电镀污泥的资源化利用技术及实例研究

赵晶磊，王 岱，杨占昆

（天津环科环境规划科技发展有限公司，天津 300191）

电镀废水处理期间会产生许多固体废弃物，而这些固体废弃物就是电镀污泥。现阶段，我国大部分电镀厂处理废水时都添加碱液，而后就产生了沉淀，这就是电镀污泥的来源。而将碱液加入电镀废水中，使其沉淀，其间会产生大量的金属氢氧化物，经过压滤、脱水就出现了电镀污泥。除了加碱液以外，还可以添加酸、碱、还原剂等，由于可加入的药剂有很多种，所以电镀污泥的成分比较复杂。

1 电镀污泥的危害

电镀废水含有复杂的物质，想要降解也比较难，其性质又不稳定，使电镀行业成为重度污染的行业之一。如果不能科学、合理地对电镀污泥进行处理，电镀污泥会带来人们难以想象的危害。例如，电镀污泥中的有毒、有害重金属物质严重影响土壤质量，水资源受到污染，危害动植物的健康[1]。

1.1 危害土壤

电镀污泥中有许多有害重金属物质逐渐向土壤渗透，会使许多微生物逐渐被杀死，这就会导致土壤质量下降，使农作物出现减产甚至枯死等现象，也破坏了生态平衡。除此之外，土壤当中的有害重金属物质，还可能会被农作物吸收，而后通过食物链进入人体，直接影响人体健康。

1.2 危害水资源

如果电镀厂没能妥善处理电镀污泥，大量污染物会逐渐渗入自然水体中，直接影响许多水体生物。同时，电镀污泥中的重金属会以食物链或大气等方式进入人体，威胁人体健康，可能会导致呼吸道、皮肤等方面的病症，甚至严重影响神经系统。

2 电镀污泥的处理工艺

2.1 固化处理技术

在电镀污泥处理中，固化处理技术往往应用在最后的环节，其目的是将重金属控制在惰性状态，从而降低其危险性，而后进行填埋处置。所谓固化就是使用大量添加剂，让电镀污泥处于比较紧凑而无法流动的固体状态，通过改变电镀污泥的强度和渗透性等来实现。常用的添加剂有石灰、水泥、玻璃等。其中，水泥固化最为常见，其对电镀污泥和重金属废物的处理效果好，材料廉价，相关投入和运行的成本比较低，操作相对简单，稳定性较好，使得人们对固化处理技术的关注度随之增加。

固化处理技术操作流程如下：提前运用干燥、破坏氧化物等方法对电镀污泥进行处理；在电镀污泥中添加大量固化剂；等待其凝固，而后将其混合；最后对其进行终极处理，也就是填埋处理[2]。

电镀污泥处理技术发展呈现多样化，其固化效果也比较稳定，但是占地面积较大，重金属在固化体中具有不稳定性。因此，对于危险废物，人们已经提出用高效稳定剂来进行无害化处理的理念。

2.2 热处置技术

对电镀污泥进行热处置，就是熔融和深度氧化的过程，而利用热处理能够降低电镀污泥中的部分有毒物质，实现对电镀污泥的有效治理。热处置技术主要利用焚烧法，使电镀污泥体积减小，同时将电镀污泥对环境的危害降到最低。但是相关研究表明，热处置技术的能耗比较高，还需要特定的焚烧设备，许多小型电镀厂无法承担高额的费用，所以热处置技术的推广效果不是很好。

2.3 铁氧体化处理技术

铁氧体化处理技术是指在电镀废水中加入铁盐，调节pH值，同时加入絮凝剂，以产生沉淀物，所以电镀污泥大多含有铁离子。人们可以运用适当的技术，将其变成复合铁氧体，将铁离子束缚在Fe3O4上，实现消除二次污染的目的。

3 电镀污泥资源化利用技术

资源化利用技术，是一种操作简单、效果好、成本较低的电镀污泥资源化回收方式。其中比较常见的有浸出提取、火法提取、制造建材法和电解法等。

3.1 浸出提取

浸出提取就是运用化学反应，将电镀污泥中的重金属物质进行有效分离，保持重金属的稳定性。常见的浸出剂有酸、碱、中性三种。电镀污泥中的重金属常以氢氧化物的形式而存在，因此中性浸出液的应用不常见。碱性浸出液（如碳酸钠和氨水）的应用率反而比较高，其缺点是无法使所有金属浸出；常见的酸性浸出液主要有盐酸、硫酸，由于酸度不同，所以浸出结果也不同，这就说明电镀厂要按照电镀污染的实际特点，选择适合的浸出液，使浸出提取法的效果达到最佳。其在电镀污泥重金属回收中的应用也比较广泛，例如，电镀污泥经过处理，镍的回收率能够达到92%。

3.2 高温提取

通过高温处理电镀污泥，人们能回收其中的重金属。常用的方法有煅烧法、微波法、焚烧法和碳加热法等。高温处理能使电镀污泥的体积有效减少，同时能降低部分有害物质。除此之外，通过高温处理，重金属物质会发生反应，形成单质化合物。综合运用浸出法和高温法，可以显著提升电镀污泥中重金属的提取效果。但要注意的是，高温提取要通过加热来实现，其间会产生严重的大气污染，所以电镀厂一定要高度重视这一点。

3.3 制造建材法

制造建材法就是将电镀污泥有效转换为建筑材料。例如，电镀污泥可以用作水泥原料，这完全不影响水泥的使用性能，而且成本较低，但目前还没有实现推广应用。之前，已经有人将电镀污泥应用到红砖制作中，但是红砖中重金属的毒性能否达到相关标准，这直接影响制造建筑法的实际应用。

3.4 电解法

电解法是指运用电流将电镀废液中的金属离子还原成金属。值得注意的是，人们要根据电镀溶液中的金属离子析出电势的差异性，控制施加电压的大小，从而达到还原效果。与浸出提取相比，电解法不需要添加任何药剂，操作流程比较简单，设备占地面积较小，但是回收的金属纯度丝毫不会受到影响。

4 金属回收

电镀企业可以运用电解法对电镀污泥进行回收和利用。此外，还可以采用冶炼或化学方式进行回收，使电镀企业的资源利用率大大提高。

4.1 冶炼法回收

部分电镀污泥中含有许多铜元素，因此可以采取冶炼法来回收铜。其主要工艺是将污泥烘干，而后和木炭粉搅拌混合，通过高温使其还原，在其溶解后再加硼砂进行提取，就能够得到金属铜。而对于含有硫化铜的电镀污泥，人们可以使用硫化物来进行处理，实现冶炼回收铜的目的。

4.2 通过化学形式进行回收

含锌电镀废水含有锌、铁、铝等杂质，这时就可以利用硫酸进行前处理，而后加入氧化剂，形成硫酸锌结晶。硫酸锌在工业上可以用作染剂，在医药上可以作为催吐剂，而在农业上可以作为基肥，预防果树、苗圃的病害[3]。

对于含铜电镀污泥，人们通过适当处理可以得到结晶硫酸铜。其主要工艺流程是烘干—熔烧—粉碎—加入稀硫酸—加温—离心，从而获取结晶硫酸铜。结晶硫酸铜在工业上大多与石灰石混合，形成波尔多液，用于杀灭真菌。

对于含硫化镉的电镀污泥，人们通过处理可以回收碳酸镉和氧化镉产品。其工艺流程为：在电镀污泥中加入硝酸进行浸取；通过过滤和加碱来去除硝酸浸取；加入碳酸钠溶液，最终形成碳酸镉，而后进行洗涤和烘干，得到碳酸镉产品；将碳酸镉进行粉碎、高温烘烧，得到氧化镉。

5 电镀污泥处理的经济效益

以上海电镀污泥处理公司为例，笔者简单分析了电镀污泥处理带来的直观经济效益[4]。

5.1 项目概况

该项目总投资250万元，年平均税后利润149.075万元，投资回收期1.7年，平均年销售收入228万元。

5.2 经济效益

该公司收取电镀污泥的处理费用是500元/t，总共4800 t。所以,实际电镀污泥处理费用为4800 t×500/t元=240万元。该公司每吨焦炭，可以处理的最高上限是4 t污泥，因此年消耗的焦炭为4800÷4=1200 t，其中，每吨焦炭的售价是1050元，所以年焦炭费用为126万。该公司日用水量为20 t，每吨水价格1.5元，所以年用水费用为9000元，该公司每小时耗电50 kW·h，电费单价为0.75元/（kW·h），则年用电费用为27万元。该公司该项目的薪资情况为，每人每年2万元，实际需要27人，则年薪资待遇费用为54万元。该公司设备折旧、维修费用为7.5万元。

该公司的其他费用，按照金属锭量售收入的5%来计算，每年需要处理4800 t电镀污泥，以300 d来计算，每日就需要处理25 t电镀污泥，每一吨电镀污泥所产出的金属量为5%，回收率按照95%计算，实际产金属锭量就为4800×5%×95%=228 t，每吨金属锭按1万元计算，总收入就为228万元，加上电镀污泥的处理费用228万元+240万元=468万元。

该公司的增值税是228元×7.5%=17.15元，利息为250万元×5%=12.5万元，所得税按照3.3%计算，每年需要支付73.425万元。该公司本项目总成本为318.925万元，年税后利润为468-318.925=149.075万元，预期投资回收期250万元÷149.07万元=1.7年。

由此可知，该项目只需要1.7年就可以回本。因此，无论从环境保护角度，还是从公司经济利益和企业员工福利薪资角度来看，电镀企业可以运用正确的电镀污泥处理技术，处理原本具有高污染性、高危险性的电镀污泥，实现环境保护和企业经济的共同发展。电镀废水虽然具有高危险性，但也是一种潜在资源，电镀企业要大力研发电镀污泥、废水、废渣等处理技术。目前，我国电镀行业虽然还面临部分发展难题，但总体发展趋势较好，开始多角度、多层次地研究电镀废水的资源化利用技术。

6 结语

电镀污泥比较复杂并且还具有一定的危险性，对于电镀污泥的处理方面，已经是电镀厂和社会所关注的重点。在研究过程当中，现阶段对电镀污泥的处理上，已经能够运用浸取法、高温法、制造建材法、电解法等措施，有效降低污泥所产生的负面影响，与此同时，还能在提高企业的经济效益的同时，还能使人类、动植物赖以生存的生态环境得到保护。