电镀含镍污泥资源化与处置方法的研究实践

陆艺 何召辉 董振 王瑾

摘 要：对电镀含镍污泥资源化利用与处置方法进行了研究实践，并对结果进行了分析。主要研究实践利用处理电镀含镍污泥，在现有的处置利用结果上，结合对电镀污泥产生处置利用进行实地调研的情况，同时对用酸浸富集法从电镀含镍污泥中回收镍进行了研究实践。研究实践处理回收利用过程中的主要影响因素，提出了一套较完整、适应企业电镀含镍污泥资源化与处置具体方法及相应条件，在此方法和相应条件下，镍的回收率可以达到92%以上，为电镀企业产生的含镍污泥资源利用提供借鉴。

关键词：电镀;含镍污泥;利用;资源化;回收;处置

0 前言

电镀工艺是制造过程中不可缺少的工艺，而电镀工艺是制造过程中污染较大的工艺。电镀产生的固体废物主要是电镀污泥，因其所含重金属的质量分数高而被列为危险废物[1]。通过近几年电镀废水分质处理技术改造，造成电镀企业负担的原因由原先废水是否能够达标排放的问题，转化为产生的污泥处置费用及是否能处置单位能处理问题。电镀污泥处置费用逐年提升，特别是含镍污泥，对企业来说是一项重担，同时也是必须解决的问题。电镀污泥处置难度已经进一步提升，存在电镀工艺的企业面临着更大的负担与压力，含金属污泥综合利用减量化是亟待解决的问题之一。

1 电镀含镍污泥的成分及性质

1.1 电镀含镍污泥的成分

电镀含镍污泥是含镍废水处理过程中产出的一种固体废弃物，含有大量的重金属镍。根据调研，电镀企业一般采用成熟的化学沉淀法进行处理含镍废水，相对于溶剂萃取法、离子交换法、选择性膜处理法和生物处理法等工艺来说[2-6]，其具有处理量大、处理成本低等优点。此次研究的电镀含镍污泥是化学镀镍废水处理过程中所产生的以镍重金属氢氧化物为主要成分的沉淀物。实验用电镀含镍污泥来自企业化学镀镍废水处理过程中所产生含镍污泥，泥块状，含水量为73.8%。该原料主要是镍含量较高，主要是氢氧化镍，同时含有少量硫酸镍。

1.2 电镀含镍污泥的性质

电镀污泥具有污染性，处置不当，容易造成水体和土壤污染。实验用电镀含镍属于碱性物质，pH值为9.70-11.02，同时该污泥中水分灰分的含量也很高，分别为73.8%和76%，是结晶度低的混合物。

2 电镀含镍污泥的处理

电镀含镍污泥含有镍及其相关化合物，在危险固废名录中，如果没有合规处置，除去其中含镍物质，将会破坏人类生存的环境，危害人体健康。采用何种方法有效处理电镀含镍污泥，将其无害化资源化，减少二次污染，是目前研究的重点工作。

2.1 固化法

目前，电镀含镍污泥产生后还没有一个经济和技术并行的处理方法，国内外常用的方法是固化--填埋法。电镀含镍污泥含有大量的重金属，因此，在对电镀含镍污泥进行填埋处置之前，必须先对其进行固化稳定处理。常用的固化剂有水泥、沥青、玻璃、水玻璃等，其中，水泥是最为常见的固化剂之一。水泥固化是指将废物和普通水泥混合，形成具有一定强度的固化体，从而达到降低废物中危险成分浸出率的目的。此外，石灰也是一种常用的固化剂，但这种方法费用较高[7]。这种方法虽然被比较多的应用，但他存在着占用面积大，在用地较为紧张的地区不建议采用，同时该方法处理后的污泥稳定性无法确保。对于稳定性的问题，国内外研究发现，可以在固化的同时，添加一些物质，提高固化的效果及稳定性，降低金属溶出的情况。

2.2 热化学处理法

热化学处理技术是高温条件下对污泥进行处理分解，造成金属毒性成分减少，更有效的减少污泥占地面积，同时对重金属加以利用。这些年，在电镀含镍污泥最终处置前用该技术对污泥进行处置，可以使电镀含镍污泥较无害化。该技术还需进一步进行探索研究，对于在热化学处理技术应用过程中，产生的废渣和蒸发的物质中有毒有害成分需要进一步分析研究，避免在此方法中产生其他二次污染，造成环境污染。

3 资源化无害化利用技术

这些年，电镀含镍污泥资源化无害化利用技术探索研究主要还是在于两方面，意识重金属回收利用，而是重金属材料化利用。

3.1 重金属回收利用技术

3.1.1 酸浸法和氨浸法

酸浸法是指利用硫酸、盐酸等酸作为浸提剂，将可溶性的目标组分从电镀含镍污泥中提取出来的方法。酸浸法应用较为广泛，硫酸是最为常用的浸提剂[8]。

3.1.2 焚烧--回收法

焚烧--回收法实在电镀污泥焚烧过程减少污泥重量，同时对焚烧产生的废渣中的重金属上，对焚烧渣中的重金属进行回收利用的技术。经过焚烧处理，总体污泥重量减轻，体积减少，较利于后续再处置。

3.2 重金属材料化利用技术

重金属材料化利用技術是一种将电镀含重金属污泥作为原料或辅料材料的过程。该方法还需进一步研究探索，确保不产生二次污染，不对水体或土壤存在污染隐患。

3.3 其他资源化无害化利用技术

3.3.1 电镀含镍污泥铁氧体化处理法

目前部分企业存在电镀废水中加入铁盐类絮凝剂，这种发放可以使含镍污泥中镍沉淀，但此种方法会造成电镀污泥中含有许多铁离子，这样在减少镍对环境污染的同时，又可以资源利用此污泥，将其进一步进行转化，提升其价值。

3.3.2 电镀含镍污泥生物处理法

此方法对于处理含镍污泥能力有限，该方法主要应用于无重金属污染的生物污泥，对于含镍污泥无法很好地进行回收处理镍，同时该方法中微生物容易对镍产生反应导致死亡，同时该污泥中微生物不能很好地生存，极易造成较大成本损失，故此方法不推荐应用于电镀含镍污泥资源化无害化利用。

4 电镀含镍污泥酸浸法参数优化

酸浸的目的主要是将镍以硫酸盐的形式浸出，该方法在处理过程中，主要对于进出时间、加入硫酸量，温度对浸出效果的影响进行研究实践。加入硫酸量，经过计算，通过理论数据的倍数进行添加，先进行污泥中含镍量检测，在计划相应硫酸添加量。具体处理流程见图1。

4.1 時间对浸出率的影响

试验电镀含镍污泥低浓度硫酸浸出时间对浸出效果的影响，结果见图2。硫酸加入量为理论加入量。

4.2 时间对浸出率的影响

试验电镀含镍污泥低浓度硫酸浸出温度对浸出效果的影响，结果见图3。硫酸加入量为理论加入量。

4.3 酸浸法参数优化

试验表明硫酸加入量为理论加入量，在低酸浓度下，采用硫酸浸出--碳酸镍富集工艺从电镀含镍污泥中回收镍，其回收率可达92%以上。

酸浸过程温度35℃以上、进出时间0.5h已上时，Ni浸出率可以达到92%以上。温度55℃浸出时间3h，浸出渣的过滤性能最好，Ni浸出率可以达到99%以上。考虑到时间与经济投入，采用35℃和浸出时间0.5h为佳。采用加碳酸钙的形式富集镍，综合计划，在该方法中，使镍总回收率达到92%以上，为电镀含镍污泥中Ni的资源化无害化利用提供了较为经济的方法。

该方法处置过程中不会产生含毒废气，过程中的废水也能进行回收利用，并且电镀含镍污泥中镍高效回收，产出的污泥中基本不含重金属，该方法环境效益较高。

5 结论

电镀含镍污泥资源化无害化利用处置是目前电镀减少污染研究的核心，并且国内外都取得了一些成果。目前国内采用的固化填满虽然是应用频率最高的一种处置方法，但是该方法并没有减少含镍污泥，也没有对其进行资源化无害化利用，只是最为末端的处置手段。生态环境保护提倡的减少污染，每个环节上较少污染排放，对于实现电镀含镍污泥的资源化无害化利用才是符合生态环境保护，走绿色可持续发展的要求，如何经济有效资源化利用电镀含镍污泥处理将是技术发展的重点。有效资源化利用电镀含镍污泥，不仅可以创造价值，还能减轻末端处理的压力，同时减轻电镀企业经营负担。

参考文献：

[1]陈可，石太宏，王卓超，等.电镀含镍污泥中铬的回收及其资源化研究进展[J].电镀与涂饰，2007，26（5）：43.

[2]杨加定.电镀含镍污泥中铜、镍、镉、锌的回收利用研究[J].化学工程与装备，2008（6）：138.

[3]杨振宁，陈志传，高大明，等.电镀含镍污泥中铜镍回收方法及工艺研究.环境污染与防治，2008，30（7）：58.

[4]安显威，韩伟，房永广.回收电镀含镍污泥中镍和铜的研究[J].华北水利水电学院学报，2007，28（1）：91.

[5]李岩，李亚林，郑波，等.含铬电镀废水的资源化处理[J].环境科学与技术，2009，32（6）：145.

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[7]杨振宁，陈志传，高大明，等.电镀含镍污泥中铜镍回收方法及工艺的研究[J].环境污染与防治，2008，30（7）：58-61.

[8]祝万鹏，杨志华.溶剂萃取法回收电镀污泥中的有价金属[J].工业给排水，1995，21（12）：16-18，26.