废弃物处理电镀废水的原理与应用情况

　　前言

　　电镀是以增强金属制品的耐蚀性和美观性为目的,在金属工件表面镀覆一层金属保护层。常用的镀层金属有铬、锌、镍、镉、铜、银等。随着汽车、家用电器、航空、航天、建筑及相应的装饰工业的发展和人们对美化生活需求的提高,我国电镀行业面临着重大的历史发展机遇。电镀过程由于使用了大量酸、碱、重金属溶液等有毒有害化学品而为我国重污染性行业之一。电镀废水一般分为含铬废水、含氰废水、重金属废水及酸碱性废水。

　　电镀废水是治理难度较大的废水之一,每年排放的电镀废水达4 Gm3,它的排放量约占工业废水总排放量的10 %。

　　近年来,由于废水处理成本的提高,开发新型廉价的材料是废水处理的重点。废弃物是基本或完全失去使用价值、无法回收利用的排放物,同样也是环境污染物。国内外许多学者致力于将一些新型、廉价的吸附材料应用于去除废水中的重金属。研究表明:用橡胶碎屑、泥煤、玉米渣、椰子壳、烟煤、污泥灰、活性污泥、飞灰和木屑等廉价吸附剂去除电镀废水中的重金属是有效的[1],并且利用了生活中的废弃物,达到了“以废治废”的效果。该类原料来源广、价格低廉,被广泛应用于各类废水的处理。

　　1　处理电镀废水的常用方法

　　电镀废水成分复杂,处理技术也是多种多样,总的来讲可分为四类:化学法、物理法、物理化学法及生化法。上世纪80年代以多元组合技术为主[2],目前以成本较低、技术较成熟的化学法为主,同时适当辅以其他的处理方法。

　　化学法是目前电镀废水处理中最常用的方法,通过向水体中投加一定的化学药剂,从而改变水体中污染物质的性质,使其与水体分离或达到无害化的目的。化学处理法主要包括:化学沉淀法、化学还原法、化学氧化法、铁氧体法及中和法等。化学法工艺比较成熟,但处理废水时需要投加大量的药剂,废水处理的成本相对较高。

　　物理法是利用物理作用分离废水中呈悬浮状态的污染物质,但处理物质的化学性质不改变,操作安全,深度净化的处理水可以回用。物理法处理电镀废水主要有蒸发浓缩、晶析、分离等。

　　物理化学方法是通过物理和化学的综合作用,使废水得到净化。常用的物理化学法有离子交换法、电解法、活性炭吸附法、斜发沸石吸附法及麦饭石吸附法等。

　　电镀废水的生化处理过程主要是利用微生物的生命活动过程,对废水中的污染物进行转移和转化作用,从而使废水得到净化的处理方法,是用生物来治理电镀废水的高新生物技术。活性炭-生物膜法利用活性炭的富集作用和生物膜的降解作用相结合,有望成为处理含氰废水较有前途的方法之一[3]。

　　2　废弃物处理电镀废水的原理

　　利用废弃物作为吸附剂处理电镀废水是一种物理化学方法。在处理过程中同时存在物理过程和化学过程,以物理过程为主,化学过程一般以提高物理过程为目的。通过分子间力、离子交换或化学键吸附等过程实现电镀废水中重金属的去除。这些作为吸附剂的物质一般都具有量大、易得、低成本、易再生等特点[4],已引起了人们的关注[5]。研究表明:许多废弃物是很有效的生物吸附剂,如橡胶碎屑、泥煤、玉米渣、椰子壳、烟煤、污泥灰、城市污泥、垃圾焚烧炉渣、飞灰、木屑、玉米棒、废羊毛、坚果壳、树皮、褐藻、沸石改性硅藻土、改性膨润土、改性海泡石、累托石等[6-7]。这些材料若不利用则需要进行专门的处置。通过简单经济的预处理,将之应用到电镀废水的处理中,不仅减少了废弃物的处理量,同时实现了电镀废水的处理,达到“以废治废”的目的。

　　3　废弃物处理电镀废水的应用情况

　　3.1　城市污泥改性物处理电镀废水

　　城市污泥改性物是Cr(Ⅵ)的有效的吸附剂,并且原料来源充足,制备工艺简单。经改性加工后用于含Cr(Ⅵ)电镀废水的处理,可实现“以废治废”、综合利用的目的。夏畅斌等[8]研究了在静态条件下以城市污泥改性物(MSMP)为吸附剂净化含Cr(Ⅵ)废水的实验。研究了含Cr(Ⅵ)废水的pH值、质量浓度、接触时间和吸附剂的质量浓度等因素对MSMP吸附Cr(Ⅵ)的影响;确定了MSMP净化含Cr(Ⅵ)废水的最佳条件:吸附时间为20 min,pH值为中性,Cr(Ⅵ)的起始质量浓度不超过50 mg/L,温度为30℃。结合实际操作,证实了MSMP可用于电镀废水中Cr(Ⅵ)的吸附处理。

　　3.2　城市污泥焚烧灰处理电镀废水

　　城市污泥灰(MSSA)除了富含硅铝物质外,还具有一定的比表面积和离子交换能力,可作为一种新型吸附剂。夏畅斌等[9]研究了MSSA对金属离子的去除效果,考察了起始pH值、吸附剂的质量浓度、金属离子的质量浓度和吸附时间对Cu(II)和Zn(II)去除率的影响。结果表明:MSSA对Cu(II)和Zn(II)具有较强的吸附性能,当吸附达到平衡时的接触时间为80 min,pH值为5.5~6.0,吸附剂的质量浓度为15.0 g/L时,去除率在90 %以上。因此,MSSA对电镀废水的处理有很好的效果。