3. 电镀生产工艺与产排污特点
3.3 电镀生产污染控制技术分析
电镀水污染的控制技术基本分为两大类:第一类是以末端治理为主的控制
性措施;第二类是以改进工艺技术、在线治理设备等为主的预防性措施。
第一类方法是多采用物理化学法,即通过硫化物、氢氧化物等进行氧化还原
反应或沉淀反应将重金属毒性降低直至消除或将重金属经沉淀和浮上法从废水
中除去。目前我国电镀废水处理所采用的方法主要有硫化物沉淀法、氢氧化物
沉淀法、铁氧体沉淀法、钡盐法、离子交换法、电解法等。处理废水种类一般
包括含氰、含铬、含锌、含镉、含镍、含铜和酸碱废水。含氰废水采用的处理
方法有碱性氧化法、电解法、活性碳法、离子交换法等,企业普遍采用次氯酸
钠氧化法;含铬废水有化学还原法、离子交换法、电解法等,企业普遍采用化
学还原法,常用的还原剂为亚硫酸盐;含镍废水多采用离子交换和反渗透方法
处理。我省一些建立时间较长的电镀企业和一些中小规模企业由于在厂房设计
过程中未考虑,电镀废水的分质治理问题,电镀过程中产生的废水混合在一起
形成综合废水(也称混合废水)。对综合废水处理普遍采用化学中和沉淀方法
或气浮处理方法,通过调整废水的 pH 值使各种金属离子生成相应的氢氧化物,
通过沉淀或气浮方法进行固液分离,达到净化废水目的。
第二类是通过离子交换法、电解法、反渗透法对电镀废水进行在线回收利
用。但目前生产技术水平的限制,向环境中排放成分相对复杂的电镀废水是不可
避免的,这时就必须采用第一类方法。
(1)化学法
电镀废水化学处理法是添加化学试剂,通过化学反应改变废水中污染物的
物理和化学性质,使其从废水中去除,到国家排放标准的方法。常用的化学处
理法有氧化(还原)处理法、中和处理法、凝聚沉淀法及几种方法一起使用的
组合法。
化学法投资少,上马较快,技术易掌控,至今,仍为国内外广泛采用的方
法之一,并且认为是一种有发展前途的方法。其缺点是不断消化化工材料,因
沉淀而产生污泥,排出水回用困难,占地面积较大。近年来新开发的废水 pH
值自动检测、投放试剂装置以及成套组装处理设备等都对化学法处理电镀废水
的推广起了推动作用,如何提高处理后水的重复利用率和向闭路循环方向发展,
有待进一步研究和开发。
(2)离子交换法
离子交换法是利用离子交换树脂对废水中阴阳离子的选择性交换作用来处
理废水的方法。几乎对所有的无机有害离子都可以用此法处理。某些离子交换
处理流程,能达到回收有用化学材料的目的,经处理后的水能用作镀液补充水
或用作清洗水。当不考虑再生洗脱液的处理时,用离子交换法也是处理电镀废
水的常用方法之一。离子交换法缺点是一次投资大,一般占地面积较大,技术
掌握较难,废水中处理浓度不宜太高,存在着再生洗脱液的处理问题。
离子交换法多用于制取电镀用纯水及含镍、铬、镉、金等废水的处理。在
处理电镀废水时,该法宜与蒸发浓缩、反渗透、电渗析等法联合使用。
(3)电解法
电解法利用通电时阴阳极的电化学反应而使废水中的有毒物分解、氧化还
原、沉淀。在处理含氰、含铬、含镉、含铜等电镀废水中获得应有。在处理含
铬废水时会产生大量污泥。在处理含氰废水时会产生氯化氰有毒气体,且对稀
溶液电解效率低;用于处理含镉废水时会产生污泥;用于处理含铜废水时,可
在阴极上回收铜,但要求废水中含铜量不少于 2-3g/L。
采用隔膜电解以再生、处理浓的废电解液,在国外应有较多,特别用于镀
铬废液的处理。国内也有试用于处理离子交换法的阳离子洗脱液和利用电解法
回收银、铜等重金属。
(4)蒸发浓缩法
蒸发浓缩法是对电镀废水在常压或减压状态下加温,使溶剂水分蒸发而将
废水浓缩的方法。浓缩的溶液可返回镀槽,蒸发后的水蒸气经冷凝回收后可作
为清洗水或回收槽的补充水。当使用得当时,能实现对废水的“零排放”。该法
不仅需要专门的蒸发器、分离器、冷凝器等设备,还消耗大量能量,操作费用
高。若采用减压蒸发的方式,可降低热能消耗,经济上仍不合算,从而限制了
该法的广泛应用。目前电镀工业上应该蒸发浓缩法处理重金属常与其他方法联
用,如常压蒸发器与逆流漂洗系统联合使用处理电镀含铬废水,可成功地实现
闭路循环。
(5)反渗透法
反渗透法是利用对废水施加较高压力,作为溶剂的水透过膜而溶质难以透
过的原理对废水进行浓缩的方法,该法投资较少,占地面积较小,操作控制方
便,能够回收有用材料,可以实现对废水的“零排放”。进入反渗透器的原水,
一般为多级逆流漂洗槽中第一级较浓的废水。经反渗透浓缩后,浓缩液一般只
能达到镀槽槽液浓度的 1/3 左右,不具备获得高浓度溶液的能力,浓缩比例有
限,要直接回到镀槽,往往尚需与蒸发器组合使用。为了避免杂质的积累,最
好再与离子交换法组合起来使用。反渗透目前多用于镀镍废水的处理。
(6)电渗析
电渗析是一种薄膜技术。利用对废水通过低压直流电时,阴阳离子定向运
动并选择性地透过阴、阳薄膜的性质而将电解质浓缩在一定的区域内,另一些
区域内则得到较纯的水。由于要求处理水具有足够的电导率以提高渗析效率,
因此处理水中电解质浓度不能过低。例如,电渗析用于处理镀镍清洗水时,要
求清洗水中镍盐浓度不低于 1.5g/L。目前电渗析法主要用于处理镀镍废水。
电渗析的主要优点是浓缩液与淡液的浓缩比可达 100 倍左右,比反渗透浓
缩比高,浓缩后溶液可回用于镀槽。电渗析最好能与离子交换法组合使用。
(7)高级氧化法
高级氧化技术主要包括 Fenton 氧化、臭氧氧化、光催化氧化、湿式氧化等,
其基本原理都是利用产生的羟基自由基氧化难降解有机物,使其转化成小分子
物质,甚至氧化成 CO2而达到去除的目的。其中 Fenton 试剂法采用过氧化氢为
氧化剂、亚铁盐为催化剂,反应中产生的•OH 是能氧化废水中难降解的有机物,
而且经氧化处理后,废水中有机污染物的可生化性可大大提高,有利于后续的
生化处理。因此,Fenton 氧化法对提高电镀废水的可生化性和去除 COD 都是一
种有效的手段。
Fenton法可以处理难降解有机废水,具有一般化学氧化法无法比拟的优点。
但 H2O2价格昂贵,单独使用往往成本太高,因而在实际应用中,通常是与其他处理
方法联用,将其用于废水的预处理或最终深度处理。用少量 Fenton 试剂对电镀废
水进行预处理,使废水中的难降解有机物发生部分氧化,改变它们的可生化性、溶
解性和混凝性能,利于后续处理。另外,电镀废水经物化、生化处理后,水中仍残
留少量的生物难降解有机物,当水质不能满足排放要求时,可采用 Fenton 法对其