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電鍍廢水多組分污染物組合控制技術(shù)淺析

 梵心4466 2020-05-10

電鍍工業(yè)在現(xiàn)代工業(yè)中有著廣泛而重要的應(yīng)用,在我國經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展中起著不可或缺的作用。同時,電鍍也是一個高污染的行業(yè)。我國每年可排放約40億立方米廢水、5億噸固體廢物和3000萬立方米酸性氣體,其中50%以上不符合國家污染物排放標(biāo)準(zhǔn)。在電鍍過程中,由于大量的原材料和淡水的消耗,電鍍廢水中伴隨著大量的氰化物、鋅、鉻、酸堿等污染物。這些未經(jīng)處理的廢水一旦進(jìn)入自然環(huán)境,將給當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)和人類健康帶來嚴(yán)重危害。

由于我國電鍍企業(yè)布局分散,污染源也分散,存在清潔生產(chǎn)技術(shù)水平低,自動化程度低,污染防治水平低,有效處理率低等一系列問題。同時,在生產(chǎn)過程中,由于電鍍品種豐富,具體工藝環(huán)節(jié)不一樣,必然會導(dǎo)致多種污染物聯(lián)合排放的問題,如有機氰化物有機污染物共存和不同濃度的重金屬離子。情況[3]。鑒于電鍍廢水的污染特性,電鍍廢水處理工程技術(shù)規(guī)范(HJ 2002-2010)強調(diào)需要對電鍍廢水進(jìn)行收集和分類。 “十二五”期間,電鍍行業(yè)的清潔有序發(fā)展為中國超過重金屬減排總量的目標(biāo)做出了突出貢獻(xiàn)。 “十三五”明確規(guī)定: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(nóng)副食品加工,原料醫(yī)藥制造,皮革,農(nóng)藥,電鍍專注于行業(yè),促進(jìn)行業(yè)遵守減排。在新形勢下,為了進(jìn)一步響應(yīng)國家號召,本文在系統(tǒng)識別電鍍行業(yè)復(fù)合污染的原因和治理的基礎(chǔ)上,提出了一種更有效的整體解決方案。

1.電鍍廢水來源及特征

由于電鍍工業(yè)需要消耗大量的水,因此大多數(shù)工藝都以水作為溶劑。廢水來源大致分類如下:(1)電鍍生產(chǎn)過程中電鍍零件的沖洗廢水是電鍍廢水的主要來源之一。車間排放的廢水中約80%或以上可產(chǎn)生多種無機有機污染物,如重金屬離子、有機活性劑、穩(wěn)定劑等。(二)在鍍液過濾、剩余鍍液、廢鍍液失效、變質(zhì)、鍍液產(chǎn)生高濃度污染物的廢水清洗過程中。雖然這部分廢水很小,但各種污染物的濃度很高。一般來說,它需要單獨處理。(三)實驗室用水主要包括電鍍工藝分析、廢水廢氣試驗等實驗室分析用水。水量不大,但成分比較復(fù)雜,一般排入電鍍混合廢水系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一處理。(四)其他混水廢水,如洗滌機械設(shè)備、車間地板等[4]和……

電鍍工業(yè)中存在著多種復(fù)雜工藝,但各企業(yè)電鍍廢水的質(zhì)量差異很大,但其共同特點是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、銀和鉛。常見的酸、堿污染物包括硫酸、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,根據(jù)不同類型的特征污染物,電鍍廢水一般進(jìn)一步分為:(1)高濃度COD廢水;(2)含氰廢水;(3)重金屬離子廢水;(4)綜合廢水與多種污染物同時混合??紤]到電鍍廢水中污染物的多樣性,由于電鍍廢水過程中各種有機物或氨氮的形成與重金屬離子的相互作用,分離質(zhì)量處理顯得尤為重要,這給電鍍廢水的混合后處理帶來了困難。例如,鍍鎳廢水必須與氰化廢水分開處理,因為鎳和氰化物形成了氰化鎳,是一種穩(wěn)定而困難的化合物。在鍍銅工藝中,焦磷酸鹽鍍銅產(chǎn)生的廢水一般含有氨,需要與其它金屬離子廢水分開處理,否則會形成金屬離子,難以去除。

2.電鍍廢水多組分污染控制技術(shù)

2.1電鍍廢水的主要處理方法

長期以來,電鍍廢水的處理主要基于對重金屬的無害化控制和有機物的降解??煞譃榛瘜W(xué)法、物理化學(xué)法和生化法[8,9]。其中,化學(xué)沉淀法應(yīng)用最廣泛,主要是因為它具有投資少、工藝相對簡單等一系列優(yōu)點。但是,由于廢水質(zhì)量的波動、沉淀時間的長短、攪拌條件、管理水平等因素的影響,導(dǎo)致了出水水質(zhì)的不穩(wěn)定,污泥的分離和二次污染是不容忽視的。物理定律是在不改變物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)的情況下,根據(jù)不同的物理性質(zhì),從系統(tǒng)中分離和去除污染物。它一般用于水中懸浮物或重金屬離子的分離、去除或濃縮,如吸附、蒸發(fā)濃縮、膜分離等。生化處理具有處理成本低、環(huán)境效益好、污泥少、無二次污染等優(yōu)點,通過降解微生物代謝活性和吸附去除水中有機或無機污染物,具有廣闊的應(yīng)用前景[10]。

一般而言,不同的廢水處理方法適用性不同,處理后的電鍍廢水排放難以達(dá)到標(biāo)準(zhǔn),因此,如何取得良好的處理效果、低經(jīng)濟(jì)成本、操作簡單、無二次污染、易于實現(xiàn)工業(yè)處理技術(shù)是電鍍廢水處理技術(shù)發(fā)展的趨勢。為了實現(xiàn)這一目標(biāo),將兩種或多種優(yōu)勢技術(shù)有效地結(jié)合起來,是電鍍廢水處理技術(shù)研究的主要內(nèi)容和方向,如離子交換電沉積技術(shù)、化學(xué)膜分離技術(shù)、生物膜電解技術(shù)、生物膜分離技術(shù)等。

2.2基于膜分離技術(shù)的組合控制方法

膜分離技術(shù)是通過膜的選擇性滲透來實現(xiàn)材料分離的一種手段,包括微濾、納濾、超濾、反滲透、電滲析、擴散滲析等[11]。膜分離法處理電鍍廢水,特別是銅、鋅、鎳電鍍廢水。具有效率高、操作簡單、金屬回收容易、無二次污染等特點。該技術(shù)還存在膜堵塞使用壽命短,單靠膜分離投資成本高等缺點。因此,通常需要在膜透析過程之前結(jié)合相應(yīng)的過程,以最大限度地提高膜的凈化效果,延長膜的使用壽命。將二氧化鈦光催化技術(shù)引入云南某電鍍廠電鍍車間進(jìn)行廢水處理。預(yù)處理廢水COD降低75%以上,降低了超濾、反滲透的運行負(fù)荷,延長了膜的清洗周期和使用壽命,使水回用率提高到85%。白新平[13]將納濾系統(tǒng)嵌入化學(xué)沉淀池,實現(xiàn)膜透析與化學(xué)沉淀的相互作用,可以更有效地去除溶液中的各種陽離子和重金屬離子。

2.3基于離子交換的組合控制方法

離子交換法是聚合物樹脂與溶液中物質(zhì)離子交換的可逆反應(yīng)[14]。離子交換法適用于低污染電鍍廢水。它具有能耗低、化學(xué)試劑用量少、不產(chǎn)生污泥、處理效果好等優(yōu)點,但運行成本高,設(shè)備需要維護(hù),樹脂易受污染。通過離子交換和其他技術(shù)的結(jié)合,可以進(jìn)一步提高清潔生產(chǎn)水平,提高出水質(zhì)量。張惠玲[15]用R32離子樹脂吸附含銅離子的電鍍廢液。經(jīng)過處理后,高濃度解吸液進(jìn)入電解槽,實現(xiàn)了銅的回收利用,純度高達(dá)99.7%。聯(lián)合電解的優(yōu)點是減少了設(shè)備運行的經(jīng)濟(jì)損失,減少了水資源消耗和對環(huán)境的影響。此外,離子交換法還可與膜透析技術(shù)相結(jié)合,充分發(fā)揮其在去除離子污染物方面的優(yōu)勢。劉國昌[16]通過離子交換和納濾技術(shù),成功地將Cr(VI)從Cl-中分離出來,濃縮到3200 mg/L,大大提高了鉻的回收效率。

2.4基于生物膜反應(yīng)的組合控制方法

生物膜處理是一種生物處理方法。目前,電鍍廢水中重金屬的毒性問題是制約電鍍廢水生物處理工藝發(fā)展的關(guān)鍵問題之一。如何降低重金屬對微生物生命活動的毒性,已引起越來越多的關(guān)注。膜生物反應(yīng)器(MBR)是將生物處理技術(shù)與膜分離技術(shù)相結(jié)合的一種新型水處理技術(shù)。廢水中污染物的去除主要是通過微生物的代謝,結(jié)合膜組件的高效分離,提高了廢水處理效率。目前制約其廣泛應(yīng)用的主要因素是膜污染速度快,更換清洗成本高。劉星[19]采用生物膜水解反應(yīng)器強化MBR處理工藝,可提高高濃度重金屬對COD的去除率。Hanliming[20]將懸浮生物載體添加到MBR反應(yīng)器中,形成混合MBR工藝(混合MBR)。與常規(guī)MBR工藝相比,添加懸浮生物載體改變了反應(yīng)器內(nèi)生物相豐度比,為微生物提供了更加多樣化的生存環(huán)境,從而更有效地富集銅、鎳和鎳。鉻、COD、氨氮、總氮等重金屬的平均去除率分別為94.4%、74.8%和51.0%。

3.總結(jié)

對于電鍍廢水中不同濃度和不同類型的多組分污染物,應(yīng)從污染物相互作用的角度,結(jié)合產(chǎn)生廢物資源的最適當(dāng)、最有效的控制技術(shù)。這樣不僅認(rèn)識到了各種工藝之間的優(yōu)缺點,而且降低了設(shè)備維修的難度,從而促進(jìn)了整個電鍍工業(yè)的清潔生產(chǎn)。

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