电镀废水处理技术：物理法、化学法、生物法及发展趋势分析

电镀废水处理技术：物理法、化学法、生物法及发展趋势分析

摘要：由于电镀废水中含有多种重金属离子，危害极大，因此必须对其进行处理，严格控制其污染。根据各类电镀废水的性质，国内通常采用物理法、化学法、生物法处理电镀废水。本文对这些处理方法进行了分析，并探讨了电镀废水处理技术的发展趋势。

关键词：电镀废水处理；化学法；物理法；生物法

介绍

对金属表面进行电镀可以改善其外观，保护建筑物表面，但随之而来的电镀废水污染问题一直困扰着人们，电镀废水中存在大量有害物质，若不经处理直接排放，将对生态环境造成严重破坏，因此，加大对电镀废水处理技术的研究迫在眉睫。

1、电镀废水的来源

电镀废水的主要来源有：清洗镀件用水、过滤镀液用水、钝化废水、镀件酸洗废水、擦洗地板和板材产生的废水以及由于操作或管理不善而产生的“跑、泡、滴、漏”废水。此外还有废水处理过程中自用水的排放和实验室排水。电镀废水的性质主要由化学清洗液和电镀液的性质决定，一般可分为四类，即含氰废水、含铬废水、酸性废水和碱性废水。废水中的主要污染物是各种金属离子，其次是酸和碱。有些电镀液还使用颜料等其他物质，其中大部分是有机物。

2、电镀废水的危害

电镀废水中污染物比较复杂，水质成分较难控制，但总体上可分为重金属离子废水、酸碱性废水、含油废水等，成分中往往同时含有多种污染物，其中有毒有害物质有镉、铅、铬、镍、锡、锌、酸、碱、悬浮物、石油类物质、含氮化合物、表面活性剂和磷酸盐等。另外，目前采用氰化物电镀技术的厂家电镀废水中含有大量的氰化物。未经处理排放的电镀废水会污染饮用水和工业用水，对生态环境造成危害；酸碱性废水会破坏水中微生物的生存环境，影响正常水源的酸碱度；含氰化物废水毒性很大，微量即可致人死亡；重金属离子是具有致癌、致畸或致突变作用的剧毒物质。 大量含有重金属离子的电镀废水若不经处理直接排放，会通过食物链在人体中富集，造成严重的健康问题。其中，铬、锡、铜可致肺癌；Cr(IV)毒性较锡小，但若人体大量摄入可致急性中毒，长期摄入还可致慢性中毒；镍、铅在人体内有蓄积作用，长期摄入可致慢性中毒。锡、铬、铅、铝均为国家一级危险物质，铜、锌毒性相对较小，为国家二级危险物质。

3、电镀废水处理技术

3.1 化学方法

化学法是向废水中添加化学药剂，通过化学反应改变废水中污染物的化学性质，将其转化为无害或易与水分离的物质，从​​而将其从废水中除去。从近几十年国内外电镀废水处理技术的发展趋势来看，80%的电镀废水都是采用化学方法处理的。化学处理电镀废水是目前国内外应用最为广泛的电镀废水处理技术，技术比较成熟。

化学法包括铁氧体法、氧化还原法、沉淀法等，是处理电镀废水的传统且应用广泛的方法，具有投资少、处理成本低、操作简单等特点，适用于处理各类电镀金属废水。但化学法最大的缺点是生产用水不能回收利用，浪费水资源，占用面积大。

（1）铁氧体法

铁氧体法是根据铁氧体生成原理发展起来的处理方法。此法在处理重金属废水时可一次性去除多种金属离子，特别适用于混合重金属电镀废水的一次性处理，具有设备简单、投资少、操作方便等特点。同时形成的污泥化学稳定性高，易于微分离脱水。此法在国内电镀行业应用较多，但不适用于大规模废水处理，存在处理后含盐量高，不能处理含汞及络合物废水的缺点。

（2）化学氧化法

该方法主要用于含氰废水的处理，常用的氧化剂有氯类氧化剂、氧气、臭氧、过氧化氢等。该工艺利用氧化剂在碱性条件下将游离氰离子和与金属络合的氰离子氧化成氮气和二氧化碳。该方法可以彻底消除氰化物的污染问题，但其出水水质较差，不能回用。处理混合废水时，容易造成二次污染，也存在一般氧化剂的供应和毒性问题需要解决。

（3）化学还原法

此法主要用于含铬废水的处理，其原理是利用还原剂将毒性较大的Cr6+还原为毒性较小的Cr3+，再用中和沉淀法去除废水中的Cr3+。常用的还原剂有硫酸亚铁、亚硫酸盐、铁屑、二氧化硫等。用铁屑法处理电镀铬的优点是处理后的水能达标排放，氢氧化铬可以回收利用。设备操作比较简单，但铬泥若存放不当易造成二次污染。用化学还原法处理含铬废水时，一般用石灰碱化，但废渣多；用NaOH或NaOH，污泥较少，但药剂成本高，处理成本高，这是化学还原法的缺点。

（4）化学沉淀法

化学沉淀法是将废水中溶解性重金属转化为水不溶性重金属化合物的方法，该法是一种比较成熟实用的电镀废水处理技术，处理成本低，管理方便，处理后的废水可以达到排放标准，同时可以回收铬酸、再生碳酸钡，但钡盐的来源、沉淀物的分离、污泥的二次污染等问题仍需进一步解决。

3.2 物理方法

物理方法主要利用物理方法将废水中悬浮的污染物分离出来，处理过程中物质的化学性质不会发生改变。

（1）蒸发浓缩法

所谓蒸发浓缩回收法主要是利用蒸发来处理重金属电镀废水，使溶液不断浓缩，最后回收利用。蒸发浓缩法一般在处理镍离子、银离子、铜离子、铬离子时比较适用。在电镀行业中，蒸发浓缩处理法经常与其他方法配合使用来处理重金属废水，可以保证实现闭路循环，是一种非常成功的组合。蒸发浓缩法是一种处理电镀重金属废水非常简单成熟的工艺，而且不需要任何化学试剂，不会产生二次污染，有价值的重金属可以重新利用，因此其环境效益和经济效益都很高。但由于其运行成本高，能耗大，所以仅作为一种辅助处理方法。

（2）反渗透

反渗透的原理很简单，作为一种浓缩分离技术，主要利用半透膜进行高压过滤，尤其在处理镉、铜、锌、镍电镀废水时效果显著。其主要特点是利用物理操作，将操作过程中产生的部分浓缩液再利用或综合利用，将稀释液再用于漂洗，不会产生其他废弃物。

3.3 生物法

生物处理技术主要通过生物有机物或其代谢产物与重金属离子相互作用达到净化废水的目的，是处理电镀废水的一种高技术方法，具有简便实用、工艺控制简单、污泥量少、二次污染少、效率高等优点。随着微生物研究的进展，金属的生物处理日益受到重视，利用生物技术处理电镀废水已呈现出发展势头。

（1）生物吸附法

生物借助化学反应对金属离子的吸附称为生物吸附。凡是由生物制备的具有从溶液中分离金属能力的物体或衍生物称为生物吸附剂。生物吸附剂主要有细菌、藻类和一些提取物。微生物对重金属的吸附机理取决于许多物理化学因素，如光照、温度、pH、重金属浓度及化学形态、其他离子、螯合剂的存在以及吸附剂的预处理等。生物吸附技术在处理重金属污染方面具有一定的优势，在低浓度条件下，生物吸附剂能选择性吸附重金属，且受水溶液中钙、镁离子的干扰较小。此法处理效率高，运行成本低，无二次污染，能有效回收一些贵重金属。但生物的生长环境不易控制，常因水质变化而中毒而大量死亡。

（2）生物絮凝法

利用微生物或微生物产生的代谢产物进行絮凝沉淀的除污方法。微生物絮凝剂是微生物自身产生的具有高效絮凝作用的天然高分子物质，其主要成分是糖蛋白、粘多糖、纤维素、蛋白质和核酸等。微生物絮凝剂引起絮凝的机理，目前较为普遍接受的是桥接稀土元素在电镀中的应用。此机理认为絮凝剂大分子表面带高电荷或强亲疏水性，能通过离子键、氢键和范德华力同时吸附多个胶体粒子与粒子，使粒子间产生桥接现象，形成网状立体结构而沉淀，从而表现出絮凝台离开后，升降门自动落下，操作人员在保证工作安全的前提下，控制操作升降门，自动运行冲压线。 控制系统中工业机器人与压力机之间的安全信号及所有急停报警信号均在安全的PLC系统中进行联锁，并通过PLC程序进行转换和联锁。

3.4工业机器人仿真系统在冲压自动化生产线中的应用

为了合理布置生产线，缩短现场调试安装周期，利用工业机器人离线编程功能，对工业机器人的工作速度、运动轨迹、有效负载进行仿真，通过仿真可以避免现场的系统干扰和节奏不合理，提高生产线的可靠性和安全性。

四、结论

随着科学技术的不断发展，冲压技术的不断进步，工业机器人在冲压自动化生产线上的广泛应用，取代了工人单调、重复的工作状态，提高了生产效率和工作效益，大大提高了产品的生产质量。工业机器人已成为提高生产效率、生产质量和经济效益的重要设备，是汽车制造中不可缺少的设备。由工业机器人组成的冲压自动化生产线，不仅提高了自动化水平、降低了生产成本，而且大大提高了生产效率和生产效益。

参考：

[1] ABB全套机器人自动化系统诠释“物、服务和人的互联”[J].自动化博览会.2015(12)

[2]工业机器人在冲压自动化生产线中的应用[J].范晓晨.科技创新导报.2016（01）

[3]工业机器人在冲压自动化生产线中的应用[J].陈立新,郭文彦.机械工程与自动化.2010(03)

[4]自动化生产线中的总线技术与工业机器人通信[J].杨秀文.自动化技术及应用.2015（07）

[5]半桥壳体自动冲压生产线研发[J].吴英,周旭,吴祖国.制造技术与机床.2015(11)

[6]机器人冲压自动化生产线的组成及技术特点[J].何瑞林,刘继辉,苗金钟.金属加工(热加工).2012(05)