|
摘要：電鍍重金屬廢水用傳統治理方法成本高、操作復雜、對于大流量低濃度的有害污染物難處理，生物技術處理電鍍重金屬廢水呈現蓬勃發展勢頭。
電鍍是利用電化學的方法對金屬和非金屬表面進行裝飾、防護及獲取某些新性能的一種工藝過程。電鍍行業中，常用的鍍種有鍍鎳、鍍銅、鍍鉻、鍍鋅、鍍鎘、鍍鉛、鍍銀、鍍金和鍍錫。以鉻電鍍工藝為例，電鍍生產工藝流程為：堿洗(洗油污)→清洗→酸洗(除氧化皮)→清洗→鍍鎳(第一層)→回收(回收帶出鍍液)→清洗→鍍鉻→(回收帶出鍍液)→鉻還原→中和→清洗→滾洗→烘干→成品。電鍍工藝流程中有多次清洗、堿洗、酸洗、滾洗等產生大量清洗水，因此電鍍廢水水質復雜，涉及到各種重金屬離子并用到劇毒的氰化物，毒性較大，有些還含致癌、致畸、致突變的劇毒物質，對人類危害極大。必須經過強化化學方法處理，通過氧化破氰、還原除鉻、中和反應、混凝沉淀等工藝消除污染，并通過精密過濾徹底去除污染因子。
1電鍍重金屬廢水治理工藝流程
按生產工藝主要將電鍍廢水分為氰系廢水、鉻系廢水和綜合廢水，其工藝流程分別為：
氰系廢水——收集——氧化——并入綜合廢水處理鉻系廢水——收集——還原——并入綜合廢水處理
綜合廢水——收集——反應——沉淀——回調排放
2電鍍重金屬廢水的處理方法
2.1 傳統電鍍廢水處理方法
常見電鍍廢水的處理方法可以概括為兩類：
(1)溶解性的重金屬轉變為不溶或難溶的金屬化合物，從而將其從水中除去。常用方法有氫氧化物沉淀法、硫化物沉淀法、電解法、鐵氧體法、離子浮選法、隔膜電解法等等。
如氫氧化物沉淀法：向重金屬廢水投加堿性沉淀劑(石灰乳、碳酸鈉等)，使金屬離子與氫氧根離子反應，生成難溶的金屬氫氧化物沉淀，從而予以分離。設Mn＋表示金屬離子，則：Mn＋nOH-→M(OH)n。
(2)在不改變重金屬化學形態情況下進行濃縮分離。常用方法有反滲透法、電滲析法、離子交換法、蒸發濃縮法等。
傳統方法處理電鍍廢水所面臨的問題：
1)成本過高——水無法循環利用，水費與污水處理費占總生產成本15%～20%
2)資源浪費——貴重金屬排放到水體中，無法回收利用
3)環境污染——電鍍廢水中的重金屬為“永遠性污染物”，在生物鏈中轉移和積累，最終危害人類健康。
由于傳統治理方法有成本高、操作復雜、對于大流量低濃度的有害污染物難處理等缺點，經過多年的探索和研究，生物治理技術日益受到人們的重視。隨著耐重金屬毒性微生物的研究進展，采用生物技術處理電鍍重金屬廢水呈現蓬勃發展勢頭。
2.2 生物處理技術
根據生物去除重金屬離子的機理不同可分為生物絮凝法、生物吸附法、生物化學法以及植物修復法。
2.2.1 生物絮凝法
生物絮凝法是利用微生物或微生物產生的代謝物進行絮凝沉淀的一種除污方
法。微生物絮凝劑是一類由微生物產生并分泌到細胞外，具有絮凝活性的代謝物。一般由多糖、蛋白質、DNA、纖維素、糖蛋白、聚氨基酸等高分子物質構成，分子中含有多種官能團，能使水中膠體懸浮物相互凝聚沉淀。應用微生物絮凝法處理廢水安全方便無毒、不產生二次污染、絮凝效果好，且生長快、易于實現工業化，具有廣闊的應用前景。
2.2.2 生物吸附法
生物吸附法是利用生物體本身的化學結構及成分特性來吸附溶于水中的金屬離子，再通過固液兩相分離去除水溶液中的金屬離子的方法。利用胞外聚合物分離金屬離子，有些細菌在生長過程中釋放的蛋白質，能使溶液中可溶性的重金屬離子轉化為沉淀物而去除。生物吸附劑具有來源廣、價格低、吸附能力強、易于分離回收重金屬等特點，已經被廣泛應用。
2.2.3 生物化學法
生物化學法指通過微生物處理含重金屬廢水，將可溶性離子轉化為不溶性化合物而去除。硫酸鹽生物還原法是一種典型生物化學法。該法是在厭氧條件下硫酸鹽還原菌通過異化的硫酸鹽還原作用，將硫酸鹽還原成H2S，廢水中的重金屬離子可以和所產生的H2S反應生成溶解度很低的金屬硫化物沉淀而被去除，同時H2SO4的還原作用可將SO42-轉化為S2-而使廢水的pH值升高，因許多重金屬離子氫氧化物的離子積很小而沉淀。
2.2.4 植物修復法
植物修復法是指利用高等植物通過吸收、沉淀、富集等作用降低已有污染的土壤或地表水的重金屬含量，以達到治理污染、修復環境的目的。植物修復法是利用生態工程治理環境的一種有效方法，它是生物技術處理企業廢水的一種延伸。
隨著電鍍工業的快速發展和環保要求的日益提高，目前，電鍍廢水治理已開始進入清潔生產工藝、總量控制和循環經濟整合階段，資源回收利用和閉路循環是發展的主流方向。
3電鍍重金屬廢水處理技術展望
隨著全球可持續發展戰略的實施，循環經濟和清潔生產技術越來越受到人們關注。電鍍重金屬廢水治理從末端治理已向清潔生產工藝、物質循環利用、廢水回用等綜合防治階段發展。未來電鍍重金屬廢水治理將突出以下幾個方面：
(1)貫徹循環經濟、重視清潔生產技術的開發與應用；提高電鍍物質、資源的轉化率和循環使用率；從源頭上削減重金屬污染物的產生量，并采用全過程控制、結合廢水綜合治理、最終實現廢水零排放。
(2)重金屬廢水的處理技術很多，其中生物技術是具有較大發展潛力的技術，具有成本低、效益高、不造成二次污染等優點。隨著基因工程、分子生物學等技術的發展和應用，具有高效、耐毒性的菌種不斷培育成功，為生物技術的廣泛應用提供了有利條件。對于已經污染的、范圍大的外環境，可采用植物修復技術治理，在治污的同時，不僅美化了環境，還可以獲得一定的經濟效益。
(3)綜合一體化技術是未來重金屬廢水治理技術的熱點。重金屬廢水種類繁多，各種重金屬也因其行業和工藝差異很大，僅使用一種廢水治理方法往往有其局限性，達不到理想的效果。因此，綜合多種治理技術特點的一體化技術應運而生。
4結語
綜上所述，雖然化學法、物理化學法、生物化學法都可以治理和回收廢水中的重金屬，但通過生物化學法處理重金屬污水成本低、效益高、容易管理、不給環境造成二次污染、有利于生態環境的改善。但生物化學法也有一定的局限性，無論是植物還是微生物，一般都具有選擇性，只吸取或吸附一種或幾種金屬，有的在重金屬濃度較高時會導致中毒，從而限制其應用。盡管如此生物化學法的研究和發展仍有廣闊前景，許多學者通過基因工程、分子生物學等技術應用，使生物具有更強的吸附、絮凝、整治修復能力。我們應該充分利用自然界中的微生物與植物的協同凈化作用，并輔之以物理或化學方法，尋找凈化重金屬的有效途徑。
|