电镀废水处理技术的发展
2015-03-23滕志强刘莉王雪冰沈阳黎明航空发动机集团有限责任公司辽宁沈阳110043
滕志强 刘莉 王雪冰(沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司, 辽宁 沈阳 110043)
电镀工艺作为金属表面的美容师,在国民经济中有着举足轻重的地位,但同时电镀也是当今全球三大污染工业之一。在电镀生产过程中排出的废水含有铜、镍、铬等重金属离子、氰化物等剧毒物质和大量的有机污染物,水质复杂且不易控制,是最难处理的工业废水之一,给城市带来了严重的污染。
1 电镀废水的分类和危害
无论何种电镀,其工艺基本都是相同的,分为三个阶段,包括镀前处理、电镀过程以及镀后处理。电镀废水主要包括镀前处理废水、镀层漂洗废水、镀液过滤和废镀液、“跑、冒、滴、漏”等其它废水。重金属废水主要来自于镀层漂洗废水、过滤的镀液和废弃的电镀液。重金属废水主要分为含铬废水、含镍废水、含铜废水和含锌废水,它们有以下危害。
(1)铬离子 含铬电镀废水中主要有三价铬和六价铬。三价铬(Cr3+)是生物必须的微量元素,能够激活胰岛素,但如果存积在肺里,则会对肺产生损害,三价铬毒性是六价铬的 1%。但是三价铬镀液在电镀过程中不稳定,因此很难被广泛应用,而在废水处理中要先将六价铬还原成三价铬。六价铬对人体的危害更大,其毒性是三价铬的一百多倍,可以在人、动物和植物体内累积并富集。六价铬接触皮肤后会有过敏反应,会损害呼吸系统,会造成咽喉充血,引起萎缩性咽喉炎,还会损伤内脏。
(2)镍离子 镍主要损害人体的大脑、脊髓以及五脏器官等,其毒性主要表现为抑制酶系统的活性,皮肤过敏的人长期接触镍盐会产生皮疹,甚至出现溃疡症状。电镀工人受到镍及镍盐的危害主要表现为镍皮炎。镍被广泛的应用到电镀行业中,镀液中主要成分是氯化镍和硫酸镍等,属于贵重金属,所以电镀车间回收使用镍电镀液的次数较多,导致排放的含镍废水中镍离子浓度较高。
(3)铜离子 铜是人体所必需的微量元素之一,但体内的铜超过一定量时会导致铜中毒,会损害消化系统,导致意识不清。人体接触高浓度铜化合物时,可出现皮炎和湿疹等症状,人一次误服2~4g 可溶性铜盐会导致死亡,铜盐对肝肾和静脉的损害很大,还能使红细胞损伤而导致血管溶血。若含铜废水进入农田后,铜也会在土壤中富集,使土质恶化,还会被植物吸收,污染作物,最终通过食物链传到人体中。
(4)锌离子 锌是人体必需微量元素之一,人体每天从食物中摄取10~15mg 锌,会形成锌蛋白贮存在肝里,供给肌体生理反应。但误食过量的锌会引发肠胃炎、腹膜炎等,严重的就会导致休克、死亡。用含锌废水灌溉农田,会导致土壤中的微生物数量减少、作用减弱。锌是电镀中使用最广泛的金属之一,已经基本能实现无氰镀锌,危害性大大降低。
2 电镀废水的主要处理技术
电镀废水的治理在国内外普遍受到重视,下面对我国目前电镀行业采取的废水处理方法技术进行简要的介绍。
(1)化学沉淀法 化学沉淀法是向废水中加入沉淀剂,使废水中的游离或络合重金属离子转变为不溶于水的沉淀物,从而达到重金属与废水分离的目的。其中包括氢氧化物沉淀法和硫化物沉淀法。
(2)化学氧化法 化学氧化法处理重金属废水主要用于破除重金属络合物,使用氧化剂破除络合剂对重金属的络合作用,使络合态的重金属离子变成离子态,再进行下一步的处理方法。
(3)化学还原法 治理含铬废水时最常用到化学还原法,是用化学还原剂将高价金属离子还原为没有毒性或毒性较低的低价金属离子或者单质,并使重金属离子以沉淀的形式与废水分离。其方法就是在废水中加入焦亚硫酸钠、亚硫酸氢钠、硫酸亚铁等还原剂使六价铬离子还原成三价铬离子,然后再加入NaOH 或石灰乳沉淀分离。
(4)吸附法 吸附法的原理是采用活性炭、硅藻土等多孔性固体物质将重金属离子吸附在其表面而从废水中去除的一种方法。这些吸附剂具有较强的吸附能力,同时还有一定的过滤能力,主要用于含氰废水和含铜废水的处理。
(5)膜分离法 膜分离法是指通过特定膜的渗透作用,借助外部能量或化学位差对不同组分的混合液进行分离或富集,因膜孔径和耐压性能不同,分别处理含不同颗粒大小杂质的废水。膜分离法常分为微滤法(MF)、超滤法(UF)、纳滤法、电渗析法(ED)和反渗透法(RO)等技术。
(6)离子交换法 离子交换法是利用离子交换树脂( 或是其他材料合成的离子交换剂) 对重金属离子进行置换,去除重金属离子达到纯化的目的。最常见的阳离子交换树脂是带有磺酸基(-SO3H)的强酸型交换树脂和带有羧酸基(-COOH)的弱酸型交换树脂。
(7)生物法 电镀前处理废水和部分重金属废水中含有有机污染物,需要利用生物法降解有机物。常用厌氧处理技术、膜生物反应器联合去除COD和氨氮等。该方法在国内得到了较大的推广和应用,并逐步应用到了工业废水处理领域。
3 结语
电镀废水污染和处理是全球的共性问题,为了满足日益严格的环境标准,许多处理技术不断产生并成为处理重金属的可行技术。每种处理技术都有自己固有的优点和局限性,需要综合考虑经济、操作工艺等因素,采用科学合理的处理方法将电镀废水的污染最小化,实现生态和社会的协调可持续发展。
[1]姜玉娟,陈志强.电镀废水处理技术的研究进展[J].环境科学与管理,2015.