电镀废水处理技术全解析
电镀,这一为镀件添加金属保护层的工艺,在工业领域占据着重要地位。然而,它也因其产生的废水问题而备受关注。电镀废水,因其成分复杂、有毒有害,被公认为难降解的废水之一。
电镀废水,这一在工业领域中不可或缺却又备受争议的副产品,其来源广泛而复杂。在电镀生产过程中,镀件清洗、过滤以及废镀液的产生是其主要来源。同时,操作不当或管理疏忽导致的“跑、冒、滴、漏”现象,也为废水增添了更多成分。此外,废水处理过程中的自用水排放及化验排水,也进一步丰富了电镀废水的内涵。
这些废水中,重金属离子如铬、锌、铜、镉、铅、镍等层出不穷,同时伴随着酸、碱等污染物。特别是在氰化电镀工艺中,废水中的氰化物含量更是惊人。这些有毒有害物质不仅难以降解,更存在着潜在的致癌风险,对环境和人类健康构成了严重威胁。
废水特性
在金属基体材料的电镀过程中,前处理环节至关重要。这包括磨光、抛光、喷砂、滚光、刷光等一系列工序,旨在准备表面以接受镀层。此外,还有除油、除锈和电化学处理等步骤,以确保基体表面的洁净。
在除油过程中,常使用碱性化合物如NaOH、Na2CO3等,有时还会加入煤油、汽油等有机溶剂进行深度除油。这些操作会产生碱性清洗废水和废液,其中可能含有油类及其他有机化合物。
酸洗除锈是另一关键步骤,常用盐酸或硫酸进行。为防止镀件基体被腐蚀,会加入缓蚀剂如硫脲等。此过程中产生的清洗水酸度较高,可能含有重金属离子及少量有机添加剂。
前处理废水在电镀废水中占据重要地位,约占总量的一半。这些废水中含有盐分、游离酸、有机化合物等复杂成分,其组分会随镀种、前处理工艺及工厂管理水平等因素而变化。
镀层漂洗则是电镀作业中重金属污染的主要来源。电镀液中包含金属盐和络合剂等多种成分,这些物质在漂洗过程中可能进入废水中。此外,为改善镀层性质而添加的有机化合物如整平剂和光亮剂等也会对废水造成影响。因此,镀件漂洗废水中除重金属离子外,还可能含有少量有机物。其排放量及重金属离子浓度会受到多种因素的影响,包括镀件的物理形状、电镀液配方、漂洗方法以及电镀操作管理水平等。特别是漂洗工艺的选择对废水中重金属的浓度有着显著影响,直接关系到资源的回收和废水的处理效果。
镀层后处理
镀层后处理环节至关重要,它涉及到漂洗之后的钝化、不良镀层的退镀,以及其他特殊的表面处理。这一过程中,会产生大量的重金属废水,其中常含有Cr6+、Cu2+、Ni2+、Zn2+、Fe2+等多种重金属离子,同时还有H2SOHCl、H3BOH3PONaOH、Na2CO3等酸碱物质,以及甘油、氨三乙酸、六次甲基四胺、防染盐、醋酸等有机物质。这些废水的成分复杂多变,水量也不稳定,因此通常需要与混合废水或酸碱废水合并处理。
电镀废液
在电镀、钝化、退镀等作业中,槽液会因长期使用而积累金属离子或其他杂质,影响镀层或钝化层的质量。为了控制这些槽液中的杂质在工艺许可的范围内,工厂会废弃部分槽液并补充新溶液。这些废弃的槽液中重金属离子浓度高,杂质多,不仅污染物种类多样,而且各污染物的浓度和溶液介质也存在较大差异,这给废水处理带来了技术上的挑战和工艺上的特殊性。
电镀废水处理
目前,电镀废水处理的普遍工艺是物化法。尽管处理方法众多,但能整体达标的方法并不多见。特别是对于含有大量重金属离子和有机物的废水,如酸洗工序中产生的含锌、铜等重金属离子及有机光亮剂的废水,其毒性较大,甚至含有致癌、致畸、致突变的剧毒物质,对人类危害极大。因此,对这类电镀废水必须进行严格的回收处理,以消除或减少其对环境的污染。
电镀废水处理设备主要包括调节池、加药箱、还原池、中和反应池、pH调节池、絮凝池、斜管沉淀池、厢式压滤机、清水池等。其中,气浮法是一种重要的处理技术。通过这些设备和技术的综合运用,可以有效地处理电镀废水中的重金属离子和其他污染物,达到环保标准。
气浮法是一种通过向水中注入空气来产生微小气泡的技术。这些气泡与细小的悬浮物相结合,形成浮选体,利用气泡的上升力将浮选体带至水面,从而将水中的悬浮物质分离出来。根据气泡产生的方式,气浮法可分为充气气浮、溶气气浮和电解气浮三类。
气浮法作为一种新型的固液分离技术,自1978年上海同济大学成功应用于电镀重金属废水处理后,便得到了广泛的关注和应用。其处理过程连续化、设备紧凑、占地少且便于自动化控制的优点,使其在电镀废水处理领域占据了重要地位。
气浮法固液分离技术适用于处理多种电镀废水,如镀铬废水、含铬钝化废水以及混合废水等。它不仅能去除重金属氢氧化物,还能有效去除其他悬浮物、乳化油和表面活性剂等污染物。在处理镀铬废水时,气浮法利用酸性条件下的氧化还原反应产生絮凝体,再通过微细气泡的浮力作用将絮凝体带至水面,从而实现对水质的净化。
2.离子交换法
离子交换法是利用离子交换树脂中的交换离子与电镀废水中的特定离子进行交换,从而去除这些离子,达到净化废水的目的。这种方法在我国自20世纪60年代开始试验研究,到70年代末因环保需求迫切而得到快速发展。如今,它已成为处理电镀废水、回收某些金属的有效手段,同时也是实现某些镀种废水闭路循环的关键环节。然而,离子交换法投资成本高,系统设计和操作管理相对复杂,对中小型企业而言,可能因维修、管理不善而难以达到预期效果,因此在推广应用上受到一定限制。
当前,国内普遍采用离子交换法处理含铬、含镍等电镀废水,已积累了丰富的设计、运行和管理经验。处理后的水质能达到排放标准,且再生洗脱液经调整和净化后能回用于镀槽,实现闭路循环。此外,离子交换法也可用于处理含铜、含锌、含金等废水。
3.电解法
电解法通过电解过程使废水中的有害物质在阳、阴两极发生氧化和还原反应,转化为无害物质。或者利用电极氧化和还原产物与废水中的有害物质反应,生成不溶于水的沉淀物进行分离。国内自20世纪60年代开始用电解法处理电镀含铬废水,70年代末又对含银、铜等废水进行实验研究,成功回收了银、铜等金属。
电解法适用于中、小型电镀厂,其优点是不需投加处理药剂,流程简单,操作方便。同时,由于回收的金属纯度高,具有较好的经济效益。但处理大量废水时,电解法耗电较多,铁极板消耗量大,且分离出的污泥与化学处理法一样难以处置,因此应用相对较少。
4.萃取法
萃取法是一种利用特定溶剂从废水中分离和回收某种物质的方法。该溶剂不溶于水,但能溶解废水中的某些成分,即溶质或萃取物。通过将这种溶剂加入到废水中,溶质得以充分溶解,进而实现从废水中的有效分离。萃取过程主要包含混合、分离和回收三个关键步骤。
此外,还介绍了两种典型的萃取工艺流程:一种是以自来水为起点,经过多介质过滤、活性炭过滤、自动加药、保安过滤、高压泵反渗透等工序,最终得到纯水;另一种是以漂洗水为起点,同样经过多介质过滤、保安过滤、超滤等工序,将电镀液回收并进一步处理。这些流程在实际应用中可根据需要灵活调整。