電鍍廢水的處理與回用對節(jié)約水資源以及保護環(huán)境起著至關(guān)重要的作用。本文綜述了各種電鍍廢水處理技術(shù)的優(yōu)缺點,以及一些新材料在電鍍廢水處理上的應(yīng)用。
一、化學(xué)沉淀法
化學(xué)沉淀法是通過向廢水中投入藥劑,使溶解態(tài)的重金屬轉(zhuǎn)化成不溶于水的化合物沉淀,再將其從水中分離出來,從而達到去除重金屬的目的。
化學(xué)沉淀法因為操作簡單,技術(shù)成熟,成本低,可以同時去除廢水中的多種重金屬等優(yōu)點,在電鍍廢水處理中得到廣泛應(yīng)用。
1.堿性沉淀法
堿性沉淀法是向廢水中投加NaOH、石灰、碳酸鈉等堿性物質(zhì),使重金屬形成溶解度較小的氫氧化物或碳酸鹽沉淀而被去除。該法具有成本低、操作簡單等優(yōu)點,目前被廣泛使用。
但是堿性沉淀法的污泥產(chǎn)量大,會產(chǎn)生二次污染,而且出水pH偏高,需要回調(diào)pH。NaOH由于產(chǎn)生污泥量相對較少且易回收利用,在工程上得到廣泛應(yīng)用。
2.硫化物沉淀法
硫化物沉淀法是通過投加硫化物(如Na2S、NariS等)使廢水中的重金屬形成溶度積比氫氧化物更小的沉淀,出水pH在7~9,無需回調(diào)pH即可排放。
但是硫化物沉淀顆粒細(xì)小,需要添加絮凝劑輔助沉淀,使處理費用增大。硫化物在酸性溶液中還會產(chǎn)生有毒的HS氣體,實際操作起來存在局限性。
3.鐵氧體法
鐵氧體法是根據(jù)生產(chǎn)鐵氧體的原理發(fā)展起來的,令廢水中的各種重金屬離子形成鐵氧體晶體一起沉淀析出,從而凈化廢水。該法主要是通過向廢水中投加硫酸亞鐵,經(jīng)過還原、沉淀絮凝,終生成鐵氧體,因其設(shè)備簡單、成本低、沉降快、處理效果好等特點而被廣泛應(yīng)用。
pH和硫酸亞鐵投加量對鐵氧體法去除重金屬離子的影響,確定鎳、鋅、銅離子的絮凝pH分別為8.00~9.80、8.00~10.50和10.00,投加的亞鐵離子與它們摩爾比均為2~8,而六價鉻的還原pH為4.00~5.50,絮凝pH則為8.00~10.50,投料比為20。出水的鎳含量小于0.5mg/L,總鉻含量小于1.0mg/L,鋅含量小于1.0mg/L,銅含量小于0.5mg/L,達到《電鍍污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB21900—2008)中“表2”的要求。
化學(xué)沉淀法的局限性
隨著污水排放標(biāo)準(zhǔn)的提高,傳統(tǒng)單一的化學(xué)沉淀法很難經(jīng)濟有效地處理電鍍廢水,常常與其他工藝組合使用。
采用鐵氧體-CARBONITE(一種具有物理吸附與離子交換功能的材料)聯(lián)合工藝處理Ni含量約為4000mg/L的高濃度含鎳電鍍廢水:先以鐵氧體法控制pH為11.0,在Fe/Fe。摩爾比O.55,F(xiàn)eSO4·7H2O/Ni質(zhì)量比21,反應(yīng)溫度35℃的條件下攪拌反應(yīng)15min,出水Ni平均濃度從4212.5mg/L降至6.8mg/L,去除率達99.84%;然后采用CARBONITE處理,在CARBONITE投加量1.5g/L,pH=6.5,溫度35℃的條件下反應(yīng)6h,Ni去除率可達96.48%,出水Ni濃度為0.24mg/L,達到GB21900-2008中的“表2”標(biāo)準(zhǔn)。
采用高級Fenton一化學(xué)沉淀法處理含螯合重金屬的廢水,使用零價鐵和過氧化氫降解螯合物,然后加堿沉淀重金屬離子,不僅可以去除鎳離子(去除率達98.4%),而且可以降低COD化學(xué)需氧量。
二、氧化還原法
1.化學(xué)氧化法
化學(xué)氧化法在處理含氰電鍍廢水上的效果尤為明顯。該方法把廢水中的氰根離子(CN一)氧化成氰酸鹽(CNO-),再將氰酸鹽(CNO-)氧化成二氧化碳和氮氣,可以徹底解決氰化物污染問題。
常用的氧化劑包括氯系氧化劑、氧氣、臭氧、過氧化氫等,其中堿性氯化法應(yīng)用廣。采用Fenton法處理初始總氰濃度為2.0mg/L的低濃度含氰電鍍廢水,在反應(yīng)初始pH為3.5,H202/FeSO4摩爾比為3.5:1,H202投加量5.0g/L,反應(yīng)時間60min的條件下,氰化物的去除率可達93%,總氰濃度可降至0_3mg/L。
2.化學(xué)還原法
化學(xué)還原法在電鍍廢水處理中主要針對含六價鉻廢水。該方法是在廢水中加入還原劑(如FeSO、NaHSO3、Na2SO3、SO2、鐵粉等)把六價鉻還原為三價鉻,再加入石灰或氫氧化鈉進行沉淀分離。上述鐵氧體法也可歸為化學(xué)還原法。
該方法的主要優(yōu)點是技術(shù)成熟,操作簡單,處理量大,投資少,在工程應(yīng)用中有良好的效果,但是污泥量大,會產(chǎn)生二次污染。采用硫酸亞鐵作為還原劑,處理80t/d的含總鉻7O~80mg/L的電鍍廢水,出水總鉻小于1.5mg/L,處理費用為3.1元/t,具有很高的經(jīng)濟效益。
以焦亞硫酸鈉為還原劑處理含80mg/L六價鉻、pH為6~7的電鍍廢水,出水六價鉻濃度小于0.2mg/L。
三、電化學(xué)法
電化學(xué)法是指在電流的作用下,廢水中的重金屬離子和有機污染物經(jīng)過氧化還原、分解、沉淀、氣浮等一系列反應(yīng)而得到去除。
該方法的主要優(yōu)點是去除速率快,可以完全打斷配合態(tài)金屬鏈接,易于回收利用重金屬,占地面積小,污泥量少,但是其板消耗快,耗電量大,對低濃度電鍍廢水的去除效果不佳,只適合中小規(guī)模的電鍍廢水處理。
電化學(xué)法主要有電凝聚法、磁電解法、內(nèi)電解法等。
電凝聚法是通過鐵板或者鋁板作為陽,電解時產(chǎn)生Fe2+、Fe或Al,隨著電解的進行,溶液堿性增大,形成Fe(OH)2、Fe(OH)3或AI(OH)3,通過絮凝沉淀去除污染物。
由于傳統(tǒng)的電凝聚法經(jīng)過長時間的操作,會使電板發(fā)生鈍化,近年來高壓脈沖電凝聚法逐漸替代傳統(tǒng)的電混凝法,它不僅克服了板鈍化的問題,而且電流效率提高20%~30%,電解時間縮短30%~40%,節(jié)省電能30%~40%,污泥產(chǎn)生量少,對重金屬的去除率可達96%~99%。
采用高壓脈沖電絮凝技術(shù)處理某電鍍廠的電鍍廢水,Cu2十、Ni2、CN一和COD的去除率分別達到99.80%、99.70%、99.68%和67.45%。
電混凝法通常也與其他方法結(jié)合使用,利用電凝聚法和臭氧氧化法聯(lián)合處理電鍍廢水,以鐵和鋁做板,出水六價鉻、鐵、鎳、銅、鋅、鉛、TOC(總有機碳)、COD的去除率分別為99.94%、100.00%、95.86%、98.66%、99.97%、96.81%、93.24%和93.43%。
近年來內(nèi)電解法受到廣泛關(guān)注。內(nèi)電解法利用了原電池原理,一般向廢水中投加鐵粉和炭粒,以廢水作為電解質(zhì)媒介,通過氧化還原、置換、絮凝、吸附、共沉淀等多種反應(yīng)的綜合作用,可以一次性去除多種重金屬離子。
該方法不需要電能,處理成本低,污泥量少。通過靜態(tài)試驗研究了鐵碳微電解法對模擬電鍍廢水的COD及銅離子的去除效果,去除率分別達到了59.01%和95.49%。然而,采用微電解反應(yīng)柱研究連續(xù)流的運行結(jié)果顯示,14d后微電解出水的COD去除率僅為10%~15%,銅的去除率降低至45%~50%之間,可見需要定期更換填料或?qū)μ盍线M行再生。
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