电镀废水污染物来源及处理方法解析

电镀废水污染物来源及处理方法解析

电镀废水污染物来源

电镀废水成分十分复杂，除含氰（CN-）废水、酸碱废水外，重金属废水是电镀行业潜在危害很大的一类废水。根据重金属废水所含重金属元素，一般可分为铬（Cr）废水、镍（Ni）废水、镉（Cd）废水、铜（Cu）废水、锌（Zn）废水、金（Au）废水、银（Ag）废水等。

电镀废水处理方法

一般情况下，水呈强酸性，有时也呈碱性。重金属含量随表面活性剂、光亮剂和生产工艺而变化。通常，电镀贵金属的制造商会进行金属回收和再利用。通常，电镀水中的铬含量相对较高。有几种处理方法，主要基于成本和对水的要求。

化学沉淀：

化学沉淀是将废水中溶解性的重金属转化为水不溶性重金属化合物的方法，包括中和沉淀和硫化物沉淀。

中和沉淀法：

在含有重金属的废水中加入碱进行中和反应，使重金属以不溶于水的氢氧化物沉淀形式分离出来。中和沉淀法操作简单，是处理废水的常用方法。实践表明，在操作过程中需要注意以下几点：

（1）经中和沉淀后的废水，若pH值较高，需进行中和处理后方可排放；

（2）废水中往往多种重金属共存，当废水中含有Zn、Pb、Sn、Al等两性金属时，pH值较高，可能有复溶趋势，因此必须严格控制pH值，并实行分段沉淀；

（3）废水中的某些阴离子，如卤素、氰化物、腐殖质等可能与重金属形成络合物，因此在中和前需进行预处理；

（4）有些颗粒较小，不易沉淀，需加入絮凝剂辅助沉淀。

硫化物沉淀法：

加入硫化物沉淀剂，通过形成硫化物沉淀去除废水中重金属离子的方法。与中和沉淀法相比，硫化物沉淀法的优点是：重金属硫化物的溶解度比其氢氧化物的溶解度低，反应pH值在7～9之间，处理后的废水一般不需要中和。硫化物沉淀法的缺点是：硫化物沉淀物颗粒小，易形成胶体；硫化物沉淀剂本身残留在水中，遇酸生成硫化氢气体，造成二次污染。为了防止二次污染问题，英国学者开发了一种改进的硫化物沉淀法，即在待处理的废水中选择性地加入硫化物离子和另一种重金属离子（重金属的硫化物离子的平衡浓度高于待去除的重金属污染物的硫化物的平衡浓度）。 由于加入的重金属硫化物比废水中的重金属硫化物溶解性好，使废水中原有的重金属离子在加入的重金属离子之前就被分离出来，同时防止了有害气体硫化氢的生成和残留硫离子的问题。

螯合沉淀法：

加入螯合沉淀剂(如DTCR)，使其螯合沉淀。此法优点是出水稳定，达标性好，适用条件广，不产生二次污染，污泥含水率低，污泥容易回收，设备要求简单，实施方便。缺点是价格较高。

氧化还原处理

化学还原法

电镀废水中的Cr主要以Cr6+离子形式存在，因此在废水中加入还原剂将Cr6+还原为有微毒的Cr3+后，再加入石灰或NaOH生成Cr(OH)3沉淀进行分离去除。化学还原法是处理电镀废水最早采用的处理技术之一，在我国应用较为广泛，其处理原理简单，操作容易掌握，能承受大水量、高浓度废水的冲击。根据加入还原剂的不同，又可分为FeSO4法、硫酸法、铁屑法、SO2法等。

采用化学还原法处理含铬废水，一般采用石灰进行碱化，但产生废渣较多；采用NaOH或，产生污泥较少，但药剂成本高，处理费用较大，这是化学还原法的缺点。

铁氧体法：

铁氧体技术是根据铁氧体生产原理发展起来的。在含Cr废水中加入过量的FeSO4，使Cr6+还原为Cr3+，Fe2+氧化为Fe3+，调节pH值到8左右，产生Fe离子和Cr离子的氢氧化物沉淀，通入空气搅拌，加入氢氧化物，连续反应生成铬铁氧体。其典型工艺有间歇式和连续式。铁氧体法生成的污泥化学稳定性高，易于固液分离和脱水。铁氧体法除可处理含Cr废水外，特别适用于含有重金属离子的电镀混合废水。我国应用铁氧体法已有几十年历史，处理后的废水均能达标排放，在国内电镀行业得到广泛应用。

铁氧体法具有设备简单、投资少、操作容易、无二次污染等优点，但在铁氧体生成过程中需加热（约70℃），能耗大，处理后废水含盐量高，且存在不能处理含Hg及络合物废水的缺点。

电解：

电解法在我国用于处理含铬废水已有20多年的历史，具有去除率高、无二次污染、沉淀出的重金属可回收利用等优点，废水溶液中可电沉积的金属离子约有30种。电解法是目前比较成熟的处理技术，可以减少污泥产生量，并能回收Cu、Ag、Cd等金属，目前已应用于废水处理。但电解法成本较高，一般经过浓缩电解后经济效益更佳。

近年来电解法发展迅速，对铁屑电解进行了深入研究，基于铁屑电解原理研制的动态废水处理装置对重金属离子有良好的去除效果。

另外，高压脉冲电凝聚系统（）是当今世界上新一代电化学水处理设备，对表面处理、涂装废水、电镀混合废水中的Cr、Zn、Ni、Cu、Cd、CN-等污染物有显著的处理效果。高压脉冲电凝聚法比传统电解法提高电流效率20%-30%；电解时间缩短30%-40%；节电30%-40%；产泥量少；重金属去除率可达96%-99%。

溶剂萃取分离：

溶剂萃取是物质分离纯化的常用方法，由于液液接触，可以连续操作，分离效果好。采用该方法时，需要选择选择性高的萃取剂。废水中的重金属一般以阳离子或阴离子的形式存在，如在酸性条件下，它们与萃取剂发生反应从水相萃取到有机相中，然后在碱性条件下反萃取到水相中，使溶剂再生循环使用。这就需要在萃取操作时注意水相酸度的选择。萃取法虽然具有很大的优点，但萃取过程中溶剂的损失和再生过程中的高能耗使得该方法具有一定的局限性，其应用受到很大的限制。

吸附方法：

吸附是利用吸附剂的独特结构去除重金属离子的有效方法。吸附法处理电镀重金属废水的吸附剂有活性炭、腐殖酸、海泡石、多糖树脂等。活性炭设备简单，在废水处理中应用广泛，但活性炭再生效率低，处理后的水质难以达到回用要求，一般用于电镀废水的预处理。

腐殖酸类物质是比较廉价的吸附剂，将腐殖酸制成腐殖酸树脂处理含Cr、Ni废水已有成功经验，相关研究表明，壳聚糖及其衍生物对重金属离子是良好的吸附剂，交联后壳聚糖树脂可重复使用10次，吸附容量无明显下降。

改性海泡石在重金属废水处理中对Pb2+、Hg2+、Cd2+有较好的吸附能力，处理后的废水中重金属含量明显低于污水综合排放标准。另有文献报道蒙脱石也是一种性能良好的黏土矿物吸附剂。铝锆柱撑蒙脱石在酸性条件下对Cr6+的去除率可达99%，出水中Cr6+含量低于国家排放标准，具有实际应用潜力。

膜分离技术：

膜分离是利用聚合物的选择性分离物质的技术，包括电渗析、反渗透、膜萃取、超滤等。电渗析用于处理电镀工业废水，处理后废水成分不变，有利于回收利用。含有Cu2+、Ni2+、Zn2+、Cr2+等金属离子的废水适合用电渗析处理，并有成套设备。

反渗透在Zn、Ni、Cr电镀漂洗水及混合重金属废水的处理中得到了广泛的应用。采用反渗透法处理电镀废水，处理后的水可回用，实现闭路循环。液膜法处理电镀废水的研究报道较多，在某些领域液膜法已从基础理论研究进入初步的工业应用阶段，如我国和奥地利均采用乳化液膜技术处理含Zn废水，此外还用于镀Au废水的处理。膜萃取技术是一种无二次污染的高效分离技术，该技术在金属提取方面取得了很大的进展。

离子交换处理：

离子交换处理是利用离子交换剂从废水中分离有害物质的方法。所用的离子交换剂有离子交换树脂、沸石等。离子交换树脂有凝胶型和大孔型两种。前者选择性强，而后者制造复杂，成本高，再生剂消耗量大，大大限制了它的应用。离子交换是通过交换器本身携带的可自由移动的离子与被处理溶液中的离子进行交换来实现的。

离子交换的驱动力是离子间的浓度差和交换器上功能基团对离子的亲和力，多数情况下是先吸附离子，再进行交换。离子交换器兼有吸附和交换的双重功能。这种材料应用越来越多，如膨润土，它是一种以蒙脱石为主要成分的粘土，吸水膨胀性能好，比表面积大，有较强的吸附能力和离子交换能力，若加以改进，其吸附能力和离子交换能力会更强。但再生较困难。天然沸石在重金属废水处理方面比膨润土有更大的优势：沸石是一种具有网格结构的铝硅酸盐矿物，内部多孔，比表面积大，有独特的吸附和离子交换能力。

研究表明，沸石去除废水中重金属离子的机理多数情况下是吸附和离子交换的双重作用，随着流速的增加，离子交换将取代吸附而起主要作用。天然沸石若用NaCl预处理，可提高吸附和离子交换能力，通过吸附和离子交换再生过程，废水中重金属离子浓度可浓缩提高30倍。沸石去除铜，NaCl再生过程中去除率达97%以上，可多次吸附、交换、再生，铜的去除率不下降。

生物处理技术：

由于传统处理方法存在成本高、操作复杂、难以处理大体积、低浓度有害污染等缺点，经过多年的探索和研究，生物处理技术越来越受到重视。随着重金属抗性微生物研究的进展，利用生物技术处理电镀重金属废水呈现出蓬勃发展的势头。根据生物去除重金属离子的机理不同，可分为生物絮凝、生物吸附、生物化学和植物修复。

生物絮凝法：

生物絮凝是利用微生物或微生物产生的代谢产物进行絮凝沉淀的一种污染去除方法。微生物絮凝剂是一类由微生物产生并分泌到细胞外、具有絮凝活性的代谢产物，一般由多糖、蛋白质、DNA、纤维素、糖蛋白、聚氨基酸等高分子量物质组成，分子中含有多种能使水中胶体悬浮物凝聚沉淀的功能基团。到目前为止，对重金属有絮凝作用的品种约有十余种。生物絮凝剂中的氨基和羟基可与Cu2+、Hg2+、Ag+、Au2+等重金属离子形成稳定的螯合物而沉淀。利用微生物絮凝法处理废水安全、方便、无毒、不产生二次污染、絮凝效果好、发展迅速、易于工业化。 此外，微生物还可以通过基因工程改造、驯化，或构建成具有特殊功能的菌株，因此微生物絮凝法具有广阔的应用前景。

生物吸附法：

生物吸附是利用生物体本身的化学结构和组成特点，吸附溶解在水中的金属离子，再通过固液分离去除水溶液中的金属离子的方法。利用胞外聚合物来分离金属离子。有些细菌在生长过程中释放蛋白质，能将溶液中可溶性重金属离子转化为沉淀物去除。生物吸附剂具有来源广、价格低廉、吸附能力强、重金属易于分离回收等特点，得到了广泛的应用。

生化法：

生化法是指利用微生物处理含重金属废水，将可溶性离子转化成不溶性化合物而去除。硫酸盐生物还原法是典型的生化法。该方法中硫酸盐还原菌在厌氧条件下，通过异化硫酸盐还原作用将硫酸盐还原为H2S。废水中的重金属离子可以与生成的H2S发生反应，生成溶解度极低的金属硫化物沉淀而被去除。同时，H2SO4的还原作用可将SO42-转化为S2-，使废水的pH值升高。由于许多重金属离子氢氧化物的离子积很小，所以会沉淀下来。

植物修复

植物修复是指利用高等植物通过吸收、沉淀、富集等作用降低污染土壤或地表水中重金属含量，以达到污染控制和环境修复的目的。植物修复是利用生态工程治理环境的有效方法，是生物技术处理企业废水的延伸。利用植物处理重金属主要包括三个部分：

（1）利用金属富集植物或超富集植物吸收、沉淀或富集废水中的有毒金属；

（2）利用重金属富集植物或超积累植物，降低有毒金属的活性，从而减少重金属向地下水的淋溶或通过空气载体的扩散；

（3）利用金属富集植物或超富集植物从土壤或水中吸收重金属，富集并运输到植物根部和植物地上枝条等可采收部位。通过采收或摘除已富集重金属的植物枝条，可降低土壤或水中重金属的浓度。（来源：谷腾环保网）