《电镀环保节能减排技术发展趋势(全)》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电镀环保节能减排技术发展趋势(全)（9页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、电镀环保节能减排技术发展趋势 研发中心 邱海兵摘要：本文主要从电镀工艺和电镀废水、电镀污泥处理方面综述了电镀行业节能减排技术的发展，针对各技术列举了研究案例，并对其发展前景进行了判断。关键词：电镀；节能减排；技术发展电镀是我国重污染性行业之一，目前我国电镀行业约有一万多家电镀厂，每年排放约4亿吨含重金属的电镀废水，5万多吨固体废物【1】，资源浪费和环境污染十分严重。2008年8月1日，新的电镀污染物排放标准(GB21900-2008)正式实施，国家环保部公布了第一批共13项国家排放标准中特别排放限值，并于9月1日在太湖流域正式实施。随着电镀行业新污染物排放标准的实施，大幅提高了电镀行业污染物排
2、放的控制要求，因此企业需采用更先进的工艺、更清洁的生产方式和更有效的污染治理措施才能适应新形势下我国电镀产业发展政策，响应国家关于开展节能减排、清洁生产的号召。1、电镀工艺技术的发展采用更先进的生产工艺，从源头上减少污染物的产生是电镀污染治理最积极、最有效的举措之一。1 .1低毒无毒电镀工艺2在预防电镀工艺造成污染的措施中，采用低毒或无毒的电镀工艺是一个重要方面。它可以从源头消减电镀工艺的严重污染，减少或改变毒物的毒性和对环境的污染程度。无氰电镀代替氰化物电镀工艺，从源头上避免了氰化物等剧毒物质对操作人员和环境的危害。目前，已广泛采用氯化物镀锌或碱性锌酸盐镀锌来代替氰化物镀锌。从降低镀液的毒性
3、、减少废气、降低废水处理的费用和整体效益来看，无氰电镀取代氰化物电镀在中国势在必行。代六价铬镀液电镀，六价铬毒性大，六价铬电镀电能消耗大，电镀过程中“铬雾”影响操作人员身体健康，并造成大气污染，含铬废水处理费用较高。目前，一些国家已开始制定法规，逐步减少并最终完全停止使用六价铬电镀。用三价铬、复合电镀、多元合金电镀等取代六价铬电镀是十分重要的工作。国外已开始将三价铬电镀工艺用于生产，国内目前还没有比较成熟的三价铬电镀工艺。代镉电镀，我国在20世纪70年代就开展了代镉镀层的研究，在以锌代镉方面进行了大量试验，并有部分镀镉产品用锌镀层所取代。对着锌合金的发展和应用，用锌合金代镉也尽心过了许多研究，
4、其中锌-镍合金具有最多的优点，已在欧美和我国的航空和航天等产品上得到应用。1.2低浓度工艺电镀废水中的污染物主要是由于镀件从渡槽中带出的，带出量与槽液浓度成正比。采用低浓度镀液不仅可以节约资源，还减少污染。目前，低浓度镀液工艺如低铬酸镀铬、低铬酸钝化、低浓度镀镍、低锌或无锌磷化、低铬酐抛光、无“黄烟”六和铝合金抛光等工艺都已经获得很好的应用2。1.3逆流清洗技术3电镀过程中采用逆流清洗技术不但能够有效防止污染，还能够回收水和化工原料，实现电镀清洗水的闭路循环。我国80年代初，在镀硬铬生产线上就应用了间歇逆流清洗技术。目前，以逆流清洗技术为基本手段的各种组合工艺，如逆流清洗-蒸发浓缩、逆流清洗-
5、离子交换、逆流清洗-化学处理等防治技术正在发展和使用，已成为我国防治电镀废水的主要发展趋势。2、电镀废水处理技术的发展目前，电镀废水的常规处理技术主要有化学处理法、离子交换法、电解法等，同时铁氧体法、膜分离技术、吸附法、生物法等新技术得到越来越多的研究和应用。2.1 化学处理法4常用的化学处理法有氧化还原法、中和处理法、凝聚沉淀法等，以及把几种处理方法组合在一起使用的组合法。化学法处理电镀废水在国内外均已得到了广泛的应用，有较为成熟的设计和运行经验。它具有试剂来源广，操作方便，处理后水能达到排放标准等优点。但由于对处理后产生的大量污泥的综合利用还存在一定的问题，使其的发展受到一定的限制，另外如
6、何提高处理后出水的重复利用率和向闭路循环方向发展，有待进一步开发和研究。近年开发的废水pH/ORP自动检测和投药装置以及成套组装处理设备等都对化学法处理电镀废水的推广起了推动作用，但还需要继续提高和完善。2.2离子交换法5国内利用离子交换法处理电镀废水是从20世纪60年代开始进行试验研究的，上世纪70年代上海市轻工业研究所等单位研究成功的电镀废水(包括镀铜、镀镍、镀铬废水等)回收技术曾广为流行，但80年代后期因技术和经济等发面的缺陷而逐渐淡出市场。在当今水资源和金属资源都短缺的形势下，离子交换技术在废水资源化和减量化方面的特有优势再度受到人们关注。2.3 电解法和微电解技术电解法是一种比较成熟
7、的电镀废水处理技术，具有去除率高、无二次污染、能回收利用所沉淀重金属的优点。此法一般用于处理浓度较高和单一的电镀废水，消耗电力和铁材，污泥产生量大。微电解技术，又称为内电解、铁还原、铁碳法、零价铁法等技术，是近20年发展起来的一种有效的废水处理方法，该方法利用铁屑中铁和碳组分构成微小的原电池，以充入的污水为电解质，以电化学反应为主，对废水进行有效处理，该方法集氧化还原、絮凝、吸附作用于一身，具有作用机制多、协同性强、综合效果好、操作简便，投资少、运行费用低的特点6。张子间等【7】对铁碳微电解-生化法处理电镀废水开展了研究。该方法是利用废铁屑对电镀废水进行预处理，使大部分的Cr6+在较短时间内转
8、化为Cr3+ ，同时使废水的pH上升23，然后将废水加入到生物反应器中通过生物作用将废水中剩余的重金属离子去除，达到净化电镀废水的目的。废水经铁碳微电解-生化法连续处理后，出水中Cr6+、Cu2+和Ni2+的质量浓度分别为0.05、0.08、0.06mg/L，其去除率分别为99.0%，99.7%，99.3%，出水水质达到GB8978-1996污水综合排放标准要求。邓小红等【8】报道某厂采用以微电解技术为主体处理单元的物化处理工艺处理电镀综合废水，当进水Cr6+、Ni2+、PO43(以P计)和COD的平均浓度分别为78、19、55.4、108mg/L时，出水水质优于GB8978-1996污水综合
9、排放标准一级排放标准。目前微电解法机理研究有待深入，同时在应用方面还存在一些问题，包括沟流和偏流现象，运行过程中表面沉积物易于使电极钝化等。针对这些问题和工程应用的要求，可以将微电解法和化学法、生物法以及其他方法结合起来，充分利用各种方法的优点，研究新型的工艺，来解决实际应用过程中所存在的问题。随着研究的深入，微电解技术应用于处理电镀废水将会有着广阔的发展前景。2.4 铁氧体法铁氧体法是在硫酸亚铁还原法的基础上发展而来的。此法利用过量的硫酸亚铁作为还原剂，在一定酸度下使废水中的各种金属离子(主要是Cr6+、Ni2+、Cu2+、Zn2+)形成铁氧体晶粒沉淀析出，从而使废水得到净化，尤其适合于含有
10、各种重金属离子的电镀混合废水的处理。铁氧体法具有货源广，价格低，设备简单，处理量大，净化效果好，污泥不会引起二次污染等优点。该法的缺点是需要消耗较多的NaOH和热能，出水中Na2SO4含量高，反应速度慢【9】。为克服消耗热能和反应慢的问题，出现了改进的铁氧体法即GT铁氧体法。其原理是：在废水中加入Fe3+，然后将含Fe3+的部分废水通过装有铁屑的反应塔，在常温条件下，反应塔中Fe3+与铁屑反应生成Fe2+。将反应塔中废水与原废水混合，常温下加碱，数分钟后即生成棕黑色的铁氧体。2.5 膜分离技术【10】膜分离技术是利用膜对混合物中各组分的选择性透过性能，来完成分离、提纯和浓缩的新型分离技术，具有
11、分离效率高，无二次污染，且能回收利用废水中重金属，是一项很有发展前途的技术。膜分离技术应用在表面处理行业中，主要是微滤、超滤、反渗透。微滤和超滤属于筛分机理，微滤普遍用于电镀液的过滤等，超滤被广泛用于电泳漆的回收。反渗透在电镀行业中目前被普遍用于工艺纯水的制备，随着膜分离技术的发展，现在又被用于漂洗废水的槽边回收及达标排放废水的深度处理回用，以减少新鲜水的使用量。世界上第一套反渗透法处理电镀镍废水的设施建于1971年，所处理体系为walts镍。与电镀漂洗水直接蒸发浓缩回收镍盐相比，该系统运行费用仅为后者的120。1976年，北京广播器材厂采用开始应用膜分离技术处理电镀镍废水和回收镍。但真正大规
12、模应用的项目是2000年长沙力元新材料股份有限公司纳滤和反渗透技术对电镀镍漂洗水回收处理，对镍离子的截留率在99%以上，且浓缩液中的镍离子浓度达到了电镀工艺的要求。之后又陆续有电镀企业采用膜分离技术回收贵金属和水。膜分离技术在我国已发展多年，技术相当成熟，特别在海水淡化、纯水生产等方面应用得比较多，但在污水处理方面却应用得比较少。目前，面对日益严重的环境污染问题，膜分离技术作为电镀企业实现电镀废水循环利用、清洁生产的有效手段，具有十分广阔的发展前景，是实现电镀企业可持续发展的重要举措。2.6 吸附法吸附法处理电镀废水是利用吸附剂的独特结构去除废水中的重金属离子。常用的吸附剂有活性炭、腐植酸、海
13、泡石、壳聚糖树脂11等。吸附法因其材料便宜易得，成本低、处理效果好一直受到人们的青睐。采用活性炭吸附法处理电镀含铬废水，Cr6+的去除率可到91.6%，且操作简单，再生容易，得到了日益广泛的应用【12】。罗道成等研究了改性沸石、改性壳聚糖、腐植酸树脂等对电镀废水中重金属离子的吸附【13-15】。利用椰子壳纤维对电镀含铬废水进行处理，对铬的去除率最高可到99.99%【16】。利用吸附法进行废水中有毒重金属的去除及稀有贵金属的回收，具有高效、经济、简便、选择性好的优点，特别是处理传统方法不能处理的低浓度重金属废水具有独特的应用价值，是一种应用前景很广阔的重金属废水处理手段。2.7 微生物法利用微生
14、物处理重金属工业废水的研究源于20世纪80年代，采用生物法处理金属废水成为国内外科研人员研究的新课题。微生物法处理电镀废水的机理在于微生物之间存在互生、共生的关系，有着化学、物理和遗传等三个层次的相互协作机制。在微生物的生长、繁殖过程中，会产生一定量的代谢产物。这类生化物质能使废水中的重金属离子改变价态，使Cr6+还原为Cr3+，同时微生物菌群本身还有较强的生物絮凝、静电吸附作用，吸附Cr3+及、Zn2+、Ni2+、Cd2+、Cu2+、Pb2+等离子，使其经固液分离后进入菌泥饼，废水达标排放或回用。微生物在一定条件下靠养分不断繁殖生长，从而长期产生废水处理所需的菌源。 按照去除重金属离子的机理
15、不同，生物法可分为生物絮凝法、生物吸附法、生物化学法和植物修复法【17】。张敬等18研究了微电解-生物膜法复合工艺处理含重金属和氰离子的工业电镀废水，并与单一生物膜法处理进行了比较。研究表明，单一生物膜法对废水中Zn2+、Cr6+和CN-的去除率分别为50.5%、99.99%和95.8%，复合工艺相对于单一生物膜工艺对Zn2+、Cr6+和CN-的去除率均有不同程度的提高，最显著的是Zn2+的去除率提高到72%。生物法适应性强，设备简单，无二次污染，处理费用低，在电镀废水的处理方面有着广阔的应用前景。生物法处理电镀废水的主要问题是功能菌繁殖速度慢，反应的效率不高，处理出水较难达到会用标准。但生物
16、处理技术作为一种更加环保、彻底的废水处理技术，在今后与物理、化学方法联用的过程中，必将发挥越来越大的作用。2.8 一体化技术电镀废水种类繁多，成分多变，仅仅使用一种废水处理方法往往有其局限性，达不到理想的处理效果。因此，综合多种治理技术特点的一体化技术应运而生。严进19利用电解-微生物法组合工艺、张业明等【20】利用化学絮凝-气浮法一体化工艺、林君明【21】利用化学-离子交换法组合工艺、吴慧英等22用铁屑/碳反应器-混凝沉淀处理电镀混合废水都得到了比使用单一工艺更好的处理效果，并且获得了显著的经济效益。综合一体化技术必将是未来电镀废水治理技术的热点。随着电镀工业的快速发展和环保要求的日益提高，目前电镀废水治理已开始进入清洁生产工艺、总
