2.4运用循环经济理念,拓宽电镀废水的处理思路
循环经济理念可运用到国民经济建设的每个细小环节中,在电镀行业更是大有可为。一是水的循环使用,二是废水中各种有价金属的回收。为此,必须进一步解放思想,转变观念,拓宽电镀废水处理的思路。电镀废水不再是过去一钱不值的污水,而是一种可再生利用的资源。对电镀废水的处理不能只局限在达标排放上,而要尽可能做到电镀废水95%以上的回用,实现电镀废水的“零排放”,同时设法回收电镀废水中的有价金属(如金、银、铜、镍、铬、钌、铑、钯等)。基于上述理念,对电镀集中区的电镀废水处理必须有更高的要求,必须进一步拓宽电镀废水的处理思路。要拓宽思路,应重点考虑以下几个方面:第一,尽可能细化电镀废水的分类收集,相同类型的生产线(包括退镀)要相对集中,最好能安排在同一车间或同一厂区,以便对相同镀种的废水实行更好的集中处理和物料回收;第二,电镀废水处理中心的位置应设在电镀集中区的中心地域;第三,必须把含铜废水视作一类污染物来单独收集,因为铜不仅是国内紧缺资源,而且如果排放废水中铜离子的浓度过高,会影响所在地区的生态环境(其理由见2.5节中相关论述);第四,要有新颖的、综合性好的电镀废水处理技术,尤其是以多个废水处理技术的整合作为支撑。只有这样,电镀废水资源才能得到最大的利用,且达标后的电镀废水外排量也会减少到最低限度,甚至是“零”,或者是外排电镀废水中的主要重金属污染物为“零”(即含量极少,超出检测范围)。
2.5对各种先进的、流行的电镀废水处理技术进行比较、选择目前公认的、较好的电镀废水处理技术有以下几种:
2.5.1化学法
尤以化学沉淀法应用最广。尽管它传统,但是简单、可靠,尤其是对单一镀种的电镀废水有很好的处理效果。但若药剂选取不当,则会产生较多的污泥。目前,全球仍有80%的电镀废水处理使用化学法。
2.5.2膜分离技术
这是一种利用具有半透性的高分子合成膜,在外压作用下实现废水溶液中某些组分选择性透过的分离技术,已成功应用于电镀废水处理中,不仅可回收电镀废水中的重金属,而且因其具有脱除废水中盐类的功能,可使出水得到最好的回用[1]。这既符合循环经济的理念,也实现了电镀的清洁生产。因此,用膜分离技术处理电镀废水越来越受到人们的关注。但该技术的投资费用高,膜的使用寿命易因堵塞而缩短,这都在某种程度上影响了该技术的推广。然而据专家分析,用膜分离技术处理电镀废水的成本较低,这是因为大部分废水可回用,从而节省了水费和排污费,而且废水中的有价重金属得到了回收,其收益也很可观,能在较短时间内收回全部投资费用。另外,膜易堵塞的问题也已得到了解决。因此,用膜分离技术处理电镀废水的企业数量在逐年增加,其前景日渐看好。
2.5.3螯合沉淀法
该技术的核心是使用高分子重金属离子捕集沉淀剂(DTCR)。只要将DTCR投加到电镀废水中,DTCR就能在常温下与废水中的Cu2+、Ni2+、Zn2+、Cr3+、Pb2+、Mn2+等重金属离子迅速反应,生成不溶于水的螯合盐,然后加入少量的絮凝剂,即可去除电镀废水中的重金属。该技术的最大优点是pH适用范围宽,在3~11范围内均有效。另外,该技术废水中重金属络合物的去除效果也很好。但处理达标后的外排水,因含有盐分而不宜直接回用到电镀生产的关键环节中。最近的一次电镀废水处理研讨会上,有专家介绍了使用美国纳尔科(Nalco公司是全球最大的水处理及工艺处理解决方案供应商)的重金属捕捉剂(Nalmet?)专利配方后的处理效果更好,不仅污泥量少,而且对环境危害程度也很小,非常适用于电镀废水的处理。
2.5.4HR型(系列)除铬机
该除铬机实际上是一种新型的重金属废水处理设备,由沈阳市红日环保新技术研究所生产,适用于电镀废水的处理。其最大的优点是除铬灵药剂在将Cr6+还原为Cr3+时,不受pH的控制。其次是该技术只需控制pH在8~9范围内,即可将所有的重金属离子转化成氢氧化物沉淀而去除,而且外排废水的pH也不会超标。
该设备处理重金属废水的效果特别好。经处理后,在镀铬废水中的Cr6+和总Cr均检测不出来(因此该设备称为除铬机,而所用药剂称为除铬灵)。对于含铜、镍、锌的电镀废水,经处理后,废水中Cu2+、Ni2+、Zn2+含量也均<10-2mg/L。因此,该设备制造商曾要求国家环保总局提高废水中重金属离子的外排标准。该技术也荣获了“2004年度国家重点环境保护适用技术”称号。该处理技术会有少量的含铬污泥(属危险固废)产生,需妥善处置。对单一的镀铬污泥而言,可送至专门的单位处置,已便回收其中的铬。不过,因不允许六价铬电镀进入电镀集中区,该技术难以显现其优越性。
2.5.5生化法
选用一种能富集废水中重金属离子的BM菌团,再经固液分离,可使电镀废水达标排放。尽管该技术有诸多优点,但在零摄氏度以下的隆冬季节,BM菌会无法生长和死去。另外,废水中的铜离子(即使含量只有10mg/L)会抑制菌类生长,甚至将其扼杀至死。例如:波尔多溶液(即硫酸铜溶液)是常用的果树、林木产品杀虫剂,对BM菌也一样有害。再者,若企业管理不善,废水中会残留氰离子。这些均会影响废水处理设施的正常运行。因此,用该技术处理电镀废水有一定的局限性,必须严格管理。但目前该处理技术已有很大的突破,前景仍然不错。
2.5.6高压脉冲电凝加硅藻精土整合技术
该技术的工作原理分2个部分:一是高压脉冲电凝技术,二是硅藻精土吸附技术。它突破了传统的低电压、大电流的电解法,采用高电压、小电流的高压脉冲电凝,所使用的高压脉冲电凝机(HWES)是基于电化学原理,借助外加高电压将电能转化为化学能,使废水中的有机和无机污染物发生一系列的氧化–还原反应,并以絮凝、气浮的方式将污染物从水体中分离,可有效去除废水中的COD、色度、SS(suspendedsolids)、油、氰、磷和各种重金属离子。硅藻精土是从硅藻土中精选出来的,其二氧化硅含量>90%。在精选过程中,去除了与硅藻共生的杂质之后,硅藻土表面的羟基基团就带有了电负性,而且硅藻土本身具有孔洞多、粒度小、比表面积大、孔隙率高的特点,把硅藻精土加入pH为7.5左右(硅藻精土表面的羟基基团在中性条件下活性最好)的中性废水中,经高速搅拌分散后,硅藻精土表面带负电的羟基基团能快速地把原废水中有可能因反溶而存在的各种重金属离子进行电位中和,将其吸附到硅藻精土表面,并很快絮凝沉降,最后进行固液分离,即可使废水达标排放。该技术特别适用于综合性的电镀废水处理,但也有一个弊端,即污泥成分复杂,不利于重金属的回收。其次,因未去除达标废水中的盐类,故废水回用受到了影响,经处理后的废水不宜全用在关键的电镀工艺上。
3结语
尽管电镀废水处理技术很多,但要为电镀集中区拟定一个既技术先进又经济可行的废水回用处理方案还是比较困难的。虽然有北京、上海、苏州、无锡、温州、金华、宁波等地的电镀集中区的经验可借鉴,也有目前先进的、流行的电镀废水处理技术可选择,但因地域条件、产业结构、电镀要求、种类和经济实力等各不相同,各地电镀集中区的电镀废水处理方案也不可能完全相同。为此,要取其所长,在技术上应设法互补和整合。目前,处理电镀废水较好的办法,一是整合化学法与膜分离技术,在电镀废水分类收集、分质处理的前提下,凡需要将收集的重金属和废水直接返回镀槽的企业(如镀金、镀银、镀铜、镀镍、镀铬),可先用膜分离技术,再用化学法处理;而对于欲出售含单一重金属污泥(如含镍污泥、含铜污泥等)的企业,可先用化学法处理,再用膜分离技术进一步处理已达标的废水,即可将绝大部分废水回用到电镀生产各工艺上,节约用水。二是采用美国纳尔科(Nalco)公司的重金属捕捉剂(Nalmet?)的专利配方及其使用方案,它集合了化学法、螯合沉淀法(实际上也是一种化学法)和膜分离技术的优点,不仅用药量少,且自动化监控水平和废水回用率均相当高,在国内乃至全球都有很多成功的案例。笔者认为,后一种方案比前一种方案更好。而在实际应用中,要根据废水处理技术的先进性以及经济可行性进行全面分析,综合考虑后才能选择合适的处理方法。

















