電鍍廢水處理技術綜述
摘要：本文介紹了電鍍廢水的各種常用處理技術，及電鍍廢水處理技術今后的發展趨勢。
關鍵詞：電鍍廢水,重金屬,處理技術
1.概述
電鍍是利用電化學的方法對金屬和非金屬表面進行裝飾、防護及獲取某些新的性能的一種工藝過程，是許多工業部門不可或缺的工藝環節。據“七五”期間國內47 個城市的初步統計，有電鍍廠點5870 個以上。1987 年上海市共有530 多個，全國電鍍廠點總數估計近萬個。這些電鍍廠點在生產過程中，不僅產生各種漂洗廢水，而且還排出各種廢液。廢水廢液中含有酸、堿、CN-、Cr6+、Cd2+、 Cu2+、Ni2+、Pb2+、Hg2+等金屬離子和有毒物質，還有苯類、硝基、胺基類等有毒害的有機物，嚴重危害生物的生存。電鍍工藝因其污染嚴重，于1994 年被我國政府列為25 種限制發展的行業之一。但是從國內外發展現狀看，電鍍技術是現代化工業不可缺少的組成部分，并沒有被其它技術全面取代的趨勢，而是在不斷開拓新技術、新工藝的同時，著重致力于電鍍污染的防治。
電鍍廢水的治理在國內外普遍受到重視，研制出許多治理技術。我國對電鍍廢水的治理起步較早，60 年代初就已開始，至今將近有50 年的歷史。60 年代至 70 年代中期電鍍廢水的處理引起了重視，但仍處于單純的控制排放階段。70 年代中期至80 年代初，大多數電鍍廢水都已有了比較有效的處理，離子交換、薄膜蒸發濃縮等工藝在全國范圍內推廣使用，反滲透、電滲析等工藝已進入工業化使用階段，廢水中貴重物質的回收和水的回收利用技術也有了很大進展。80 年代至90 年代開始研究從根本上控制污染的技術，綜合防治研究取得了可喜的成果。上世紀90 年代至今，電鍍廢水治理由工藝改革、回收利用和閉路循環進一步向綜合防治方向發展，多元化組合處理同自動控制相結合的資源回用技術成為電鍍廢水治理的發展主流。
2.電鍍廢水的來源和性質
2.1 電鍍廢水的來源
（1）電鍍件前處理的廢水
包括整平表面、化學或電化學除油污，酸洗或電化學方法除銹以及鍍件的活化處理等。油污特別嚴重的零件有時先用汽油、丙酮、甲苯、四氯化碳等有機溶劑除油；再進行化學堿性除油，加NaOH、Na2CO3、Na3PO4 等。因此，該過程產生的廢水是堿性廢水，并有油類及其它有機化臺物。
酸洗除銹常用HCl、H2SO4 等。為了防止鍍件基體的腐蝕，常加入某些緩蝕劑，如硫脲、磺化煤焦油、烏洛托品、聯苯胺等。過程產生的廢水酸度較高，且含有重金屬離子及少量有機添加劑。
（2）廢電鍍液
電鍍工藝中，電鍍母液經多次使用后，引起重金屬或其它雜質的積蓄，超過一定含量會影響電鍍質量，需要倒槽過濾，或凈化處理以恢復電鍍母液的正常工作能力。許多工廠為了控制槽液中的雜質在工藝允許范圍之內，將槽液廢棄一部分，補充新溶液；也有的工廠將失效的槽液全部棄去。
（3）鍍件漂洗水
水量較大，濃度較低，經常排放。電鍍生產線包括電鍍槽和多級漂洗槽。通常使新水從最后的漂洗槽進入，與電鍍部件成相反的方向流動，經過2～5 段漂洗后在鄰近電鍍槽的漂洗槽排出，產生了大量漂洗廢水。這部分廢水的水質成分較復雜，含有毒物質以及重金屬離子，是進行處理與回收利用的主要對象。
（4）其它排水
沖刷地坪、刷洗極板、通風冷凝或洗滌的一部分廢水等。這部分水量不大，但含有不同的有毒物質，并夾帶泥沙，均需處理后方可排放。
2.2 電鍍廢水的性質
由于電鍍的鍍層種類繁多、生產工藝不同，所產生的廢水種類、化學組成也各不相同。
（1）含鉻電鍍廢水
主要來源于鍍鉻槽、鈍化槽等的鍍件漂洗水，也包括一部分在電鍍過程中滴漏于地坪上的廢鍍液。鍍鉻后漂洗水含六價鉻濃度為（20～150）mg/L，鈍化后的漂洗水含六價鉻的濃度變化較大，有時高達（200～300）mg/L。此外，還含有三價鉻、銅、鐵、鋅等金屬離子以及硫酸、硝酸等。漂洗廢水的pH 值一般為 4～6。
（2）含氰電鍍廢水
主要來源于鍍鋅、鍍鎘、鍍銅、鍍金、鍍銀以及鍍合金等氰化電鍍工藝后的漂洗水，以及部分滴漏于地坪上的廢液。這部分廢水除排放廢棄鍍液時的濃度較高，一般漂洗水的含氰濃度小于100mg/L，pH 值在8～10 之間，為堿性廢水。
（3）含酸電鍍廢水
主要來源為金屬鍍件預處理過程中鍍件的酸洗、漂洗以及一些酸性電鍍槽如酸性鍍銅、鍍鎳等鍍后的漂洗水。這部分廢水中除含硫酸、鹽酸、硝酸外，還含鐵、鎳、銅等金屬離子，以及一些添加劑或附加鹽類。
（4）含堿電鍍廢水
主要來源為預處理清洗過程中金屬鍍件的去油、堿洗等工藝槽后的清洗水。廢水中主要含氫氧化鈉、碳酸鈉、磷酸鈉、有機添加劑以及銅、鐵、鉛等金屬離子。當用汽油作為去油劑時，廢水中則含有汽油。一般說來，含堿廢水含的雜質較多，pH 值變化幅度也較大。
3.電鍍廢水的處理方法
目前國內外電鍍廢水的主要處理方法有：
3.1 化學法
從近幾十年的國內外電鍍廢水處理技術發展趨勢來看，電鍍廢水有80%采用化學法處理，化學法處理電鍍廢水在技術上較為成熟。化學法包括沉淀法、氧化還原法、鐵氧體法等，具有投資少、處理成本低，操作簡單等優點，適用于各類電鍍金屬廢水處理。但化學法需要不斷消耗化工原料，并有污泥產生，排出的水回用困難，且占地面積較大。
3.1.1 化學沉淀法
化學沉淀法是使廢水中呈溶解狀態的重金屬轉變為不溶于水的重金屬化合物的方法，包括中和沉淀和硫化物沉淀等。
（1）中和沉淀法。在含重金屬的廢水中加入堿進行中和反應，使重金屬生成不溶于水的氫氧化物沉淀形式加以分離。中和沉淀法操作簡單，是常用的處理廢水方法。
（2）硫化物沉淀法。加入硫化物使廢水中重金屬離子生成硫化物沉淀而除去的方法。與中和沉淀法相比，硫化物沉淀法的優點是：重金屬硫化物溶解度比其氫氧化物的溶解度更低，反應pH 值在7-9 之間，處理后的廢水一般不用中和，處理效果更好。但硫化物沉淀法的缺點是：硫化物沉淀顆粒小，易形成膠體，硫化物沉淀在水中殘留，遇酸生成氣體，可能造成二次污染。
3.1.2 氧化還原法
向廢水中投加還原劑將高價重金屬離子還原成微毒的低價重金屬離子后，再使其堿化成沉淀而分離去除的方法。工業上以化學還原法除鉻比較成熟。具體地講，工業上化學還原法處理電鍍含鉻廢水的方法，有硫酸亞鐵-石灰法、亞硫酸鹽法、二氧化硫法、亞鐵鹽法、硫化堿法等。其中亞硫酸鹽法處理量大，綜合利用方便，在國內外應用最廣。如，六價鉻質量濃度為140mg/L 的某種電鍍廢水，用亞硫酸氫鈉進行處理，出水Cr3+質量濃度可降為0.7~1.0mg/L。另采用二氧化硫作還原劑處理高濃度大流量的含鉻廢水，國內已有工程實例。亞鐵鹽還原沉淀法也是治理含鉻電鍍廢水的經典方法，被許多廠家采用。如某五金廠電鍍廢水：六價鉻質量濃度為100mg/L，Ni2+50mg/L，pH=4~6，經該法處理后出水達排放標準。目前英、美等國應用水合肼對鍍鉻漂洗水進行槽內還原，反應速度快，處理效果好。
另外值得一提的是鐵屑法。鐵屑處理廢水最初就是從治理電鍍廢水開始的。國內外許多文獻報導了生產規模的鐵屑處理電鍍廢水的情況。鐵屑法整個裝置易于定型化及設備制造工業化，我國某些大型電鍍企業乃至鄉鎮企業鐵屑處理電鍍廢水的工業化裝置在運行中。
氧化還原法原理簡單，操作易于掌握，對某些類型的電鍍廢水是行之有效的，但是其出水水質差，不能回用，處理混合廢水時，易造成二次污染，而且通用氧化劑還有供貨和毒性的問題尚待解決。
3.1.3 鐵氧體法
鐵氧體法是根據生產鐵氧體的原理發展起來的處理方法。該法處理重金屬廢水，能一次脫除多種金屬離子，尤其適用于混合重金屬電鍍廢水的一次性處理，具有設備簡單，投資少，操作方便等特點，同時形成的污泥有較高的化學穩定性，容易進行微分離和脫水處理。此法在國內電鍍業中應用較廣，但在形成鐵氧體過程中需要加熱（約70℃），能耗高，存在著處理后鹽度高，而且不能處理含Hg 和絡合物廢水的缺點。
3.2 離子交換法
離子交換法是利用離子交換劑分離廢水中有害物質的方法，含重金屬廢水通過交換劑時，交換劑上的離子同水中的金屬離子進行交換，達到去除水中金屬離子的目的。此法操作簡單，殘渣穩定，無二次污染，但由于離子交換劑選擇性強，制造復雜，成本高，再生劑耗量大，因此在應用上受到很大限制。
3.3 吸附法
吸附法是利用吸附劑的獨特結構去除重金屬離子的一種方法。傳統吸附劑有活性炭、腐殖酸、聚糖樹脂、碴藻土等。實踐證明，使用不同吸附劑的吸附法，不同程度地存在投資大，運行費用高，污泥產生量大等問題，處理后的水難于達標排放。
3.4 電解法
電解法是利用金屬的電化學性質，在直流電作用下而除去廢水中的金屬離子，是處理含有高濃度電沉積金屬廢水的一種有效方法，處理效率高，便于回收利用。但該法缺點是不適用于處理含較低濃度的金屬廢水，并且電耗大，成本高，一般經濃縮后再電解經濟效益較好。
3.5 蒸發濃縮法
蒸發濃縮法是對電鍍廢水進行蒸發，使重金屬廢水得以濃縮，并加以回收利用的一種處理方法，一般適用于處理含鉻、銅、銀、鎳等重金屬廢水，對含重金屬離子濃度低的廢水，直接應用蒸發濃縮回收法能耗大，成本高。蒸發濃縮處理重金屬廢水一般是與其它方法并用，如常壓蒸發器與逆流漂洗系統的聯合使用處理電鍍廢水，可實現閉路循環，效果很好。1990 年在對美國緬因州與加里弗尼亞州的調查中，有37%電鍍廠采用了常壓蒸發與逆流漂洗配合系統，20 世紀80 年代該法在我國應用也較多，尤其是用于電鍍含鉻廢水的處理。
蒸發濃縮法處理電鍍重金屬廢水，工藝成熟簡單，不需要化學試劑，無二次污染，可回用水或有價值的重金屬，有良好的環境效益和經濟效益，但因能耗大，操作費用高，雜質干擾資源回收問題還待研究，使應用受到限制。目前，一般將其作為其它方法的輔助處理手段。
3.6 膜分離法
膜分離法是利用高分子所具有的選擇性進行物質分離的技術，包括電滲析、反滲透、膜萃取等。利用膜分離技術一方面可以回收利用電鍍原料，大大降低成本，另一方面可以實現電鍍廢水零排放或微排放，具有很好的經濟和環境效益。
3.7 生物處理技術
生物處理技術是通過生物有機物或其代謝產物與重金屬離子的相互作用達到凈化廢水的目的，具有成本低，環境效益好等優點。由于傳統處理方法有成本高、對大流量含低濃度重金屬的廢水難于處理等缺點，隨著重金屬毒性微生物的研究進展，生物處理技術日益受到人們的重視，采用生物技術處理電鍍金屬廢水呈發展勢頭。
3.7.1 生物絮凝法
生物絮凝法是利用微生物或微生物產生的代謝物進行絮凝沉淀的一種除污方法。所用的微生物絮凝劑是由微生物產生并分泌到細胞外，具有絮凝活性的代謝物，一般由多糖、蛋白質、DNA、纖維素、糖蛋白、聚氨基酸等高分子物質構成，分子中含有多種官能團，能使水中膠體懸浮物相互凝聚沉淀。目前，對重金屬有絮凝作用的約有十幾個品種，生物絮凝劑中的氨基和羥基可與Cu2+、Hg2+、 Ag+、Au2+等重金屬離子形成穩定的鰲合物而沉淀下來。微生物絮凝法處理廢水具有安全方便、易于實現工業化等特點。具有廣泛應用前景。
3.7.2 生物吸附法
生物吸附法指利用生物體的化學結構及成分特性來吸附溶于水中的金屬離子，再通過固液分離而去除金屬離子的方法。利用胞外聚合物分離金屬離子，有些細菌在生長過程中釋放的蛋白質，能使溶液中可溶性的重金屬離子轉化為沉淀物而去除。該法具有原料易得、處理成本低等特點。
3.7.3 生物化學法
生物化學法是通過微生物處理含重金屬廢水，將可溶性離子轉化為不溶性化合物而去除。例如：有人利用脫硫腸桿菌（SRV）去除電鍍廢水中的銅離子，在含銅質量濃度為246.8mg/L 的溶液，當PH 為4.0 時，去除率達99.12%。
4.電鍍廢水處理技術的發展方向
隨著電鍍工業的快速發展和環保要求的日益提高，電鍍重金屬廢水治理已開始進入清潔生產工藝、總量控制和循環經濟整合階段，未來電鍍重金屬廢水處理將突出以下幾個方面：
（1）實施循環經濟、推行清潔生產，提高電鍍物質、資源的轉化率和循環利用率，從源頭上削減重金屬污染物的產生量，同時采用全過程控制、結合廢水綜合治理、最終實現廢水零排放。
（2）重金屬廢水的處理技術很多，其中生物技術是具有較大發展潛力的技術，具有成本低、效益高、不造成二次污染等優點，未來將廣泛應用于電鍍廢水的治理工藝。
（3）綜合一體化技術是未來重金屬廢水處理技術的熱點。各種重金屬也因其行業和工藝的差異，僅使用一種廢水處理方法往往有其局限性，達不到理想的效果。只有綜合多種處理技術特點的一體化技術應用，才能達到理想效果。
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