來(lái)處理廢水

16、的一種電化學(xué)技術(shù)，又稱腐蝕電池法。</p><p>　　其基本原理是，兩種電位不同的物質(zhì)（如鐵-碳，鋁-碳等）在電解質(zhì)溶液中接觸浸泡就會(huì)形成原電池，并在周圍空間形成電場(chǎng)。在電場(chǎng)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(yīng)，降解成小分子物質(zhì)或使膠體電中和脫穩(wěn)。同時(shí)，電極反應(yīng)生成的產(chǎn)物也能與溶液中的污染物發(fā)生氧化還原反應(yīng)。微電解系統(tǒng)中也可發(fā)生一系列化學(xué)物理過(guò)程，并產(chǎn)生絡(luò)合、置換

17、、吸附、絮凝沉淀等作用，從而達(dá)到進(jìn)一步去除污染物的目的[15]。</p><p>　　由于微電解過(guò)程作用機(jī)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(duì)COD、總磷、總氮及總氰化物和氟化物指標(biāo)都提出了更為嚴(yán)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(shù)的工藝原理和正確地使用這項(xiàng)技術(shù)具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。</p><p>　

18、　微電解的基本電極反應(yīng)如下：</p><p><b>　　陽(yáng)極反應(yīng)：</b></p><p>　　F e=F e2++2 e E0(F e2+／F e)＝－0.44V</p><p><b>　　陰極反應(yīng)：</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(dāng)有O2時(shí)：</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(yīng)的電極電位可知，在酸性充氧情況下鐵腐蝕最甚，而無(wú)氧時(shí)差得多；所以通常情況下微電解過(guò)程在酸性充氧條件下進(jìn)行，出水需加堿中和至偏堿性，此時(shí)并有鐵或鋁的絮凝體產(chǎn)生。</p><p><b>　?、賰?yōu)點(diǎn)：</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(shí)處理多種污染物，占地面積小，系統(tǒng)構(gòu)造簡(jiǎn)單，整個(gè)裝置易于定型化及設(shè)備制造工業(yè)化。(3)使用壽命長(zhǎng)，操作維護(hù)方便，先進(jìn)的微電解床只要定期地添加鐵屑便可。(4)造價(jià)合理、處理費(fèi)用低廉，經(jīng)濟(jì)性好。</p><p>　　微電解法的特點(diǎn)是作用機(jī)制多、協(xié)同性強(qiáng)、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(jí)生化處理工藝匹配性好、操作簡(jiǎn)便、以廢治廢

22、、運(yùn)行費(fèi)用低。其COD去除率可達(dá)20~60%，脫色率在50~96%。</p><p><b>　?、诖嬖趩?wèn)題：</b></p><p>　　(1)當(dāng)進(jìn)水pH值較低時(shí)鐵泥產(chǎn)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(lái)制作磁性材料。(2)固定床經(jīng)一段時(shí)間的運(yùn)行后易結(jié)塊，出現(xiàn)溝流、死區(qū)及板結(jié)等現(xiàn)象，在運(yùn)行過(guò)程中表面沉積沉淀物使鐵產(chǎn)生鈍化，降低處理效果。

23、(3)對(duì)于固定床，補(bǔ)充鐵屑的勞動(dòng)量很大。</p><p>　?、畚㈦娊饧夹g(shù)的改進(jìn)和強(qiáng)化：</p><p>　　微電解技術(shù)與其它處理技術(shù)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(jìn)行了研究，處理水質(zhì)為1L電鍍廢水中含41mg六價(jià)鉻，pH為0.96，在在廢水中加入微電池反應(yīng)物進(jìn)行電化學(xué)處理60min后，用層柱累托石常溫振蕩吸附30min后，出水水質(zhì)中六價(jià)鉻濃度降至0.2mg/L，達(dá)到國(guó)家GB8978-1996一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。</p><p>　　累托石[22-23]是以鋁硅酸鹽為主的勃

25、土礦物質(zhì)，其自身結(jié)構(gòu)具有較強(qiáng)的吸附性、離子交換性、可塑性、粘結(jié)性等特殊性質(zhì)，在環(huán)保中的應(yīng)用具有特殊的意義[24]。</p><p>　　累托石是一種非常罕見(jiàn)的規(guī)則粘土礦物，具有陽(yáng)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(jié)構(gòu)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(shí)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(xiàn)</b></p><p>　　[1]李健,張惠源,爾麗珠.電鍍重金屬?gòu)U水治理技術(shù)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(lán)偉光等.絡(luò)合-超濾-納濾耦合

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