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        電鍍廢水多組分污染物組合控制技術淺析

        發布時間:2019-8-6 8:48:31  中國污水處理工程網

          電鍍工業在現代工業中有廣泛且重要的應用,對于我國經濟社會發展起著不可或缺的作用。與此同時,電鍍也是一個高污染行業,在我國每年可排放約40億立方米的廢水、5億噸固體廢物和3000萬立方米酸性氣體,其中約有50%以上未達到國家污染物排放標準。在電鍍工序中,由于本身大量消耗各種原輔材料以及新鮮用水,產生的電鍍廢水中伴隨著大量氰、鋅、鉻、酸堿等污染物。這些未經處理的廢水一但進入自然環境,將會給當地生態及人體健康帶來嚴重危害。

          我國電鍍企業由于存在布局分散的特點,污染源亦較為分散,且存在清潔生產工藝技術水平不高、自動化專業化程度低、污染防治水平及有效治理率低等一系列問題。同時,在工藝生產過程中,由于鍍種的豐富多樣,涉及具體工藝環節也不盡相同,勢必導致多種污染物復合排放的問題,例如不同濃度的有機氰化有機污染物與重金屬離子共存排放的情況。針對電鍍廢水的污染特點,《電鍍廢水治理工程技術規范》(HJ 2002-2010)強調電鍍廢水需分類收集、分質處理。“十二五”期間,電鍍行業的清潔有序發展為我國超額完成重金屬減排總額目標做出了突出貢獻。“十三五”中明確提出:以鋼鐵、水泥、石化、有色金屬、玻璃、燃煤鍋爐、造紙、印染、化工、焦化、氮肥、農副食品加工、原料藥制造、制革、農藥、電鍍等行業為重點,推進行業達標排放改造。新形勢下,為了進一步響應國家號召,本次文章在系統識別電鍍行業復合污染成因與治理思路的基礎上,提出更為行之有效的整體解決方案。

          1.電鍍廢水的來源及特征

          由于電鍍工業需要消耗大量用水,絕大部分工藝都以水作為溶劑,其廢水來源大致作如下分類:(1)電鍍生產過程中的鍍件漂洗廢水是電鍍廢水的主要來源之一,約占車間廢水排放量的80%以上,此過程中可產生多種重金屬離子、有機活性劑、穩定劑等無機有機污染物。(2)在鍍液過濾過程中,殘余鍍液、失效或變質的廢鍍液、清洗鍍槽產生的含高濃度污染物的廢水,此部分廢水雖然量較小,但各種污染物濃度高,一般需進行單獨處理。(3)化驗用水主要包括電鍍工藝分析和廢水、廢氣檢測等化驗分析用水,其水量不大,但成分較復雜,一般排入電鍍混合廢水系統進行統一處理后排放。(4)其他雜用水,如沖洗機械設備、車間地面等產生的廢水。

          電鍍行業雖然種類繁多工藝復雜,不同企業的電鍍廢水水質相差較大,但共同特征是均含有大量的重金屬離子、酸、堿等污染物。常見的重金屬離子污染物包括鉻、銅、鎳、鋅、金、銀以及鉛等,常見的酸、堿類污染物包括硫酸、鹽酸、硝酸、磷酸、氫氧化鈉、碳酸鈉等,此外廢水中還含有一定量的有機物、氨氮等。因此,針對不同類型的特征污染物,一般也將電鍍廢水進一步劃分為:(1)高COD濃度廢水;(2)含氰廢水;(3)含重金屬離子廢水;(4)同時混合了多種污染物的綜合廢水。考慮電鍍廢水污染物的多樣性,分質處理顯得尤為重要,這是由于電鍍廢水產生過程中伴隨生成的各類有機物或氨氮,可能與重金屬離子發生相互作用,導致廢水混合后處理難度大大增加。譬如,鍍鎳廢水必須與含氰廢水分開處理,因為鎳和氰化物會形成氰化鎳,氰化鎳屬于比較穩定的及難處理的化合物;鍍銅工序中,焦磷酸鹽鍍銅法產生的廢水一般含有氨,也需與其他含金屬離子廢水分開處理,否則將生成金屬絡合物,使金屬離子難以去除。具體聯系污水寶或參見http://www.z8968.com更多相關技術文檔。

          2.電鍍廢水的多組分污染控制技術

          2.1 電鍍廢水主要處理方法

          長期以來電鍍行業廢水的處理主要立足于重金屬的無害化控制與有機質的降解。大致可分為化學法,物理化學法,生物化學法。其中化學沉淀法應用最為廣泛,主要是因其具有投資較少、工藝相對簡單等一系列優點。然而該方法受影響因素較多,比如廢水水質的波動、沉淀時間長短、攪拌條件、管理水平等,都會導致出水水質不夠穩定,且沉淀物的分離以及污泥的二次污染都不容忽視。物理法則是通過在不改變物質化學性質情況下,根據物理性質的不同將污染物從體系中分離去除,一般常用于水中懸浮態污染物或重金屬離子的分離、去除或濃縮收集,主要有吸附法、蒸發濃縮法及膜分離法等。生物化學處理法通過微生物的代謝活動降解、吸附去除水中有機或無機污染物,有著處理成本低,環境效益好,污泥較少且無二次污染的優點,有著廣闊的應用前景。

          總體而言,不同的污水處理方法適用性不同,過于依賴單一的處理方法很難使電鍍廢水處理后達標排放;因此,如何在眾多的處理工藝中,篩選得到處理效果好、經濟成本低、操作簡單、不產生二次污染,并易于實現工業化的處理工藝是今后電鍍廢水處理技術發展的趨勢。為實現這一目標,將兩種或幾種優勢工藝有效組合,是目前電鍍廢水處理技術研究的主要內容和方向,如離子交換-電沉積聯用法、化學法-膜分離技術、生物膜-電解法、生物法-膜分離技術等。

         

          2.2 基于膜分離技術的組合控制方法

          膜分離技術是利用膜的選擇透過性實現物質分離的手段,主要包括微濾、納濾、超濾法、反滲透、電滲析、擴散滲析等。采用膜分離法處理電鍍廢水處理,尤其是處理鍍銅、鍍鋅、鍍鎳廢水,處理效率高且工藝操作簡單,同時易于實現金屬的回收,無任何二次污染。該技術也存在缺點,如膜易因堵塞而使用壽命縮短,單獨使用膜分離法投資費用較高。因此,通常需要在膜透析工藝之前,組合相應工藝使其凈化效果最大化,延長膜使用壽命。云南某廠電鍍車間引入TiO2光催化對廢水進行處理,成功降低預處理廢水COD 75%以上,從而降低其超濾以及反滲透的運行負荷,延長膜清洗周期及使用壽命,水回用率可提高至85%。白心平將納濾系統嵌入化學沉淀池中,實現膜透析與化學沉淀的交互循環,能夠更有效地除去溶液中各類陽離子和重金屬離子。

          2.3 基于離子交換的組合控制方法

          離子交換法是采用以高分子樹脂為主的離子交換劑與溶液中的物質發生離子交換的可逆反應。離子交換法適用于許多污染物濃度較低的電鍍廢水,具有能耗低,化學試劑使用少,無污泥產生,處理效果好等優點,但運行費用較高,設備需要維護,且樹脂易被污染。通過將離子交換與其他技術聯用,可進一步提高清潔生產水平,改善出水水質。張惠靈采用R32型離子樹脂吸附含有銅離子的電鍍廢液,處理后高濃度的解吸液進入電解池通過電解實現銅的回收利用,純度高達99.7%。聯用電解法的優勢在于減少了處理過程中設備運行的經濟損失,降低了水資源的消耗和對環境的影響。此外,也可以將離子交換法與膜透析技術聯用,發揮其對離子型污染物的去除優勢;劉國昌通過耦合離子交換與納濾技術,成功將Cr(VI)與Cl-分離并濃縮至3200 mg/L,大大提高鉻的回收效率。

          2.4 基于生物膜反應的組合控制方法

          生物膜處理法是生物法的一種。目前而言,電鍍廢水中污染物的重金屬毒害作用是限制生物處理法的最關鍵問題之一,如何降低重金屬毒性對微生物生命活動的影響日益受到人們的關注。膜生物反應器(Membrane Bio-Reactor,MBR)是將生物處理技術與膜分離技術有機結合的新型水處理技術。廢水中污染物的去除主要通過微生物的代謝活動,聯合膜組件的高效分離作用使廢水處理效率得到加強。目前,制約其廣泛應用的主要因素是膜污染速度快、更換和清洗成本高等問題。劉星通過添加生物膜水解反應器強化MBR處理工藝,在高濃度重金屬情況下,可提高COD去除率。韓立明在MBR反應器中投加懸浮生物載體構成復合式MBR工藝(Hybrid MBR);與普通MBR工藝作對比發現,由于懸浮填料的投加改變了反應器中生物相的豐度占比,為微生物提供了更多樣化的生存環境,從而更有效的富集了銅、鎳和鉻等重金屬,COD、氨氮、總氮等污染物平均去除效率也達到了94.4%、74.8%、51.0%。

          3.總結

          對于電鍍廢水中不同濃度,不同種類的多組分污染物而言,應根據污染物產生之間的相互作用,從廢物資源化的角度組合出最合適、最高效的控制技術手段。如此,既實現了各工藝之間的揚長避短,也降低了設備的維護保養難度,從而促進整個電鍍行業的清潔生產。(來源:《基層建設》 作者:陳思茹)

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