电镀含铜废水处理技术研究进展
2022-08-29张晨阳余恒岳彤李赛韩明君魏鑫孙伟
张晨阳,余恒,岳彤,李赛,韩明君,魏鑫,孙伟
(1.中南大学资源加工与生物工程学院,湖南 长沙,410083;2.苏州市东方环境工程有限公司,江苏 苏州,215138)
随着国家高新区的快速发展,电子信息领域内的废水排放量会不断增加,导致环境中重金属污染加剧。含铜废水是重金属废水中危害较大的一种,其来源广泛,包括电镀行业、化工行业、选冶行业和医药行业等。尤其是在电镀行业,作为当今三大污染行业之一,每年镀铜、镀铜锡合金和镀铜锌合金都会产生大量成分复杂的含铜废水,废水中赋存的CuSO4,Cu2P2O7和[Cu(P2O7)2]6+等有害物质对环境造成大的影响[1-2]。这些废水如果不加以净化会严重污染水体,使得重金属超标,进而对人体健康产生巨大危害[3-5],对于动物和植物,超过一定浓度的铜会对其生存环境造成严重破坏,使得生物体内重金属聚集[6-8]。根据我国GB 39731—2020“电子工业水污染物排放标准”,铜的排放质量浓度不超过0.5 mg/L。对处于环境承载能力弱、国土开发密度高等地区的企业,我国GB 21900—2008“电镀污染物排放标准”规定总铜的排放质量浓度不超过0.3 mg/L。根据含铜废水中的组分不同,含铜废水主要分为两大类:一种是酸性的含铜废液,主要成分为铜离子、氯化铜、络合铜等物质;另一种则为碱性的含铜废液,主要成分为Cu(NH3)2+[9]。这些废水因含铜量较高且有大量可利用的其他贵重金属而具有较高经济价值,通过合适的处理,不仅可以降低甚至消除对环境和生物的危害,而且可以实现资源的循环利用,为企业降低成本甚至创造额外的经济价值。另外,《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035 年远景目标纲要》要求统筹“三水”治理,增强水生态系统服务功能,做到“坚持污染减排和生态扩容两手发力,统筹水生态修复和水环境治理,强化生态用水”。对水污染进行防治,加强饮用水水源地保护,以电镀含铜废水为代表的重金属废水处理无疑是急需突破的重点领域。
1 电镀含铜废水处理方法及研究进展
目前,针对含铜废水的处理的方法已经比较成熟,主要包括沉淀法、物化法和生物法3种。本文分析我国含铜废液的处理现状,同时指出现在常见方法的优缺点,以便为铜的资源化利用提出一些行之有效、可供借鉴的经验。
1.1 化学沉淀法
化学沉淀法是通过添加药剂与废水中Cu2+反应,使其沉淀,从而达到降低Cu2+浓度的目的。它是目前工业中应用最广泛的方法,具有技术简单直接、技术成熟、沉淀药剂种类多以及来源广等优势。中和沉淀和硫化沉淀是其中最重要的2 种方法。
1.1.1 中和沉淀法
中和沉淀法是加入碱性沉淀剂改变含铜废水的pH,从而达到除铜的目的,常用的中和药剂有Ca(OH)2,NaOH[10],CaO和CaCO3[11-12]。
图1所示中和沉淀处理流程可同时对酸碱蚀刻废液进行综合利用,近年来在珠江三角洲地区及长江三角洲地区得到广泛应用,取得了巨大的经济效益和良好的环境效益。
图1 中和沉淀处理流程[13]Fig.1 Neutralization precipitation treatment processes[13]
张智远等[14]用中和沉淀法处理含铜络合废水时发现Ca2+能够增强其处理效果,在相同的药剂添加量下,处理效果比铁氧体法的好。在最佳实验条件下,废水中铜的去除率达99%。
王绍楠等[15]对比了中和沉淀法和硫化物沉淀法除铜的效果,发现前者成本低,适合常温操作,但形成的是絮状疏松沉淀,不够稳定;后者在温度较高时处理效果好,形成的沉淀稳定,适合机械分离。
中和沉淀法处理成本低,方法简单且效果较好,但产生的渣量大,含水高,脱水困难,若处置不当,极易造成二次污染[16]。同时,处理后的废液酸碱度较高,水的硬度较大。
1.1.2 硫化物沉淀法
硫化物沉淀法主要是将硫化药剂直接加入到含铜废水中反应,生成硫化铜沉淀从而降低重金属铜的浓度。硫化沉淀处理流程如图2所示。含铜废水过调节池后,加入反应池经硫化物沉淀处理,再进行中和处理,经沉淀池固液分离后最终达标排放。
图2 硫化沉淀处理流程Fig.2 Sulfurization precipitation treatment processes
硫化沉铜工艺与氢氧化物沉淀法相比,虽然都属于化学沉淀法,但硫化沉铜工艺中具有不需要分流、适用的pH范围更广、效果好、处理后含铜量低等优点[17],目前常用硫化物有硫化钠和硫化氢等。
很多学者对硫化物沉淀进行了深入研究,如CHUNG 等[18]利用五水硫化钠作为沉淀剂去除Cu2+,同时使用钙离子作为CuS 细晶之间的交联剂,进一步增加了晶体的生长和聚集,Cu2+初始质量浓度为100 mg/L。发现当Cu2+与S2-的物质的量比为1∶2 时,超过95%的Cu2+在120 min 内转化为CuS晶体。
一些研究者将硫化物沉淀法与其他方法结合用于去除重金属离子,并取得一定效果。如陈梦君等[19]将铁氧体法与硫化物沉淀法结合在一起,发现当pH 为10.3,三氯化铁与硫酸亚铁的添加量分别为1 890 mg/L 和973 mg/L 时,通过控制硫化钠的添加量可达到除铜的目的,处理后的电镀废水中铜质量浓度为0.05 mg/L 左右,去除率高达
94.51%。
还有一些研究者从热力学角度进行相关研究。如刘定富等[20]通过研究发现,Cu2+完全沉淀后,溶液中H+浓度远远低于理论计算浓度的下限值。这表明只要控制硫化钠的加入量,溶液中的铜能够被选择性沉淀完全。但采用硫化物沉淀法时,由于硫化物不易沉降,导致该法大规模应用受到限制,硫化物的高效沉降是硫化沉淀法未来研究重点之一。
1.2 物理化学方法
物理化学方法是通过相关材料内部或者表面特有的物理和化学性质来去除废水中的目标离子,如图3所示,这里主要介绍离子交换法、吸附法和膜处理法这3种方法的研究情况。
图3 物化法分类Fig.3 Classification of physical and chemical laws
1.2.1 离子交换法
离子交换法主要是利用离子交换树脂中的交换离子与电镀废水中的某些离子进行交换而将其除去,从而使废水得到净化的方法。其不仅能去除电镀废水中的铜离子,而且能实现对重金属铜的回收利用,因此,被广泛应用于低浓度含铜废水的处理[21]。图4所示为一种常用的离子交换法处理氰化镀铜废水流程,含铜废水经泵送入过滤柱后,阴离子交换柱除氰,然后阳离子交换柱除铜,处理后的水可循环使用或排放。
图4 离子交换法处理氰化镀铜废水Fig.4 Treatment of cyanide copper plating wastewater by ion exchange method
采用离子交换法时最重要的是交换树脂的选择,若交换树脂合适,则目标离子的交换能力强。目前,离子交换树脂主要分为阳离子交换树脂和阴离子交换树脂两大类,也有按照树脂内部结构不同分为凝胶型和大孔型树脂。由于内部结构不同,不同种类的树脂适合处理不同溶液环境的电镀废水。
CAPRARESCU等[22]采用低离子交换颗粒质量分数(5%)的苯乙烯-丙烯腈共聚物(SAN)共混法制备了非均相膜。用五水硫酸铜与硫酸在物质的量比为1∶1时配置1 g/L含铜溶液,结果表明,若电渗析持续时间为90 min,则在8 V 的恒电位控制下,提取率可超过70%。
不同性质的离子交换剂与铜离子的反应机理不同,其对铜离子的去除效果也有一定差别[23-25]。张剑波等[26]对比研究了多种大孔强酸型树脂对Cu2+的富集效果,通过对去除率、铜离子浓度和最佳pH 等指标进行研究发现,有3 种类型的离子交换树脂性能较优。经过“争光”离子交换树脂、“强酸一号”离子交换树脂和PK208 离子交换树脂处理后含铜废水中铜离子质量浓度低于0.1 mg/L,吸附能力完全达到净化要求。DAI等[27]采用强碱性阴离子交换树脂Purolite A500/2788 回收铜金矿提金尾液中的铜,铜解吸率可达86.8%。PAN等[28]以沼气残渣为原料,采用简单的一步法合成了一种可回收低成本的羧甲基化生物树脂CA-BR。这种新型生物材料具有良好的孔结构和丰富的羧基官能团,随着温度升高,CA-BR对Cu2+的吸附量增加,最大吸附能力为76.92 mg/g。此外,CA-BR具有较强的化学稳定性,连续吸附、脱附8 次后,其对Cu2+的去除率达92%,表明CA-BR 在实际应用中有很大的作用。
含有不同官能团的离子交换树脂对铜离子的去除效率也有差别,如杨明平等[29]系统研究了用甲醛和苯氧基乙酸合成的新型含醚键的离子交换树脂对铜离子的交换效果,并探究了树脂的吸附原理和再生的方法,发现该树脂适合处理低浓度的含铜废水,在温度为25 ℃,pH 为4.5 时,树脂对Cu2+离子的吸附容量可达2.3 mol/kg左右。
尽管离子交换所需要的分离设备比较简单,过程也不复杂,对铜离子的富集回收效果也较好,但由于本身结构的限制,交换容量有限,再加上生产成本高等,该方法在实际工业生产中的应用受限。
1.2.2 吸附法
吸附法就是通过吸附剂的吸附作用吸附废水中的重金属离子,由于吸附容量的限制,主要适合处理低浓度废水。吸附法操作简便,且不会产生二次污染。根据吸附机理的差异,吸附法可分为物理吸附、化学吸附和生物吸附共3种[30]。在影响吸附效果的因素中,吸附材料的选择是最重要的。吸附剂的种类很多,常用的主要包括活性炭、生物炭、沸石和聚合性材料等,其中活性炭的应用范围最广。
1)活性炭吸附。活性炭是一种非极性吸附剂,主要由多种微孔结构的碳质材料组成[31],外观呈暗黑色,有粒状、粉状和纤维状,目前工业上大量采用的是粒状活性炭。活性炭具有非常独特的性质,其不仅具有巨大的比表面积,而且具有很高的空隙体积,这也是活性炭吸附能力强、吸附容量大的最主要原因。
目前,用于生产活性炭的材料很多,包括煤、椰 子 壳、 木 材、 沥 青 等。 SHAHROKHISHAHRAKI 等[32]以废轮胎粉为原料,采用炭化及化学活性技术制备活性炭TAC,并与商用活性炭CAC对比探究了对废水中重金属离子的吸附效果,发现由于TAC 具有更大的比表面积和更发达的微孔,故比CAC 具有更高的吸附速率,对铜离子最大吸附量为185.2 mg/g。用活性炭处理低浓度含铜废水的研究中,BORHAN等[33]以橡胶籽壳为原料,加入氢氧化钾制备了低成本活性炭。通过实验发现,当其他条件一定时,铜离子初始质量分数为200×10-6,加入活性炭吸附后对铜的去除率达到99%;当搅拌速率为400 r/min 时,对铜的去除率达99.6%;当反应时间为45 min时,铜去除率达到94%。吴昱等[34]选用自制的活性炭处理质量浓度为20 mg/L 的含铜溶液,发现震荡240 min、添加65 g 活性炭时,吸附达到平衡时最大吸附量为26.2 mg/L。
2)生物炭吸附。生物炭是生物质材料(如废弃木材、植物秸秆等)在完全或部分缺氧的条件下热解得到的高含碳量固体产物,具有较高的碳含量和芳香性的结构、较大的比表面积、丰富的孔隙结构和表面活性基团,对各类污染物均具有很强的吸附能力,也被用于含铜废水的处理[35]。
BANDARA 等[36]研究了废弃物中生物炭考察了对Cu2+的处理效果。结果发现在pH为5.5时,黄芪源生物炭对Cu2+的吸附量最高达到18.0 mg/g。在实际废水中,由于铜大多呈鳌合状态,结构稳定,耐酸范围广,流动性强,所以,比自由离子更难从废水中去除。ZHU 等[37]重点研究了氧化锰改性生物炭(BC-MnOx)对柠檬酸铜CuCA 的吸附和去除性能,并探讨了相关机理,发现去除CuCA的效率可达99%。BC-MnOx去除效率高,同时,在较宽的pH 范围内溶解锰的浓度很低,证明了BCMnOx的化学稳定性和有效性强,是一种很有应用前景的吸附重金属离子的新材料。
3)沸石吸附。沸石是一种由铝硅酸盐成分组成的天然矿物,具有三维骨架和不同尺寸的孔隙[38]。由于沸石内部具有很多不同尺寸的空腔,小分子物质可以自由进出,大分子物质会被吸附在空腔内部,所以,沸石能够根据物质的离子半径和极性程度来分离混合物,从而达到吸附重金属离子的目的。因为沸石具有成本低、取材简便等优点,所以,在净化废水领域应用较广。沸石在不同pH 条件下对铜离子的吸附效果如表1所示[40-45]。
表1 沸石对铜离子的吸附效果Table 1 Adsorption effect of zeolite on copper ions
ELBOUGHDIRI[39]研究了沸石对废水中重金属离子的吸附作用,发现在最初的几小时内对Cu2+的吸附速率达到最大,之后逐渐降低。其原因是吸附初期有比较多的吸附位点使得金属离子易于在沸石颗粒表面交换,之后,由于金属离子向内部通道扩散变慢,导致吸附速率也随之降低。
4)其他材料吸附。除了比较常用的一些吸附材料以外,还有很多研究人员通过改性[46-47]、聚合和化学合成等方法自制了吸附剂,经实验研究证实,这些吸附剂对含铜废水的处理也有较好的吸附效果。
EFTEKHARI等[48]采用叶酸涂层氧化石墨烯纳米复合材料(FA-GO)作为吸附剂处理Cu2+,通过等温线计算发现Cu2+的最大计算吸附容量为116.3 mg/g。对动力学模型进行分析后发现,Cu2+的吸附符合伪二阶方程。LI 等[49]采用纳米零价铁(nZVI)评估处理高浓度含铜废水的可行性,通过中试实验发现,当废水中铜离子质量浓度为70 mg/L时,添加55 kg nZVI 处理250 000 L 含铜废水,最终Cu2+去除率超过96%。LIU 等[50]在800 ℃条件下,经氢氧化钠活化后加入Si/Mn 二元氧化物(ASi/Mn-CRBC),合成了一种新型的改性富钙生物炭用于去除废水中的铜离子。在加入量为1 g/L且pH为3~6 时,初始质量浓度为50 mg/L 的A-Si/Mn-CRBC 对Cu2+的去除率接近100%,且在吸附过程中可以中和溶液的酸性,其应用前景广阔。刘新梅等[51]用合成的二硫代氨基甲酸盐类重金属捕集剂DTC(BETA)处理模拟含铜废水,发现在pH 为4~10,加入的DTC(BETA)与铜的物质的量比为9∶1时,处理后的溶液能够达标排放。AKPOMIE等[52]研究了一种用于重金属废水处理的棉基吸附剂(CBAs),吸附剂由碳纳米管组成,对重金属离子的吸附范围为0.002~505.600 mg/g。实验结果表明,离子液体态的CBAs 对Cu2+和Ni2+的吸附效率最高。李俭平等[53]用高岭土改性壳聚糖,使得两者复合在一起,与单一吸附材料相比具有更强的吸附性能、更好的去除效果以及更少的用量等优点。
1.2.3 膜处理法
膜处理法就是利用膜的选择透过性将金属离子从溶液中分离开来。根据处理离子的半径,可将膜处理分为超滤、微滤、纳滤、反渗透等,每一种方法都有一定适用范围,去除效果也有差异。
用膜分离处理含铜废水的技术已经很成熟,不论是呈离子状态的含铜废水还是络合状态的含铜废水,用该方法都有比较好的处理效果[54-56]。由于不同含铜废水的溶液性质差别很大,此时,根据废水中的溶液环境选择合适的膜就非常关键,它直接关系着除铜效率。VALENZUELA等[57]采用液体乳化膜体系对pH 为2~4 的天然酸性低浓度含铜废水进行处理,并研究了铜的去除动力学。实验发现,液膜中载体浓度、pH 和金属含量都对铜的初始处理量有一定影响。李宪伟等[58]介绍了乳状液膜法处理含铜废水的优点,并将其分成流动载体乳状液膜和非流动载体乳状液膜,对它们的机理进行了探讨。
1)超滤。超滤是一种将溶液滤过、分离和浓缩的膜透过分离技术,作为膜处理方法的一种,常用于工业水处理领域。滤膜作为超滤技术的关键,可分为有机膜和无机膜2种,其内部结构和组成成分直接关系到水处理的效率。与传统水处理方法相比,超滤具有分离效率高、使用压力低、无二次污染和可回收利用等优点,但超滤技术投入成本较高,膜容易被污染等。
BARAKAT等[59]研究了一种聚合物增强超滤工艺,用于从废水溶液中去除Cu2+等有毒重金属。结果表明,随着CMC 浓度增加,在pH 不小于7 时,Cu2+截留率在90%以上。邱运仁等[60]用聚丙烯酰胺作络合剂与废水中的铜形成络合物,采用芳香聚酰胺膜进行分离,发现在pH 一定时,Cu2+的截留率随聚合物与金属离子质量比(mP/mM)的增加而增加;在一定mP/mM下,适当提高溶液pH 有利于Cu2+的截留。在溶液pH=6,mP/mM=22 时,Cu2+的截留率达97%以上。
2)微滤。微滤又称微孔过滤,主要以微孔滤膜为过滤介质,有选择性地分离溶液中某些组分的膜分离技术。在实际处理过程中,为了提高重金属的去除效率,仅仅靠微滤还不能达到工艺要求,常常需要与其他方法相结合,或者添加沉淀剂、混凝剂等与水中金属形成聚合物再透过微滤膜,从而达到分离的目的。
如WANG 等[61]将微滤与电化学相结合,在不改变聚偏氟乙烯膜表面物理化学性质的情况下,将不锈钢网嵌入膜的活性层,制备了导电微滤膜,并开展了除铜的相关实验,发现Cu2+去除率随电压增加而增加,随电场进一步增大而趋于平稳。当进水Cu2+质量浓度为5 mg/L和30 mg/L时,膜分离系统的最佳电压分别为1.0 V和2.0 V。
由于长三角太湖地区含铜废水的排放标准提高,使得采用传统的化学沉淀法无法满足要求。张志军等[62]从实际应用出发,选择FeSO4混凝-微滤膜法除铜并确定最佳实验条件。通过单因素实验发现,废水pH、浓度和反应时间等都对去除效果有重大影响,经混凝-微滤法处理的废水铜质量浓度从57.6 mg/L 下降到0.15 mg/L,满足排放标准,同时,处理成本较化学沉淀明显降低,适合进行工业推广应用。
3)纳滤。纳滤又称低压反渗透,是近些年发展起来的一种新型的介于反渗透和超滤之间的由压力驱动膜分离技术。作为目前世界上膜分离领域研究的热点之一,纳滤技术广泛应用于污水处理、饮用水制备和物料回收等领域[63-64]。
有研究发现通过对纳滤膜进行表面改性会改变膜的表面形貌、Zeta电位和疏水性等性质,进而会影响其在金属离子截留方面的能力。WANG等[65]通过在聚酰胺(PA)表面附着一层超支化聚乙烯亚胺(PEI)(其中,PEI氨基与PA表面羧基相连),制备了带正电的聚酰胺纳滤膜,发现该膜依靠静电斥力与吸附,对Cu2+的截留率大于90%。MU等[66]通过引入双(2-羟乙基)二甲基氯化铵(BHDA),在三通道基板膜上进行界面聚合(IP),制备了一种新型的聚酰胺纳滤膜。BHDA 的引入使纳滤膜的聚酰胺层厚度变小,亲水性提高,并增加了正电荷,在显著提高纳滤膜的渗透能力的同时,又不会抵消盐的截除作用,对Cu2+的截留率在84%以上。WANG等[67]采用纳滤技术处理含Cu和Cr的电镀冲洗废水,分别采用DL,DK 和NTR-7450 这3 种纳滤膜进行对比实验,发现DL和DK膜对Cu的平均去除率分别为90.0%和82.8%,NTR-7450 的去除率低于70%。朱建阳等[68]用ESNA1-404 纳滤膜处理模拟含铜废水,考察了压力、铜离子浓度、pH以及不同种类阴离子等因素对处理结果的影响,发现在最佳条件下,该膜对铜的去除率高达98.82%。
1.3 生物法
传统方法如化学沉淀法、物化法等虽然对重金属离子的去除能起到一定效果,但由于存在二次污染、过程复杂等缺点,这些方法仍存在一些不足。经过研究发现,用生物法处理含铜废水不仅环保无污染,而且成本较低,与离子交换等方法相比去除速度也更快[69],其常见流程如图5所示。
图5 生物法处理工艺流程Fig.5 Biological treatment process flow
目前,生物法处理电镀废水主要依靠人工培养的复合功能菌来完成[70-71],其最大特点是在处理过程中微生物能不断地进行增殖,重金属去除量随生物质量增加而增加。
李中华等[72]选择固定化菌体研究去除废水中铜离子的效果,发现在众多的实验影响因素下,菌体的投加量最关键。加入15 g/L 固定化菌体后,富集除铜效率可达94.4%。
由于细菌在外部环境的刺激下会持续产生荚膜或者黏液层,这种聚合物依靠活性基团对金属离子产生吸附作用。田建民[73]利用外红硫螺菌属形成的胞外生物聚合物吸附废水中的铜,发现pH对吸附效果的影响很大,在pH 为6~7 时,经胞外聚合物处理后的铜离子质量浓度低于0.3 mg/L。陈天等[74]采用虾壳经过酸碱等一系列操作后自制壳聚糖用于回收模拟溶液中的铜离子,发现壳聚糖主要与液体中的铜离子形成螯合物从而降低重金属离子的浓度,处理效率很高,对铜离子的回收率可达98%~99.9%。
真菌生物修复是去除水体中重金属的一种有效方法。ZHANG 等[75]考察了蚯蚓肠道真菌brevicompactum QYCD-6对重金属金属离子的耐受和去除能力,发现复合培养基对Cu2+的最低抑菌质量浓度为150~200 mg·L-1,在复合介质中,Cu2+的去除率最高达到64.5%。SHENG 等[76]研究了马尾藻对铅、铜、镉等重金属离子的生物吸附性能,发现在60 min 内对铜离子的吸附总量达到90%,同时,随着pH增大,去除效果越好。
利用生物法去除铜离子有很多优点,如设备投资少、操作方便、处理效率较高、无二次污染和生产成本低等,但生物法本身也有诸多不足,如:功能菌繁殖速度和反应速率慢;处理水难以回收利用;所用菌种的繁殖容易受到废水的离子、pH、温度等因素的影响;处理周期较长等。生物法处理含铜废水技术的发展今后应该着重于培养更加有效的新型菌种,针对重金属离子处理效率高的菌种应加快其工业化应用,并同传统方法进行结合,优势互补,从而进一步提高含铜废水的处理效率。
2 各方法技术对比
不同方法对废水中重金属铜的处理效率不同,适用条件也有差异,各有优缺点。电镀含铜废水处理方法优缺点对比见表2。从表2 可见:每种方法在含铜废水处理领域都有着各自独特的优势,如沉淀法工艺简单,离子交换法选择性好,吸附法无二次污染以及生物法效率高等,同时,各技术的缺点也比较明显。在实际生产中,由于企业所在地环境、工厂处理流程、原液浓度、pH 以及处理量等因素的差异,产生的含铜废水性质也有较大差异,此时,针对废水特点,充分考虑每种方法的优缺点和适用面选择合适的处理方法非常关键,这直接关系到最终的处理效果。
表2 各方法优缺点对比Table 2 Comparison of advantages and disadvantages of each method
3 结论与展望
1)随着铜在电子、化工、医学等领域的应用越来越广泛,含铜废水的排放量不断增加,其对人体和生态环境的危害系数也会相应增加。现在对含铜废水的处理方法较多,每种方法都有其独特的优势。化学沉淀法操作简单,成本较低,适合处理浓度较高的含铜废水;吸附法的优势主要是选择性强、灵敏度高、响应时间短、吸附容量大等,适合处理低浓度含铜废水;离子交换法适合处理中低浓度含铜废水。每种方法也存在一些不足,这限制了它们的应用范围,加上目前排放的废水中成分复杂,仅靠单一方法不足以对其进行有效地处理以及资源化利用,需要将多种方法联合,分步分级处理。
2)对电镀含铜废水的处理技术进行以下展望:
①废水处理和资源循环相结合。针对电镀含铜废水的特殊性,秉承废弃物是放错位置的资源的创新理念,通过跨学科融合创新,从有价组分资源化的角度开发废水处理技术,实现资源循环的同时实现废水的高效深度净化。例如充分借鉴湿法冶金技术、元素地球化学亲和原理、矿物浮选药剂分子设计理论,开发设计高效废水沉铜试剂,实现高选择性安全沉铜,实现铜资源循环利用的同时,达到废水的高效净化。
②短流程分类处理和梯级分质回收相结合。针对电镀含铜废水中成分复杂、赋存状态多样的问题,以有组分的界面选择性分离为核心,通过短流分类处理,提高处理效率;通过梯级分质回收,提高资源品位。开发低成本、易再生、效率高的铜提取剂和分离剂,实现电镀含铜废水的铜资源的高效回收、废水的深度净化和高比例回用。
③综合防治和工艺创新相结合。对含铜电镀废水开展综合防治,通过工艺和技术创新,由简单“治废”转变为源头防控、过程管控和末端治理相结合。例如推进电镀废水水槽设计的改革、采用多级逆流漂洗以及改变镀件的吊挂方法使其更加适应生产等。同时,积极推动电镀工艺创新,这是根本的解决方法。要推动技术升级换代,推广无污染、少污染的电镀工艺。在清洗环节上,要着眼电镀漂洗水中金属资源的回收,从源头上解决电镀含铜废水的处理问题。