一、電鍍廢水的來源
電鍍廢水的來源一般為:
(1)鍍件的清洗水;
(2)廢電鍍液;
(3)其他廢水,包括沖刷車間地面、刷洗極板的沖洗水,通風設備冷凝水,以及由于鍍槽滲漏或操作管理不當造成的“跑、冒、滴、漏”現(xiàn)象的各種槽液和排水;
(4)設備冷卻水,冷卻水在使用過程中除溫度升高以外,未受到污染。
二、電鍍廢水的性質(zhì)
電鍍廢水的水質(zhì)、水量與電鍍生產(chǎn)的工藝條件、生產(chǎn)負荷、操作管理與用水方式等因素有關。電鍍廢水的水質(zhì)復雜,成分不易控制,其中含有的鉻、鎘、鎳、銅、鋅、金、銀等重金屬離子和氰化物等毒性較大,有些屬于致癌、致畸、致突變的劇毒物質(zhì)。另一方面,廢水中許多成分又是寶貴的工業(yè)原料。因此,對于電鍍廢水必須認真進行回收處理。
電鍍廢水的種類、來源和污染水平
序號 | 廢水種類 | 廢水來源 | 廢水中主要污染物水平 | 處理系統(tǒng)設備 |
1 | 含氰廢水 | 鍍鋅、鍍銅、鍍鎘、鍍金、鍍銀、鍍合金等氰化鍍槽 | 氰的絡合金屬離子、游離氰、氫氧化鈉、碳酸鈉等鹽類,以及部分添加劑、光亮劑等;一般廢水中氰濃度在50mg/L以下,pH值為8~11 | 一般分質(zhì)單獨成為一個含氰廢水系統(tǒng)進行廢水處理;金、銀等貴重金屬預先回收。 |
2 | 含鉻廢水 | 鍍鉻、鈍化、化學鍍鉻、陽極化處理等 | 六價鉻、三價鉻、銅、鐵等金屬離子和硫酸等;鈍化、陽極化處理等廢水還含有被鈍化的金屬離子和鹽酸、硝酸以及部分添加劑、光亮劑等;一般廢水中含六價鉻濃度在200mg/L以下,pH值為4~6 | 一般分質(zhì)單獨成為一個含鉻廢水系統(tǒng)進行廢水處理;處理后水能循環(huán)使用,并能回收部分鉻酸;廢水量不大時,也可進入電鍍混合廢水系統(tǒng)進行處理。 |
3 | 含鎳廢水 | 鍍鎳 | 硫酸鎳、氯化鎳、硼酸、硫酸鈉等鹽類,以及部分添加劑、光亮劑等;一般廢水中含鎳濃度在100mg/L以下,pH值在6左右 | 一般分質(zhì)單獨成為一個含鎳廢水系統(tǒng)進行廢水處理;處理后水能循環(huán)使用,并能回收部分硫酸鎳或氯化鎳 |
4 | 含銅廢水 | 酸性鍍銅 | 硫酸銅、硫酸和部分光亮劑;一般廢水含銅濃度在100mg/L以下,pH為2~3 | 一般排入電鍍混合廢水系統(tǒng)處理;但也可分質(zhì)單獨成為一個含銅廢水系統(tǒng)進行處理;處理后水能循環(huán)使用,并能回收部分硫酸銅或焦磷酸銅等 |
焦磷酸鍍銅 | 焦磷酸銅、焦磷酸鉀、檸檬酸鉀等以及部分添加劑、光亮劑等;一般廢水含銅濃度在50mg/L以下,pH值在7左右 | |||
5 | 含鋅廢水 | 堿性鋅酸 | 氧化鋅、氫氧化鈉和部分添加劑、光亮劑等;一般廢水含鋅濃度在50mg/L以下,pH值在9以上 | 一般排入電鍍混合廢水系統(tǒng)處理;但絡鹽鍍鋅廢水,一般先單獨處理,破除絡合鋅后,再排入電鍍混合廢水系統(tǒng)進行處理;也可分質(zhì)單獨成為一個含鋅廢水系統(tǒng)進行處理;處理后水回用,并回收部分鋅鹽 |
鉀鹽鍍鋅 | 氯化鋅、氯化鉀、硼酸和部分光亮劑等;一般廢水含鋅濃度在100mg/L以下,pH值在6左右 | |||
硫酸鋅鍍鋅 | 硫酸鋅、硫脲和部分光亮劑,一般廢水含鋅濃度在100mg/L以下,pH值為6~8 | |||
銨鹽鍍鋅 | 氯化鋅、氧化鋅、鋅的絡合物等和部分添加劑、光亮劑等;一般廢水含鋅濃度在100mg/L以下,pH值為6~9 | |||
6 | 磷化廢水 | 磷化處理 | 磷酸鹽、硝酸鹽、亞硝酸鈉、鋅鹽等;一般廢水含磷濃度在100mg/L以下,pH值在7左右 | 一般分質(zhì)單獨處理后排入電鍍混合廢水系統(tǒng)再進行處理,或直接排入電鍍混合廢水系統(tǒng)處理 |
7 | 酸、堿廢水 | 鍍前處理中的去油、腐蝕和浸酸、出光等中間工藝,以及沖洗地面等的廢水 | 硫酸、鹽酸、硝酸等各種酸類和氫氧化鈉、碳酸鈉等各種堿類,以及各種鹽類、表面活性劑、洗滌劑等,同時還含有鐵、銅、鋁等金屬離子及油類、氧化鐵皮、砂土等雜質(zhì);一般酸堿廢水混合后偏酸性 | 一般排入電鍍混合廢水系統(tǒng)處理,或分質(zhì)單獨成為酸、堿系統(tǒng)廢水進行中和處理 |
8 | 電鍍混合廢水 | 除含氰廢水系統(tǒng)外,將電鍍車間排出廢水在一起的廢水;除各種分質(zhì)系統(tǒng)廢水,將電鍍車間排出廢水混在一起的廢水 | 其成分根據(jù)電鍍混合廢水所包括的鍍種而定 | 一般電鍍混合廢水系統(tǒng)處理后水能回用50%以上 |
三、電鍍廢水處理方法
1、含鉻廢水處理
(1)化學還原法
化學還原法是目前應用較為廣泛的含鉻廢水處理方法。基本原理是在酸性條件下向廢水中加入還原劑,將Cr6+還原成Cr3+,然后再加入石灰或氫氧化鈉,使其在堿性條件下生成氫氧化鉻沉淀,從而去除鉻離子。通常還原形成三價鉻后,可與其他重金屬離子一起沉淀。常用的還原劑有:SO2、FeSO4、Na2SO3、Fe、焦亞硫酸鈉、水合肼等。
化學還原法的優(yōu)點是原理簡單、操作方便、抗水量水質(zhì)沖擊負荷能力強且投資運行費用低,缺點是產(chǎn)生的固體廢物量大,金屬不易回收利用。
(2)電解法
電解法處理含鉻廢水的原理是:鐵板陽極在電解過程中溶解成亞鐵離子,在酸性條件下亞鐵離子將Cr6+還原成Cr3+,同時陰極上析出氫氣,使廢水pH值逐漸升高。此時,Cr3+、Fe3+都以氫氧化物沉析出。電解法的優(yōu)點是:去除率較高、沉淀的重金屬可回收利用且減少污泥的生成量;缺點是極板損耗大、pH偏低時Cr(OH)3會溶解。
(3)膜分離法
膜分離法是以選擇性透過膜為分離介質(zhì),當膜兩側(cè)存在壓力差、濃度差、電位差時,原料側(cè)組分選擇性透過膜,以達到分離、除去有害組合的目的。目前,工業(yè)上應用 較為成熟的工藝為電滲析、反滲透、超濾、液膜。含Cr6+廢水適宜用電滲析處理,反滲透法廣泛用于鍍鉻漂洗廢水處理。采用反滲透法處理電鍍廢水,處理水可以回用,實現(xiàn)閉路循環(huán)。
(4)離子交換法
離子交換法是借助于離子交換劑上的離子和水中的離子進行交換反應除去水中有害離子。對含鉻廢水先調(diào)pH值,沉淀一部分Cr3+后再行處理。將廢水通過
除上述方法外,處理電鍍含鉻廢水還可采用吸附法、離子交換法、生物法(生物絮凝、生物吸附、植物修復)等方法。
2、含氰廢水處理
(1)堿性氯化法
堿性氯化法是目前比較成熟且采用較多的處理方法,是指廢水在堿性條件下,采用氯系氧化劑將氰化物破壞而除去。處理過程分為兩級:一級處理是將氰氧化為氰酸鹽,對氰破壞不徹底;二級處理是將氰酸鹽進一步氧化分解成二氧化碳和水。具體工藝流程如圖1所示。
圖1 含氰廢水兩步法處理工藝流程
一級氧化池:投加堿和氧化劑,堿宜選用NaOH,氧化劑宜選用NaClO。控制條件為:pH 10.5~11,ORP值300~400mV。反應時間1~2h。
二級氧化池:投加堿和氧化劑,堿宜選用NaOH,氧化劑宜選用NaClO??刂茥l件為:pH 7~8,ORP值600~650mV。反應時間1~2h。
(2)臭氧法
臭氧在水溶液中可釋放出原子氧參加反應,表現(xiàn)出很強的氧化性,能徹底氧化游離狀態(tài)的氰化物。在反應過程中,銅離子對氰離子和氰酸根離子的氧化分解有催化作用,添加硫酸銅能促進氰的分解反應。
臭氧法處理含氰廢水的優(yōu)點有:只需臭氧發(fā)生設備,無需藥劑購置和運輸;工藝簡單、方便;處理廢液中不產(chǎn)生有害物質(zhì),無二次污染。缺點是:單獨使用臭氧不能使絡合狀態(tài)存在的氰化物徹底氧化。
臭氧法處理含氰廢水的工藝流程如圖2所示。
圖2 臭氧法處理含氰廢水工藝流程
含氰廢水先流入調(diào)節(jié)內(nèi),水質(zhì)、水量穩(wěn)定后,進入臭氧反應塔,臭氧發(fā)生器產(chǎn)生的臭氧從臭氧反應塔底部通入,CN-在臭氧反應塔內(nèi)和臭氧充分接觸后被催化氧化,處理后的廢水排入綜合池內(nèi),生成的CO2和N2通過氣液分離器排放。
3、含銅廢水處理
在重金屬中,銅屬于低毒性的物質(zhì)。在水溶液中的銅,多以[Cu(H2O)6]2+的形態(tài)存在,易與氨、氰產(chǎn)生絡合反應,生成絡合離子。當廢水中銅的濃度超過1.0mg/L時,對硝化反應產(chǎn)生抑制作用。當水體中銅的含量超過0.01mg/L時,就會對水體自凈產(chǎn)生抑制作用。對含銅廢水廣泛而有效的處理技術仍然是化學沉淀法。
含硫酸銅、硝酸銅廢水處理
對含硫酸銅、硝酸銅廢水的處理可采用氫氧化物沉淀法。將pH提高到10以上,就能夠得到比較充分的處理,處理出水銅的含量可降至0.1mg/L以下。
含氯化銅廢水處理
當用王水(硝基鹽酸)對銅件進行酸洗時,形成含Cl-的氯化銅廢水。其中過剩的Cl-與氯化銅結(jié)合形成絡合體。在這種情況下,應提高pH,使OH-的濃度增高,使廢水中的銅形成氫氧化銅而得到較充分的沉淀分離。
有氨存在的含銅廢水處理
用過硫酸銨中和銅件的腐蝕溶液時,廢水中的氨與銅形成絡鹽[Cu(NH3)4]2+,影響除銅效果。某種程度上,對有氨存在的含銅廢水能否采用中和沉淀處理方法,不取決于銅離子濃度,而取決于氨的濃度。
當pH為9~10時,將使可溶性銅氨絡鹽量增加,提高pH,使pH﹥11,則銅氨絡鹽溶解并將Cu析出,與OH-反應形成Cu(OH)2,通過沉淀除去。
含焦磷酸銅廢水處理
含焦磷酸銅廢水呈弱堿性,能形成穩(wěn)定的銅焦磷酸絡合鹽。向廢水中投加Ca2+,首先使過剩的P2O74-以焦磷酸鈣的形態(tài)沉淀分離。進而,與銅配位的P2O74-全部去除,釋放出處于離子狀態(tài)的Cu在堿性條件下與OH-反應形成Cu(OH)2,沉淀去除。可以用CaCl2或Ca(OH)2作為Ca2+源。
氰化銅電鍍廢水處理
由于銅與CN-能夠形成穩(wěn)定的絡鹽,對氰化銅電鍍廢水的處理,需要采用分兩步進行反應的處理技術。首先用次氯酸將廢水中的CN-氧化分解,去除CN-。第二步則是銅形成氫氧化銅與廢水分離。
4、含鋅廢水處理
(1)化學沉淀法
電鍍鋅作業(yè)中產(chǎn)生的廢水,混合后多為酸性廢水,采用化學沉淀法處理含鋅廢水時,主要通過對廢水pH值的控制,使鋅在pH在8~10的條件理,形成Zn(OH)2沉淀。
鋅為兩性金屬,在堿性條件下,根據(jù)pH的不同存在ZnO22-和Zn(OH)2兩種形式,只有在pH值在8~10時,才能形成Zn(OH)2沉淀。若pH值控制不嚴,出水鋅含量可能超標。
(2)膜分離法
膜分離法是一個高效、環(huán)保的分離技術,具有高效、出水水質(zhì)穩(wěn)定性好、連續(xù)化操作、靈活性強的優(yōu)點。
采用微濾(MF)-納濾(NF)-反滲透(RO)聯(lián)合處理電鍍漂洗含鋅廢水的工藝,濃縮液的Zn2+含量能達到鍍液的回用要求,而淡水池出水可回用于鍍件清洗工序。