1、前言
電鍍行業(yè)排污量巨大、污染物毒性強且難以處理，易造成極大的環(huán)境破壞。我國電鍍企業(yè)中中小型企業(yè)占了很大比重，其生產(chǎn)技術(shù)落后，配套廢水處理裝置不夠完善，從而造成更大的污染。
電鍍廢水中含有大量的重金屬，這些重金屬傾向于在活的有機體中積累并且不可生物降解，許多重金屬元素是有毒或者致癌的，這些重金屬進(jìn)入人體將會(huì )給人體帶來(lái)巨大危害。另外，電鍍廢水中還包括大量酸類(lèi)、堿類(lèi)物質(zhì)及各種有機物，其中更有一些“三致”物質(zhì)，嚴重威脅人體健康。因此，電鍍廢水必須進(jìn)行有效處理，處理達標后方可排放。國家和社會(huì )對電鍍廢水處理技術(shù)的研究越來(lái)越重視，以期實(shí)現廢棄物的無(wú)害化、資源化，獲得最好的環(huán)境和經(jīng)濟效益。
目前，電鍍廢水的常規處理技術(shù)主要有物理法(蒸發(fā)濃縮法和反滲透)、化學(xué)法(化學(xué)沉淀法、氧化還原法和鐵氧體法)、物化法(吸附法、膜分離法、離子交換法和電解法)、生物法、聯(lián)合處理法及其他方法(光催化技術(shù)、重金屬捕集劑)。本文將介紹每種處理方法的原理、優(yōu)缺點(diǎn)及研究現狀，最后對電鍍廢水的處理做出展望，為研究提供依據和方向。
2、電鍍廢水的組成與性質(zhì)
電鍍廢水主要由鍍件清洗水、廢電鍍液、設備冷卻水和其它廢水(包括沖刷車(chē)間地面、極板的沖洗水、通風(fēng)設備冷凝水和鍍槽滲漏導致的槽液和排水)等組成。廢水水質(zhì)復雜、成分不易控制，其中含有不同濃度的鐵、銅、鋅、鉻、錫、鉛、鎘、鐵和鎳離子以及高濃度的酸、硫酸鹽、氯離子等，這些離子嚴重威脅著(zhù)人體健康。另外，電鍍廢水中也含有很多寶貴的工業(yè)原料，可以對其進(jìn)行回收處理。
3、電鍍廢水處理方法
3.1 物理法
物理法是一種不改變物質(zhì)化學(xué)性質(zhì)而達到分離電鍍廢水中的懸浮污染物質(zhì)的方法，其中有代表性的包括蒸發(fā)濃縮法和反滲透法。前者顧名思義，即通過(guò)蒸發(fā)使重金屬濃縮。后者是利用反滲透的原理，在含廢水的部分施加較高的壓力，使作為溶劑的水分子透過(guò)半透膜從而使水與重金屬及其他溶質(zhì)分離。兩者均是物理操作，工藝成熟簡(jiǎn)單;無(wú)需添加化學(xué)試劑，無(wú)二次污染，并能夠回收利用重金屬和水，一般適用于含鉻、銅及鎳廢水。但這兩種方法因能耗大，成本高等問(wèn)題不適用處理重金屬含量低的廢水。因此，一般將物理法作為輔助處理手段和其他方法共同處理電鍍廢水。馮霞等采用微濾—反滲透工藝深度處理電鍍廢水，結果表明：電鍍廢水中的脫鹽率、Cu2+去除率、Ni2+去除率分別達到95.6%、98.8%、98.6%，濁度幾乎完全去除、出水水質(zhì)滿(mǎn)足GB21900-2008《電鍍污染物排放標準》中水污染特別排放限值要求。
3.2 化學(xué)法
3.2.1 化學(xué)沉淀法
通過(guò)投加化學(xué)試劑與廢水中污染物結合形成沉淀，然后通過(guò)沉降、過(guò)濾、分離、去除的一種方法。其中主要包括硫化物沉淀法、氫氧化物沉淀法、鉻酸鹽沉淀法和鐵氧體沉淀法�；瘜W(xué)沉淀法作為一種傳統工藝，應用較為成熟，費用相對低廉，所以在電鍍廢水處理中占據較大比重。但其具有化學(xué)品消耗過(guò)多，廢渣產(chǎn)生量大、重金屬不能直接回用、易造成二次污染等問(wèn)題。杜皓明等采用Na2S2O5對電鍍廢水中的鉻離子進(jìn)行還原，生成危害性小的三價(jià)鉻離子，通過(guò)對酸堿度的調節形成沉淀，從而達到對鉻的去除。
3.2.2 氧化還原法
氧化還原法是一種利用氧化劑或還原劑與溶解性的污染物發(fā)生氧化還原反應，從而將污染物轉化為無(wú)害物質(zhì)的方法。其中主要包括化學(xué)氧化法和化學(xué)還原法。氧化還原法具來(lái)源廣、效率高、操作簡(jiǎn)單、投資少、應用廣泛等優(yōu)點(diǎn)。茹振修等采用氧化還原法處理含氰含鉻混合電鍍廢水，結果表明：兩種廢水混合處理后各項指標均優(yōu)于國家標準，工藝流程及設備比單獨處理時(shí)簡(jiǎn)單。
3.2.3 鐵氧體法
鐵氧體法的原理是：在適宜的溫度條件與PH條件下，加入的硫酸鐵鹽與電鍍廢水中的金屬離子形成鐵氧體復合氧化物，通過(guò)固液分離從而達到去除重金屬離子。鐵氧體法具有工藝簡(jiǎn)單、固液容易分離、無(wú)二次污染等優(yōu)點(diǎn)。但是這種方法處理成本高、處理過(guò)程條件難以控制，產(chǎn)生大量的污泥。彭麗花等利用鐵氧體法來(lái)處理混合電鍍廢水，該種方法能夠高效地處理含有多種重金屬離子的電鍍廢液，并且處理價(jià)格低廉。
3.3 物化法
3.3.1 離子交換法
利用交換劑中交換基團對廢水中的不同離子進(jìn)行選擇性交換分離，最終達到去除污染物的一種方法。目前，該種方法主要適用于含鉻、含鎳、含金等電鍍廢水的處理。離子交換法在處理效率、資源回收方面有著(zhù)其它方法難以匹敵的優(yōu)勢，但具有一次性投資大、操作管理較復雜、占地面積較大、且易造成“二次污染”等問(wèn)題。另外，由于樹(shù)脂柱易飽和，因此離子交換法在重金屬濃度高的廢水中受到限制。董新等采用離子交換法處理電鍍含鉻廢水，結果表明：處理后出水中Cr(VI)濃度小于0.2mg/L，達到國家排放標準，另外，對得到的鉻酸溶液進(jìn)行濃縮后可重新應用于鍍槽，消除了Cr(VI)對環(huán)境的污染。
3.3.2 電解法
電解法是利用電極氧化和還原產(chǎn)物與廢水中的有害物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應生成沉淀的一種方法。該種方法效率高，易于回收，且回收產(chǎn)物一般具有再利用價(jià)值，有一定經(jīng)濟效益，同時(shí)因為此方法耗能較大、費用高，故不適于處理低濃度的電鍍廢水。不少研究者通過(guò)電滲析法從電鍍廢水中選擇性的回收鋅和鎳。GuanW等采用RuO2/Ti陽(yáng)極和不銹鋼陰極聯(lián)合電氧化-電積(EO-ED)體系處理鎳氨絡(luò )合物廢水，同時(shí)實(shí)現了鎳氨絡(luò )合物的絡(luò )合和鎳金屬的回收，其中鎳回收率85-95%，氨氮去除率65-70%。
3.3.3 膜分離法
由于膜存在滲透作用，在外部能量的推動(dòng)下，可以實(shí)現廢液中某些成分的選擇性透過(guò)，從而達到分離、提純和富集。其中包括反滲透(RO)、微濾、超濾和納濾，這些方法不僅可以解決重金屬污染的問(wèn)題，而且還可以回用電鍍工業(yè)中的有用金屬。膜分離法是一種很有發(fā)展前景的技術(shù)、占地面積小、無(wú)二次污染，但是膜的造價(jià)高、易受污染。董佳等利用膜分離法處理電鍍廢水，結果發(fā)現在一定的條件(壓力、pH和回流比)下對廢水中的鉻離子、銅離子和鎳離子的去除率均達到98%以上，同時(shí)經(jīng)濟效益和環(huán)境效益極佳。
3.3.4 吸附法
吸附劑擁有特殊的結構，利用這些獨特結構吸附去除重金屬的方法就叫做吸附法�；钚蕴�、殼聚糖樹(shù)脂、腐殖酸都是常見(jiàn)的吸附劑。不同吸附劑的吸附機理不同，其最主要的是物理、化學(xué)和生物吸附。吸附法具有去除效率高、穩定性好、不產(chǎn)生或很少產(chǎn)生二次污染、吸附劑可重復使用等優(yōu)點(diǎn)。于泊蕖用Mg(OH)2吸附廢水中Ni2+離子，研究表明，當pH在4.8~8.6之間、攪拌時(shí)間在4min、投加量為1.5g/L時(shí)，90%以上的Ni2+離子都能通過(guò)此方法吸附去除，并且使用過(guò)的Mg(OH)2能夠再次回用。TaheriR等通過(guò)MCM-48介孔二氧化硅對電鍍廢水吸附進(jìn)行了研究，結果表明：使用制備的吸附劑能去除99%的Ag。WangSY等采用桉葉渣制備磁性生物炭來(lái)處理與金屬共存的含Cr電鍍廢水，其中Cr(VI)、總Cr、Cu(II)和Ni(II)在磁性生物炭上被有效的吸附，去除率分別為97.11%，97.63%，100%和100%。并且，使用后的磁性生物炭仍具有原始的磁性分離性能。
3.4 生物法
生物法是一種通過(guò)微生物或植物本身的吸附功能以及新陳代謝進(jìn)行富集以達到去除污染物的方法。與其他物理和化學(xué)方法相比，生物法具有低耗、經(jīng)濟、環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)，并且能夠進(jìn)一步回收重金屬，但是生物法多處于實(shí)驗模擬階段，其實(shí)用化和工業(yè)化還需深入研究。LiuC等使用咖啡渣廢物的生物吸附有效地減少和吸附電鍍廢水中的鉻。在作用的過(guò)程中，Cr(VI)被完全消除，僅有少量Cr(III)中殘留在溶液中。HackbarthFV等發(fā)現大型藻(P.algaliculata)在酸性pH條件下，可以作為將Cr(VI)還原成Cr(III)的天然電子供體，并作為鋅，鐵和三價(jià)鉻螯合的天然陽(yáng)離子交換劑。
3.5 組合處理技術(shù)
電鍍廢水種類(lèi)繁多，各種不同的生產(chǎn)工藝也使得廢水的各種特征不盡相同，致使單一的廢水處理技術(shù)很難廣泛使用。同時(shí)，單一的處理方法很難達到所要求的指標，無(wú)法實(shí)現處理效果和經(jīng)濟效益的統一。多元組合技術(shù)正是用來(lái)解決這個(gè)難題，多種技術(shù)取長(cháng)補短，相互促進(jìn)，最終達到較好的處理效果和經(jīng)濟效益。物化-生物-膜法組合工藝是電鍍廢水治理的主流，其中物化法對電鍍廢水的重金屬離子有很好的去除作用，生物法能有效去除有機物，膜法進(jìn)一步截留其中的污染物。結合三者對于不同污染物的去除優(yōu)勢，從而有效降低電鍍廢水的處理成本，提高再生率。另外，其他組合方法也應用廣泛，張彬彬等采用微電解-A/O工藝處理電鍍廢水，出水中氨氯、總氮和COD的質(zhì)量濃度均滿(mǎn)足排放標準，去除效果顯著(zhù)、穩定。CuiJ等采用臭氧氧化-曝氣生物濾池(BAF)工藝處理含氰電鍍廢水，結果表明：CN-、COD、Cu2+和Ni2+的去除率分別為99.7%、81.7%、97.8%和95.3%，并且出水濃度分別達到了電鍍廢水的排放標準。另外，葡萄糖的添加可以提高生物濾池的污染物去除效率。GhoshP等提出了電化學(xué)法和石灰沉淀的組合方法作為處理含有高COD和鋅的人造絲工業(yè)廢水的有效方法。
3.6 其他技術(shù)
3.6.1 光催化技術(shù)
光催化處理技術(shù)的原理是通過(guò)光催化劑在光照下發(fā)生躍遷，產(chǎn)生電子−空穴對，其中電子能夠將電鍍廢水重金屬直接還原，而空穴可以將水氧化成羥基自由基，從而將難降解的有機物氧化為H2O、CO2。其中光催化劑主要包括TiO2、ZnO、WO3、SrTiO3、SnO2和Fe2O3。光催化技術(shù)具有適用范圍廣、處理高效、產(chǎn)物降解徹底、無(wú)二次污染等特點(diǎn)。孫斌等[28]的研究是紫外光條件下，選取TiO2為催化劑對絡(luò )合銅廢水進(jìn)行光催化反應，結果表明：在適應的條件下，絡(luò )合銅廢水的Cu(II)與COD的去除率分別為96.56%和57.67%。
3.6.2 重金屬捕集劑
在常溫環(huán)境下，廢水中的絕大部分重金屬離子與重金屬捕集劑都能產(chǎn)生強烈的螯合作用，生成的產(chǎn)物為高分子螯合鹽沉淀，通過(guò)固液分離就可以達到去除廢水中重金屬離子的目的。這種方式具有來(lái)源廣泛、無(wú)二次污染、反應效率較高和選擇性良好等優(yōu)點(diǎn)，尤其適合于低重金屬含量的廢水。潘思文等[29]研究了三種市面出售的補集劑對實(shí)際電鍍廢水中的Cu2+、Zn2+、Ni2+的處理效果，結果發(fā)現三聚硫氰酸三鈉(TMT)適用于處理單一的含銅廢水;二甲基二硫代氨基甲酸鈉(Me2DTC)適用性較優(yōu)，在pH=9.7時(shí)對3種重金屬離子的去除效果最佳，各種離子均能夠達到標準排放;二乙基二硫代氨基甲酸鈉(Et2DTC)對廢水中的Ni2+處理效果不理想。
4、結論與展望
國家對環(huán)保產(chǎn)業(yè)的要求越來(lái)越嚴，電鍍企業(yè)必須重視環(huán)保生產(chǎn)，推出綠色節能技術(shù)，這就要求對電鍍廢水處理技術(shù)必須有更加深入的研究，從另一方面來(lái)說(shuō)這也是給電鍍廢水處理技術(shù)的研究提供了機遇，各種處理方法的研究變得更加必要，處理方法的優(yōu)化和新處理方法的發(fā)明將會(huì )讓這個(gè)領(lǐng)域有更加長(cháng)足的發(fā)展。根據國內外對電鍍廢水處理的研究以及治理情況，提出了以下幾點(diǎn)展望：
(1)對于廢渣污泥和電鍍廢液的處理以及回用上，可以考慮建立覆蓋一個(gè)城市或一個(gè)地區的集中回收再生中心，統籌規劃，統一收集回用，以實(shí)現資源的再利用;
(2)國外對電鍍廢水處理90%以上使用化學(xué)法，同時(shí)單一的處理方法又很難達到理想的處理效果，據此，開(kāi)發(fā)以化學(xué)法為主，其他方法為輔的組合處理技術(shù)是一種發(fā)展方向，這種組合處理技術(shù)的適用范圍較廣，同時(shí)又可節約資源。
(3)微生物因其成本低、無(wú)二次污染等優(yōu)點(diǎn)受到廣泛關(guān)注。通過(guò)分子生物學(xué)技術(shù)等從基因層次深入研究，結合植物或者新型功能材料聯(lián)合處理電鍍廢水將是以后的研究熱點(diǎn)。
(4)在完成電鍍廢水重點(diǎn)污染物零排放的基礎上，采用重金屬廢水回收工藝等清潔生產(chǎn)技術(shù)，實(shí)現對有用重金屬的回收利用。
(5)研究廢水處理自動(dòng)控制系統具有一定的意義，它會(huì )根據廢水的不同成分，成分的不同含量，實(shí)時(shí)調整廢水處理設備，使之達到高效率的處理結果。(來(lái)源：湖南省和清環(huán)境科技有限公司)
