作者：尚會(huì)來、張 雷、張靜蓉
引言：電鍍是工業(yè)上通用性強(qiáng)，使用面廣的工業(yè)行業(yè)之一，幾乎所有工業(yè)部門都有電鍍廠／電鍍車間。由于鍍件功能要求各異，鍍種、鍍液組分、操作方式及工藝條件等種類繁多，相應(yīng)帶入電鍍廢水中的污染物也就變得較為復(fù)雜，常見電鍍廢水中重金屬離子有鉻、銅、鎳、鋅、錫、鉛、鎘及鐵等，因此電鍍被列為當(dāng)今全球三大污染工業(yè)之一。我國約有電鍍廠一萬多家，每年排放廢水達(dá)４０億ｔ左右。為了構(gòu)建環(huán)境友好型社會(huì)，嚴(yán)格控制電鍍廢水的污染，環(huán)境保護(hù)部于２００８年頒布并實(shí)施了新的《電鍍污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（ＧＢ ２１９００—２００８），新標(biāo)準(zhǔn)的制定和實(shí)施是我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，更是電鍍行業(yè)自身發(fā)展的需要。本文對(duì)各種處理技術(shù)進(jìn)行了分析，并結(jié)合新標(biāo)準(zhǔn)對(duì)電鍍廢水處理技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了展望。
◆ 化學(xué)法
化學(xué)法是通過氧化還原、中和沉淀將有毒有害物分解為無害的物質(zhì)或?qū)⒅亟饘俳?jīng)沉淀和氣浮法從廢水中除去。化學(xué)法處理電鍍廢水是目前國內(nèi)外應(yīng)用最廣泛的電鍍廢水處理方法，技術(shù)上較為成熟�；瘜W(xué)法主要包括化學(xué)還原法和化學(xué)沉淀法，這里重點(diǎn)介紹一下化學(xué)沉淀法。
化學(xué)沉淀法是指向廢水中投加某些化學(xué)藥劑，使之與廢水中溶解態(tài)的污染物直接發(fā)生化學(xué)
反應(yīng)，形成難溶的固體生成物，然后進(jìn)行固液分離，從而去除水中污染物的一種方法。一般最常用的為氫氧化物沉淀法和硫化物沉淀法。氫氧化物沉淀法的特點(diǎn)是反應(yīng)簡(jiǎn)單、速度快，但存在混合廢液ｐＨ的不兼容問題，從表１可以看出，一些常見金屬氫氧化物沉淀析出最佳的ｐＨ存在不兼容性，如Ｚｎ２＋沉淀的ｐＨ 為９～１０，而Ｃｒ３＋ 的加堿溶解ｐＨ 為＞９，所以當(dāng)溶液中同時(shí)存在Ｚｎ２＋ 和Ｃｒ３＋ 時(shí)，很難同時(shí)滿足最佳沉淀ｐＨ 范圍，因此通過經(jīng)驗(yàn)總結(jié)ｐＨ與殘留重金屬濃度的關(guān)系曲線，確定廢水ｐＨ 與中和劑投加量關(guān)系［４］。對(duì)于硫化物沉淀法處理重金屬的特點(diǎn)是沉淀效果好，大部分金屬硫化物的溶度積比氫氧化物的溶度積（ｋｓｐ）小幾個(gè)數(shù)量級(jí)（Ｃａ２＋、Ｂａ２＋不生成硫化物沉淀），甚至小于無氰配合物的穩(wěn)定常數(shù)（見表２），因而殘留金屬離子含量低、易于達(dá)標(biāo)。不同手冊(cè)上硫化物及氫氧化物的ｋｓｐ有些差異，表２取自文獻(xiàn)［５］。但過量Ｓ２－的存在，當(dāng)ｐＨ 降低時(shí)可產(chǎn)生Ｈ２Ｓ氣體，引起二次污染。除此之外溶液中殘存的Ｓ２－會(huì)造成重鉻酸鉀法測(cè)定的ＣＯＤ增大。
綜上所述，化學(xué)沉淀法是一種傳統(tǒng)并廣泛應(yīng)用的處理電鍍廢水方法，具有投資少、處理成本低、操作容易等特點(diǎn)，抗沖擊負(fù)荷能力較好，可適用與各類電鍍廢水的處理，但也存在著自身發(fā)展的局限性，尤其是電鍍污泥的二次污染問題。
◆ 物理法
物理方法是利用物理作用分離廢水中的污染物，在處理過程中不改變物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)，如電鍍廢水中的除油、蒸發(fā)濃縮回用水等。目前應(yīng)用于電鍍廢水治理的物理方法主要有蒸發(fā)濃縮和膜分離。
⑴蒸發(fā)濃縮法
蒸發(fā)濃縮的原理是通過蒸發(fā)手段減少鍍液中的水分，進(jìn)而達(dá)到濃縮鍍液的目的。該方法的特點(diǎn)是：一般不單獨(dú)使用，而是作為組合處理中的一個(gè)單元使用，并且該方法主要應(yīng)用于高濃度廢液的回收再利用。蒸發(fā)過程需要消耗大量的能量，需要選用高效的蒸發(fā)器。蒸發(fā)濃縮法處理電鍍重金屬廢水，工藝成熟簡(jiǎn)單，不需化學(xué)試劑，無二次污染，具有良好的環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益；但因能耗大，操作費(fèi)用高僅作為一種輔助處理手段。
⑵反滲透法
膜分離技術(shù)包括液膜分離法和固膜分離的反滲透法。２０世紀(jì)７０年代，國內(nèi)首次將反滲透法用于鍍鎳漂洗水的回收處理，目前又?jǐn)U展到鍍鉻及含鎘廢水的治理。反滲透法是一種采用半透膜進(jìn)行高壓過濾的濃縮分離技術(shù)。對(duì)于此法處理重金屬廢水的研究很多，進(jìn)展較快。在電鍍廢水處理中，特別用于處理鍍鎳、鍍鋅、鍍銅及鍍鎘廢水。其特點(diǎn)是：采用反滲透法處理電鍍廢水可以實(shí)現(xiàn)閉路循環(huán)，在運(yùn)轉(zhuǎn)中產(chǎn)生一部分濃縮液可回用，上清液可回用于漂洗，此外并無其他廢物產(chǎn)生。該法的關(guān)鍵是選擇具有選擇性和透水性好的半透膜，同時(shí)，反滲透膜的強(qiáng)度和壽命有待提高，由于膜對(duì)金屬離子的去除率不同，長期運(yùn)行在漂洗槽會(huì)產(chǎn)生雜質(zhì)累積問題。
⑶物理化學(xué)法
物理化學(xué)法是通過物理和化學(xué)的綜合作用使廢水得到凈化的方法，主要包括吸附法、膜分離法、離子交換法或電解法等。
⑷活性炭吸附法
活性炭吸附法主要用于廢水中難降解的有機(jī)物，目前國內(nèi)活性炭已用于處理電鍍含鉻、含氰廢水。其特點(diǎn)是：不需要投加其他試劑，不產(chǎn)生二次污染，處理效果較好，操作簡(jiǎn)單。但活性炭對(duì)金屬離子的吸附是有選擇性的，活性炭對(duì)鉻吸附較好，且易還原，但對(duì)鎳的吸附較差。該方法的不足是活性炭再生復(fù)雜和再生液無法回收利用以及吸附容量小，不適于處理濃度高的電鍍廢水。
⑸離子交換
離子交換在工業(yè)上主要用于回收有用金屬。對(duì)于含鉻等重金屬離子的廢水，可用陰離子交換樹脂去除Ｃｒ６＋，用陽離子交換樹脂去除Ｃｒ３＋、鐵、銅等離子。該方法具有回收利用、化害為利、循環(huán)用水和處理費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)。但技術(shù)要求較高，一次性投入較大，操作管理要求嚴(yán)格，在生產(chǎn)運(yùn)行中往往會(huì)由于操作管理不善達(dá)不到預(yù)期效果，且在回收的鉻酸中有余氯，影響回用，近年來較少用。
綜上所述，物化法的優(yōu)點(diǎn)是：管理方便、易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、分離效率高、深度處理效果好、出水可以回用，在廢水治理中應(yīng)用廣泛。但物化法在不同程度上都存在著工藝復(fù)雜、能耗大、成本高、占地面積大、運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用高、會(huì)產(chǎn)生二次污染等弊端。
◆生物法
利用微生物處理電鍍廢水的研究源于２０世紀(jì)８０年代。生物法處理的機(jī)理在于互生共生的關(guān)系，有著化學(xué)、物理和遺傳等三個(gè)層次的相互協(xié)作機(jī)制。一些微生物代謝產(chǎn)物能使廢水中的重金屬離子改變價(jià)態(tài)，同時(shí)微生物菌群還有較強(qiáng)的生物絮凝、靜電吸附作用，能夠吸附金屬離子，經(jīng)固液分離后進(jìn)入泥餅，廢水可達(dá)標(biāo)排放或回用。
生物法處理重金屬主要包括生物絮凝和生物吸附兩種。生物絮凝指利用微生物或微生物產(chǎn)生的代謝物進(jìn)行絮凝沉淀。目前，對(duì)重金屬有絮凝作用的生物絮凝劑約有十幾個(gè)品種，生物絮凝劑中的氨基和羥基可與Ｃｕ２＋、Ｈｇ２＋、Ａｇ＋、Ａｕ２＋等重金屬離子形成穩(wěn)定的鰲合物而沉淀。生物吸附法指利用生物體的化學(xué)結(jié)構(gòu)及成分特性吸附水中重金屬離子，再通過固液分離去除。
生物法的優(yōu)點(diǎn)是：選擇性強(qiáng)、吸附容量大、不使用化學(xué)藥劑；技術(shù)比較簡(jiǎn)單、運(yùn)行費(fèi)用低，功能菌對(duì)金屬離子的富集程度高。另外生物法產(chǎn)泥量少，二次污染明顯減少，而且污泥中重金屬易回收，回收率高。但其缺點(diǎn)是功能菌和廢水中金屬離子的反應(yīng)效率并不高，且培養(yǎng)菌種的培養(yǎng)基消耗量較大，造成處理成本仍然較高，另外由于生物菌的過量投加，會(huì)造成二次污染。隨著微生物的研究進(jìn)展，生物處理重金屬日益受到人們的重視，采用生物技術(shù)處理電鍍廢水呈上升趨勢(shì)。
◆ 新技術(shù)
⑴光催化法
光催化法利用光催化劑表面電子或空穴等活性物質(zhì)通過還原或氧化反應(yīng)去除重金屬。目前，光催化法降解廢水中的重金屬大多還處于試驗(yàn)研究階段。實(shí)驗(yàn)室最常用的光催化劑是二氧化鈦（ＴｉＯ２）。
ＴｉＯ２光催化去除重金屬離子有３種機(jī)理：①光電子直接還原金屬離子；②間接還原，即由空穴先氧化被添加的有機(jī)物，然后由產(chǎn)生的中間體還原金屬離子；③氧化去除金屬離子。近年來，利用半導(dǎo)體ＴｉＯ２光催化法去除或回收廢水中的Ｃｕ２＋、Ａｇ＋等重金屬離子的研究備受關(guān)注，尤其對(duì)Ｃｒ６＋的研究最為廣泛。光催化法能耗低、無毒性、選擇性好、常溫常壓、快速高效，在重金屬廢水處理中前景廣闊且日益受到重視，但從實(shí)際應(yīng)用的角度光催化法還存在著許多問題，如重金屬離子在光催化劑表面的吸附率低，光催化劑的吸光范圍窄等。
⑵金屬捕集器法
金屬捕集器法的核心是利用高分子重金屬捕集沉淀劑（ＤＴＣＲ），它能在常溫下與廢水中Ｈｇ２＋、Ｃｄ２＋、Ｃｕ２＋、Ｐｂ２＋、Ｍｎ２＋、Ｎｉ�。玻�、Ｚｎ２＋及Ｃｒ３＋ 等重金屬離子迅速反應(yīng)，生成不溶于水的螯合物，再加入少量絮凝劑，形成絮狀沉淀，從而達(dá)到捕集去除重金屬的目的。方景禮比較了液態(tài)螯合樹脂ＤＴＣＲ處理法與堿沉淀法的性能，研究表明，采用ＤＴＣＲ法處理Ｃｕ２＋４０ｍｇ／Ｌ、Ｎｉ�。玻玻福恚纾毯停冢睿玻玻叮恚纾痰幕旌想婂儚U水，出水重金屬低于０．５ｍｇ／Ｌ，符合《污染物縮合排放標(biāo)準(zhǔn)》（ＧＢ ８９７８—１９９６）。ＤＴＣＲ系列藥劑處理電鍍廢水的同時(shí)可去除水中多種重金屬離子，不受共存鹽類的影響，具有較好的發(fā)展前景。
展望：電鍍廢水的處理在世界范圍內(nèi)備受重視，各國不斷研制出多種消除和減少排放物的技術(shù)，電鍍企業(yè)只有實(shí)施清潔生產(chǎn)、節(jié)能減排才能實(shí)現(xiàn)企業(yè)的循環(huán)發(fā)展，其發(fā)展動(dòng)向主要為：
⑴發(fā)展閉路循環(huán)。
電鍍廢水可以說是放錯(cuò)位置的資源，實(shí)施循環(huán)經(jīng)濟(jì)、推行清潔生產(chǎn)，提高轉(zhuǎn)化率和循環(huán)利用率，從源頭上控制，同時(shí)進(jìn)行全過程控制，結(jié)合廢水綜合治理，使電鍍廢水處理后可循環(huán)回用，實(shí)現(xiàn)電鍍廢水的零排放。
⑵多元組合技術(shù)。
多元組合技術(shù)是未來電鍍廢水處理技術(shù)的熱點(diǎn)。因企業(yè)和工藝的差異，僅使用一種廢水處理方法往往有其局限性，達(dá)不到理想的效果。只有根據(jù)電鍍廢水的成分，應(yīng)用多種處理技術(shù)的多元組合技術(shù)，才能達(dá)到理想效果，同時(shí)根據(jù)系統(tǒng)工程原則，合理安排好每種處理技術(shù)間的銜接。
⑶社會(huì)化治理。
目前我國的電鍍企業(yè)點(diǎn)多、面廣，年電鍍量超過100萬㎡的大型企業(yè)不足600家，電鍍企業(yè)產(chǎn)生的濃電鍍廢水相對(duì)較少，但較為分散，若每個(gè)電鍍廠都建立達(dá)標(biāo)的廢水處理設(shè)備，必將給中小型電鍍廠帶來沉重的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。從經(jīng)濟(jì)和環(huán)保的角度來看，可以考慮一個(gè)城市或一個(gè)地區(qū)集中回收，建立區(qū)域性的電鍍廢水處理廠，以降低電鍍廢水處理的費(fèi)用�！痉窒怼侩婂儚U水處理技術(shù)展望 2014-01-21 《給水排水》 中宜環(huán)科環(huán)保產(chǎn)業(yè)研究
