重金屬電鍍廢水存“魔咒”？淺析電鍍廢水中重金屬處理方法

北極星環(huán)保網(wǎng)訊:摘要：電鍍加工產(chǎn)生的含重金屬離子廢水數(shù)量大，成分復雜。重金屬廢水對生態(tài)環(huán)境危害極大。重金屬離子富集在人體內可致癌、致畸和致染色體異常。本文綜述了電鍍廢水中重金屬處理的有效方法和原理，以及這些方法的適用性，這些方法有中和沉淀法、硫化物沉淀法、多硫化鈣沉淀法、螯合物沉淀法等。闡述了清潔生產(chǎn)、循環(huán)經(jīng)濟，源頭預防、末端治理達標的基本思想。

關鍵詞：電鍍廢水;重金屬;處理辦法

引言：電鍍是一門表面處理技術，又稱電沉積，是在材料表面獲得金屬鍍層的重要方法，是對國民經(jīng)濟各行業(yè)發(fā)展起重要作用的加工技術。電鍍加工鍍種繁多，應用廣泛的有鍍鋅、銅、鎳、鉻、錫、鉛及金、銀等。電鍍行業(yè)是消耗金屬、水資源及能源的工業(yè)大戶，排放含有重金屬廢水是電鍍加工的特征之一。重金屬是危害自然生態(tài)環(huán)境的重要污染物，國家“十二五”規(guī)劃要求把重金屬的治理和預防擺在更加緊迫、更加重要的位置。如何治理重金屬電鍍廢水已成為電鍍行業(yè)乃至全社會共同關注的問題。

1.重金屬電鍍廢水的來源及危害

電鍍生產(chǎn)工藝復雜，工序繁多。含重金屬廢水的來源主要有以下幾方面：(1)前處理廢水。電鍍中普遍采用鹽酸、硫酸進行除銹、除氧化皮及浸蝕處理，工件基體重金屬離子溶解在清洗液中;(2)電鍍工藝過程中(包括化學拋光和電化學拋光)各工序清洗水。清洗水中含有重金屬鹽類、表面活性劑、絡合物和光亮劑等。清洗廢水占電鍍廢水的絕大部分;(3)廢棄電鍍液。長期使用的鍍液，雜質不斷積累，當難以去除時，不得不將一部分或全部廢棄;化學鍍液超過使用周期也會形成含重金屬廢液;(4)其他廢液。包括不合格的工件退鍍、鍍液分析、清洗濾芯、清洗生產(chǎn)場地、廢氣治理的廢液及各種設備的“跑、冒、滴、漏”造成的廢水。不難看出電鍍產(chǎn)生的含重金屬離子的廢水數(shù)量很大，成分繁雜。據(jù)不完全統(tǒng)計，我國電鍍企業(yè)已有 15000 家，每年排放含重金屬廢水約4 億m3。電鍍廢水中含有環(huán)保方面認定的危害重金屬主要有鉻、銅、鎳、鉛、鋅及鎘等。重金屬在自然界中難以降解，有很強的隱蔽性和富集性，重金屬廢水排入水體中造成水質變壞，Cr(Ⅵ) 在水中超過10 mg / L 可造成多數(shù)水中生物死亡。2012年1月，廣西龍江宜州拉浪段發(fā)現(xiàn)鎘污染，造成 133萬尾魚苗和40000 kg 成魚死亡。用含重金屬廢水澆灌農(nóng)田會影響農(nóng)作物的產(chǎn)量和品質，嚴重時造成農(nóng)作物絕收。我國國土資源部曾公開表示，我國每年有1200萬噸糧食遭到重金屬污染，直接經(jīng)濟損失200億元以上。重金屬對人的危害極大，水生動植物從污染水體中攝取重金屬在體內富集，通過食物鏈進入人體，在人體的某些器官積蓄起來造成慢性中毒。20世紀60年代，日本發(fā)生的水俁病和骨痛病就是由重金屬汞和鎘引起的。后來的研究證明，鎘在人體內會取代鈣形成鎘硫蛋白，通過血液循環(huán)輸送至全身積蓄于肝臟和腎臟，造成骨質疏松，骨骼萎縮變脆，并引起貧血?，F(xiàn)代醫(yī)學研究表明，一些重金屬離子進入人體會使人致癌、致畸、致染色體突變，潛伏期可達數(shù)十年，一旦發(fā)病后果不堪設想，有人把重金屬危害形容為“慢刀子殺人”，是“生物定時炸彈”。

2.處理辦法

2.1中和沉淀法

公式的推導可參見文獻[1]。由上述兩式可從理論上計算達標排放應達到的pH值及給定pH值下殘存金屬離子的質量濃度。由此可見，金屬離子的質量濃度相同時，溶度積常數(shù) Ksp越大，沉淀達標所需pH值越高;允許殘留金屬離子的質量濃度越小，所需pH值也越高。

2.1.2 存在的問題

(1)混合沉淀所需pH 的不可兼容性

若以殘留金屬離子質量濃度為 1 mg/L 來計算沉淀達標所需的p H，Zn2+為 8.058，Pb2+為 8.882，Ni2+為9.487，Cd2+為 10.215，Ag+為11.211，而Cr3+僅 5.514[1]。以化學法處理廢水時，從化學平衡移動原理出發(fā)，往往要過量投藥。例如用硫酸亞鐵還原 Cr(VI)，理論投藥比不大于5，但實際投藥比應達到 16。中和沉淀廢水中廣泛存在的 Ni2+，理論上pH值約為 9.5，實際應達到 9.7(征求意見的新標準由1 mg/L 提高到0.5 mg/L，因此所需pH值更高)。為沉淀 Ni2+將 pH 調高到近10，此時 Al(OH)3、Zn(OH)2、Pb(OH)2、Sn(OH)2等兩性氫氧化物又會部分復溶而超標，Cr(OH)3轉換為亞鉻酸鹽而使鉻超標，顧此則失彼。

(2)反復調整pH值而造成處理成本很高

對含鉻廢水分質排放，還原 Cr(VI)時pH 應在 3.5以下(pH值越低，還原越快，反應越徹底);若不分質排放，整個廢水pH值均要調低，酸用量更大。中和沉淀Ni2+等，又要加入大量的堿，調pH值接近10。此時，排放廢水的pH值又超標了(規(guī)定為 6-9)，又得在沉淀徹底分離后，用不含有害金屬離子的酸調低pH值使其達標。據(jù)報導，用此方法處理廢水的成本一般高達5—7 元/t，處理塑料電鍍廢水甚至高達10元/t。