電鍍廢水處理
電鍍工廠（或車間）排出的廢水和廢液，如鍍件漂洗水、廢槽液、設備冷卻水和沖洗地面水等，其水質(zhì)因生產(chǎn)工藝而異，有的含鉻，有的含鎳或含鎘、含氰、含酸、含堿等。廢水中的金屬離子有的以簡單的陽離子形態(tài)存在（如Ni2+、Cu2+等），有的以酸根陰離子形式存在（如CrO厈等）,有的則以復雜的絡合陰離子形式存在【如Au(CN)娛、Cd(CN)厈、Cu(P2O7)愹等】。一種廢水中常含有一種以上的有害成分，如氰化鍍鎘廢水中既有氰又有鎘。此外，一般鍍液中常含有機添加劑。 電鍍和金屬加工業(yè)廢水中鋅的主要來源是電鍍或酸洗的拖帶液。污染物經(jīng)金屬漂洗過程又轉(zhuǎn)移到漂洗水中。酸洗工序包括將金屬（鋅或銅）先浸在強酸中以去除表面的氧化物，隨后再浸入含強鉻酸的光亮劑中進行增光處理。該廢水中含有大量的鹽酸和鋅、銅等重金屬離子及有機光亮劑等，毒性較大，有些還含致癌、致畸、致突變的劇毒物質(zhì)，對人類危害極大。因此，對電鍍廢水必須認真進行回收處理，做到消除或減少其對環(huán)境的污染。
電鍍廢水處理設備由調(diào)節(jié)池、加藥箱、還原池、中和反應池、pH調(diào)節(jié)池、絮凝池、斜管沉淀池、廂式壓濾機、清水池、氣浮反應、活性炭過濾器等組成。 電鍍廢水處理采用鐵屑內(nèi)電解處理工藝，該技術(shù)主要是利用經(jīng)過活化的工業(yè)廢鐵屑凈化廢水，當廢水與填料接觸時，發(fā)生電化學反應、化學反應和物理作用，包括催化、氧化、還原、置換、共沉、絮凝、吸附等綜合作用，將廢水中的各種金屬離子去除，使廢水得到凈化。 電鍍工藝 電鍍工藝是將金屬通過電解方法鍍到制品表面的過程，常用的鍍種有鍍鎳、鍍銅、鍍鉻、鍍鋅、鍍鎘、鍍鉛、鍍銀、鍍錫、鍍金。 物理法 一般使用下述方法處理電鍍廢水，可高效去除COD、色度的同時，脫除重金屬、六價鉻、氰化物等特有物質(zhì)，物理法包括： 催化微電解處理技術(shù) 微電解技術(shù)是處理高濃度有機廢水的一種理想工藝，該工藝用于高鹽、難降解、高色度廢水的處理不但能大幅度地降低cod和色度，還可大大提高廢水的可生化性。 該技術(shù)是在不通電的情況下,利用微電解設備中填充的微電解填料產(chǎn)生“原電池”效應對廢水進行處理。當通水后，在設備內(nèi)會形成無數(shù)的電位差達1.2V 的“原電池”。“原電池”以廢水做電解質(zhì)，通過放電形成電流對廢水進行電解氧化和還原處理，以達到降解有機污染物的目的。在處理過程中產(chǎn)生的新生態(tài)[?O H] 、[H] 、[O]、Fe2+ 、Fe3+等能與廢水中的許多組分發(fā)生氧化還原反應，比如能破壞有色廢水中的有色物質(zhì)的發(fā)色基團或助色基團，甚至斷鏈，達到降解脫色的作用；生成的Fe2+ 進一步氧化成Fe3 +，它們的水合物具有較強的吸附-絮凝活性，特別是在加堿調(diào)pH 值后生成氫氧化亞鐵和氫氧化鐵膠體絮凝劑，它們的絮凝能力遠遠高于一般藥劑水解得到的氫氧化鐵膠體，能大量絮凝水體中分散的微小顆粒、金屬粒子及有機大分子.其工作原理基于電化學、氧化- 還原、物理以及絮凝沉淀的共同作用。該工藝具有適用范圍廣、處理效果好、成本低廉、處理時間短、操作維護方便、電力消耗低等優(yōu)點，可廣泛應用于工業(yè)廢水的預處理和深度處理中。 陽極： Fe - 2e →Fe2+ E（Fe / Fe2+）=0.44V 陰極： 2H﹢ + 2e →H2 E(H﹢/ H2)=0.00V 當有氧存在時，陰極反應如下： O2 + 4H﹢ + 4e → 2H2O E (O2)=1.23V O2 + 2H2O + 4e → 4OH﹣ E（O2/OH﹣）=0.41V 新型微電解填料是針對當前有機廢水難降解難生化的特點而研發(fā)的一種多元催化氧化填料。它由多元金屬合金融合催化劑并采用高溫微孔活化技術(shù)生產(chǎn)而成，屬新型投加式無板結(jié)微電解填料。作用于廢水，可高效去除COD、降低色度、提高可生化性，處理效果穩(wěn)定持久，同時可避免運行過程中的填料鈍化、板結(jié)等現(xiàn)象。本填料是微電解反應持續(xù)作用的重要保證，為當前化工廢水的處理帶來了新的生機。 吸附法 活性炭具有非常多的微孔結(jié)構(gòu)和巨大的同比表面積，通常1g活性炭的表面積達700～1700m2，因而具有極強的物理吸附力，能有效地吸附廢水中的六價鉻離子(Cr6+)等重金屬離子。當活性炭達到吸附平衡后，還可以采用加熱、酸浸泡、堿浸泡等方式除去吸附物，使活性炭再生。 生物法 生物法是處理電鍍廢水的高新生物技術(shù)。利用人工培養(yǎng)的脫硫孤菌、生枝動膠菌、鉻酸鹽還原菌、硫酸鹽還原菌等功能菌，對電鍍廢水產(chǎn)生靜電吸附作用、酶的催化轉(zhuǎn)化作用、絡合作用、絮凝作用、包藏共沉淀作用和對pH值的緩沖作用。有害金屬沉淀于污泥中回收利用，排放水用于培菌及其他使用。生物法處理電鍍廢水成本低、效益高、容易管理、不給環(huán)境造成二次污染、有利于生態(tài)環(huán)境的改善，是未來電鍍廢水處理的主流方向。 化學法 一般用下述方法處理電鍍廢水： 向廢水中投加藥劑，使其中的有毒物質(zhì)轉(zhuǎn)化成為無毒物質(zhì)或毒性大為降低的沉淀物?；瘜W法包括： 中和沉淀法 如酸性廢水用堿性廢水或投加堿性物質(zhì)進行中和，形成沉淀物。 中和混凝沉淀法 例如在離子交換法除鉻工藝中，陽離子交換柱再生廢液是含有重金屬離子 (Zn2+、Cr3+、Fe3+等)的強酸性廢液，可用去除酸根后陰離子交換柱的再生廢堿液或加堿中和，使之以氫氧化物形式沉淀。如投加高分子絮凝劑可改變這種沉淀物的沉降性能和分離性能。 氧化法 如處理含氰廢水時，常用次氯酸鹽在堿性條件下氧化其中的氰離子,使之分解成低毒的氰酸鹽,然后再進一步降解為無毒的二氧化碳和氮。 還原法 如含鉻廢水用亞硫酸氫鈉或硫酸亞鐵加石灰處理,使Cr6+還原成毒性低的Cr3+，并形成氫氧化鉻沉淀。 鋇鹽法 如含鉻廢水用鋇鹽處理，使鉻酸根成為鉻酸鋇沉淀。 鐵氧體法 電鍍廢水經(jīng)過處理產(chǎn)生氫氧化鐵或其他重金屬氫氧化物沉淀，通過氧化反應使重金屬轉(zhuǎn)入強磁性的鐵氧體結(jié)晶中。此法可用于含鉻廢水的處理。 化學法設備簡單，投資較少，應用較廣。但常留下污泥需要進一步處理，而且電鍍廢水分散，污泥不易集中處理和利用。 物理法 主要包括電解法、離子交換法和膜分離法。 電解法 以處理含鉻廢水為例，利用可溶性鐵陽極，在直流電場作用下，產(chǎn)生亞鐵離子，在酸性條件下使廢水中以CrO厈和Cr2O崼存在的Cr6+離子還原成為Cr3+離子，隨著電解過程中廢水pH值升高,形成Cr(OH)3沉淀。采用不同材料的陽極可處理含有其他各種金屬離子的廢水。電解法操作管理簡單，除能夠處理鍍鉻漂洗水外，還可以處理鈍化、陽極化、磷化等漂洗水，并有成套設備；但消耗鋼材、電能較多，對產(chǎn)生的污泥還沒有妥善的處理方法。 離子交換法 利用離子交換樹脂活性基團上的可交換離子(H+、Na+、OH-等),去除廢水中的陽、陰離子。此法處理電鍍廢水不僅可回用水，還可回收金屬離子溶液。這種方法已用于處理含有金、鎳、銅、鎘、鉻等廢水。人工合成的專門用于處理電鍍廢水的弱酸、弱堿大孔樹脂，可分別用于去除鉻、鎳和銅，以及一些金屬的氰化絡合陰離子（見廢水離子交換處理法）。一般說來，離子交換法初次投資較大，操作管理水平要求較高，但處理效果穩(wěn)定，由于能回用金屬和水，是當前電鍍廢水實現(xiàn)閉路循環(huán)的主要治理方法之一。存在的主要問題是再生廢液會有鈉、鐵、氯根等雜質(zhì)離子不能直接回用于鍍槽中，排入環(huán)境會造成污染。 膜分離法 利用半透膜或離子交換膜等膜材料，在外加推動力下，使廢水中的溶解物和水分離濃縮，以凈化廢水。在膜分離法中，反滲透法用于含鎳、含鎘廢水的濃縮處理已應用于生產(chǎn)。隔膜電解法用于再生鍍鉻廢液。擴散滲析法可用于酸液回收。膜分離方法成本較高。 蒸發(fā)濃縮法 利用熱源和蒸發(fā)器在常壓或負壓下直接濃縮廢水。用這種方法處理高濃度廢水比較經(jīng)濟，常同三級逆流漂洗、氣－水噴淋，或同離子交換法聯(lián)合使用。生產(chǎn)中廣泛采用鈦管薄膜蒸發(fā)器和蒸發(fā)釜來濃縮含鉻廢水、含氰廢水等，也是閉路循環(huán)的主要處理流程之一。 展望電鍍廢水處理技術(shù)的發(fā)展前景，首先是壓縮水量，普遍推廣逆流漂洗和噴淋技術(shù)；其次，對化學法產(chǎn)生的污泥和離子交換再生廢液進行綜合利用，以及研制適用于處理電鍍廢水的各種優(yōu)質(zhì)樹脂和膜，以及進一步研究和完善閉路循環(huán)系統(tǒng)，以實現(xiàn)資源的充分利用。 廢水來源 1、鍍件清洗水。占80%左右。 2、鍍液過濾沖洗水和廢鍍液。 3、電鍍車間“跑、冒、滴、漏”排放的廢液。 交換液膜 采用水包油包水雙重乳液體系，液膜為煤油和表面活性劑或添加劑，以無載體液膜、有載體液膜、含浸型液膜等浸入電鍍廢水，流動載體在膜外相界面有選擇地絡合重金屬離子，然后在液膜內(nèi)擴散，在膜內(nèi)界面上解絡。重金屬離子進入膜內(nèi)相得到富集，流動載體返回膜外相界面，如此過程周而復始，自動進行，使得廢水得到凈化，重金屬得到回收利用。 工藝流程 (一)自然循環(huán) 漂洗工序是電鍍生產(chǎn)中的重要環(huán)節(jié)。采用不同的漂洗方法直接影響漂洗水的耗量及廢水的處理，在保證鍍件質(zhì)量的前提下，應把漂洗水耗量壓縮到最低，使漂洗水耗量小于或等于電鍍槽液的蒸發(fā)量及帶出量之和，即小于槽液的消耗量。這時即可以把漂洗水全部補充到電鍍槽，不向外排放廢水，實現(xiàn)自然循環(huán)，此時也不需要廢水處理設施了；在所有解決電鍍廢水污染問題的方法中，自然循環(huán)的辦法是最好的辦法。怎樣實現(xiàn)電鍍廢水的自然循環(huán)?如鍍裝飾鉻，槽液溫度50℃，恒溫8小時，蒸發(fā)量為10%，鍍件附著液帶出量控制在1%，采用四級逆流漂洗蒸發(fā)量每槽為1%，以上合計為15%，每班補充同等數(shù)量的新鮮水，把增加的漂洗水控制在15%以下，即可實現(xiàn)自然循環(huán)。又如鍍鎳鐵合金，鍍液溫度60℃，恒溫8小時，蒸發(fā)量為12.5%，控制鍍件附著液帶出量為1%，四級逆流漂洗，每槽自然蒸發(fā)量為1%，合計為17.5%，則漂洗水量控制在17.5%即可實現(xiàn)自然循環(huán)?？刂茙С隽恐饕靠刂棋兗阱儾凵系耐Ａ魰r間，必要時可增加向鍍件進行吹氣或噴霧清洗，使鍍件附著液盡量滴落在鍍槽內(nèi)?？刂破此恐饕慷嗉壞媪髌矗匾獣r增加在漂洗槽上方進行噴淋噴霧和吹氣，并可在漂洗槽中增加空氣攪拌，提高漂洗效率，降低漂洗耗水量。 (二)強制閉路循環(huán) 在電鍍生產(chǎn)過程中，當采取了先進的漂洗方法和降低漂洗耗水量的措施之后，漂洗水的耗量仍大于槽液的減量(耗量)時，此時，就不能實現(xiàn)廢水的自然循環(huán)，需要采取人工的強制措施，實現(xiàn)廢水的閉路循環(huán)系統(tǒng)，稱為廢水的強制循環(huán)，強制循環(huán)的處理技術(shù)，效果比較好的有以下幾種： 1.逆流漂洗-薄膜蒸發(fā)法 把電鍍生產(chǎn)過程中逆流漂洗系統(tǒng)中第一級漂洗槽的廢水引入薄膜蒸發(fā)器內(nèi)進行蒸發(fā)濃縮，達到所要求的濃度后返回鍍槽重復利用，蒸發(fā)過程中產(chǎn)生的冷凝水(即凈化后的水)返回末級漂洗槽，作為漂洗水循環(huán)利用，從而構(gòu)成廢水的閉路循環(huán)系統(tǒng)。這種處理系統(tǒng)只消耗一定數(shù)量的蒸汽和冷卻水，不消耗化學藥劑，不產(chǎn)生廢渣，無二次污染，回收的濃縮液組份和鍍液相同， 2.逆流漂洗-反滲透法 把逆流漂洗的第一級漂洗槽的漂洗水引入反滲透裝置，經(jīng)反滲透處理后，濃水進行回收，返回鍍槽，淡水返回一級漂洗槽，構(gòu)成閉路循環(huán)系統(tǒng)。處理過程中反滲透器只消耗一定的動力，不需要化學藥劑，不產(chǎn)生廢渣，無二次污染。節(jié)省能源。是處理電鍍廢水比較理想的技術(shù)裝備。在反滲透處理技術(shù)中，起關(guān)鍵作用的是反滲透膜，國內(nèi)廣泛應用的有兩種膜，一種是醋酸纖維素膜，適用于處理鍍鎳廢水及其他接近中性溶液的電鍍廢水。 3．離子交換法 采用離子交換法處理電鍍廢水，需根據(jù)不同水質(zhì)選用不同的流程，廢水中的金屬陽離子采用陽樹脂交換去除，陰離子采用陰樹脂交換去除。處理后的水為初級純水返回漂洗槽循環(huán)利用，樹脂再生下來的再生液回收金屬返回鍍槽重復利用，從而實現(xiàn)電鍍廢水的閉路循環(huán)系統(tǒng)，不外排廢水。如果回收的金屬溶液其濃度或純度不能滿足使用要求時，則需加濃縮裝置或凈化裝置，以保證回收的金屬廢液全部返回鍍槽使用。對于電鍍含鉻廢水，宜采用酸性陽柱同三個陰柱串聯(lián)全飽和初級純水循環(huán)的基本工藝流程，實現(xiàn)鉻酸回收和水循環(huán)利用。對于鍍鎳廢水，宜采用雙陽柱串聯(lián)全飽和及初級純水循環(huán)的基本工藝流程。實現(xiàn)硫酸鎳回收和水的循環(huán)利用。對于氰化鍍銅和銅錫合金廢水宜采用除氰陰柱與除銅陽柱串聯(lián)的基本工藝流程，實現(xiàn)回收鋼氰化鈉和氰化鈉及水的循環(huán)利用。對鉀鹽鍍鋅廢水宜采用雙陽柱串聯(lián)全飽和及初純水循環(huán)的基本工藝流程，實現(xiàn)回收氯化鋅和水的循環(huán)利用。 (三)處理后排放 1.化學處理法 通過向電鍍廢水中投加化學藥劑，使廢水中的污染物質(zhì)發(fā)生氧化，還原化學反應或產(chǎn)生混凝，然后從水中分離出去，使廢水得到凈化，達到排放標準后排放。根據(jù)廢水中含有的污染物質(zhì)的不同，可采用不同的處理工藝。如處理含氰廢水(氰化鍍銅、鍍鎘、鍍銀，鍍合金等)投加氧化劑(可選用次氯酸鈉，漂白粉，漂白精，液氯等)；處理含鉻廢水投加還原劑(可選用亞硫酸氫鈉、水合肼、硫酸亞鐵等)；處理鍍鋅(堿性鋅酸鹽鍍鋅)廢水投加混凝劑；處理酸、堿廢水投加中和藥劑等。然后用沉淀、氣浮，過濾等固液分離措施將金屬氫氧化物從廢水中分離出來，使廢水達到排放標準，分離出來的污泥可根據(jù)其特性，進行綜合利用或無害化處理，防止造成二次污染。 化學法處理電鍍廢水是屬于傳統(tǒng)的處理技術(shù)，其處理效果穩(wěn)定，處理成本較低。操作管理方便，但處理后產(chǎn)生污泥需妥善處置，對于沒有回收價值的電鍍廢水宜采用化學法處理。 2．電解處理法 氰化鍍銀和無氰鍍銀及酸性鍍銅廢水可以采用電解法處理，在鍍銀生產(chǎn)線的一級漂洗槽旁邊安裝一個回收銀電解槽，采用無隔膜單極式電解槽，廢水中的銀離子在電解過程中沉積在陰極，定期回收金屬銀。對于氰化鍍銀廢水，在電解回收銀的同時，也進行了電解破氰，處理后的水返回一級漂洗槽，末級漂洗槽采用流動水漂洗，漂洗水達到排放標準直接排放。用同樣的技術(shù)處理酸性鍍銅廢水，可以回收金屬銅。這種電解回收金屬的設備，陰極材料一般可采用不銹鋼，陽極材料應采用不溶性陽極(如鈦鍍二氧化鉛，鈦涂二氧化釕、石墨等)，電解槽的電源可采用直流電源或脈沖電源。近幾年來有人通過研究，提出了對電鍍廢水處理眾多的技術(shù)，按照統(tǒng)一的數(shù)學模型來評階擇優(yōu)，綜合考慮技術(shù)、經(jīng)濟、環(huán)境，資源、能源諸因素，使技術(shù)選擇建立在科學化的基礎(chǔ)上，這是可取的方法。
