电镀废水处理技术概述

1 前言

该电镀行业污染物排放量大，污染物毒性强，处理难度大，易造成环境破坏。我国电镀企业中小企业占很大比例，中小企业生产技术落后，配套污水处理设备不完善，造成更多污染。电镀废水中含有大量的重金属，这些重金属往往在生物体中积累，不能生物降解，许多重金属元素具有毒性或致癌性，进入人体的重金属会对人体造成很大的危害[1，2]。此外，电镀废水还含有大量的酸、碱性物质和各种有机物，其中“三一”物质较多，人体健康受到严重威胁[3，4]。因此，电镀废水必须得到有效的处理，只有在达到标准后才能排放。为了实现电镀废水的无害化和资源化，获得最佳的环境和经济效益，电镀废水处理技术越来越受到国家和社会的重视。

目前，电镀废水的常规处理技术主要有物理法(蒸发浓缩法和反渗透)、化学法(化学沉淀法、氧化还原法和铁氧体法)、物化法(吸附法、膜分离法、离子交换法和电解法)、生物法、联合处理法[5，6]及其他方法(光催化技术、重金属捕集剂)。本文将介绍每种处理方法的原理、优缺点及研究现状，最后对电镀废水的处理做出展望，为研究提供依据和方向。

2.电镀废水的组成与性质

电镀废水电镀主要由洗涤水，废弃物电镀溶液，废水和其它冷却设备(包括冲洗车间板的冲洗水，通风冷凝罐，并且由于泄漏和排水镀浴)等。废水复杂，难以控制成分，含有铁，铜，锌，铬，锡，铅，镉，铁，和镍离子的不同浓度以及酸的高浓度，硫酸根，氯离子，这些离子严重威胁人体健康。此外，电镀废水中还含有大量的有价值的工业原料，它可以被回收或处理。

3 电镀废水处理方法

3.1物理法

物理法是一种不改变物质化学性质而达到分离电镀废水中的悬浮污染物质的方法，其中有代表性的包括蒸发浓缩法和反渗透法。前者顾名思义，即通过蒸发使重金属浓缩。后者是利用反渗透的原理，在含废水的部分施加较高的压力，使作为溶剂水分子通过半透膜将水从重金属和其他溶质中分离出来。二者均为物理操作，工艺成熟简单，无需添加化学试剂，无二次污染，可回收重金属和水，一般适用于含铬、铜、镍的废水。但这两种方法能耗高、成本高，不适合处理重金属含量低的废水。因此，一般采用物理法作为电镀废水的辅助处理方法和其他处理方法。冯霞[7]等.微滤-反渗透深度处理电镀废水。结果表明，电镀废水的脱盐率、cu2+去除率和ni2+去除率分别达到95.6%、98.8%和98.6%。浊度基本完全去除，出水水质达到《电镀污染物排放标准》(gb 21900-2008)中的水污染专项排放限值。

3.2 化学法

3.2.1 化学沉淀法

相结合，形成由废水中加入化学剂和污染物，并通过沉降，过滤，分离，除去的方法沉淀。它主要包括硫化物沉淀，氢氧化物沉淀，沉淀和铬酸盐铁素体析出。化学沉淀作为一个传统的处理中，在电镀废水处理比较成熟的，相对廉价的，它占据相当大的比例的应用。但与化学品的过度消耗，废渣，以产生大量的重金属不能直接再利用，容易造成二次污染。 Duhao明[8]使用在减少废物水铬离子的Na2S2O5电镀，生成三价铬离子的小的危险，通过将pH调节至达到去除铬的以形成沉淀物。

3.2.2 氧化还原法

使用氧化还原氧化剂或还原剂，以污染物的氧化还原反应中的溶解度，由此在转换过程污染物无害的物质。主要包括化学氧化和化学还原。具有宽的，效率高，操作简单，投资少等氧化还原源被广泛使用。振动修理茹[9]氧化还原处理氰化铬混合废水，结果表明：近两年混合废水处理指标均超过国家标准更好，过程比单独处理设备简单。

3.2.3 铁氧体法

铁氧体法的原理是在合适的温度和pH条件下，在电镀废水中加入铁氧体硫酸盐和金属离子，形成铁氧体复合氧化物，并通过固液分离去除重金属离子。铁氧体法具有工艺简单、固液分离容易、无二次污染等优点。但处理成本高，处理工艺条件难以控制，产生大量污泥。彭丽华等。[10]利用率本方法可有效地处理含有多种重金属离子的电镀废液，且我们的电镀废水更优惠。

3.3 物化法

3.3.1 离子交换法

使用热交换器不同废水选择性交换分离的离子交换基团，并最终用于除去污染物的方法。目前，这种方法主要适用于含铬镍电镀废水处理，金等。离子交换在处理效率，资源回收再利用方法等无法比拟的优势，但大量的一次性投资，经营和管理变得更加复杂，面积较大，且易造成“二次污染”等问题。此外，由于树脂柱容易饱和，因此离子交换在所述废水中的重金属的高浓度的限制。东新[11]由含有铬离子交换电镀废水，结果表明：在水处理C(R VI)的小于0.2mg的/ L浓度后，国家排放标准，加入得到的铬酸溶液再浓缩后-applied镀槽，从而消除了C(R VI)环境污染。

3.3.2 电解法

电解法是利用电极氧化和还原产物与废水中的有害物质发生化学反应生成沉淀的一种方法。该种方法效率高，易于回收，且回收产物一般具有再利用价值，有一定经济效益，同时因为此方法耗能较大、费用高，故不适于处理低浓度的电镀废水。不少研究者通过电渗析法从电镀废水中选择性的回收锌和镍[12，13]。 Guan W 等[14]采用RuO2/Ti 阳极和不锈钢阴极联合电氧化-电积(EO-ED)系统用于处理镍-氨络合物废水，实现了镍-氨络合物的络合物和镍金属的回收，镍的回收率为85-95%，氨氮的去除率为65-70%。

3.3.3 膜分离法

由于膜的渗透作用，可以在外界能量的推动下实现部分组分在废液中的选择性渗透，从而实现分离、纯化和富集。这些方法包括反渗透(ro)、微滤、超滤和纳滤。这些方法不仅可以解决重金属污染问题，而且可以重复利用电镀工业中的有用金属[15，16]。膜分离技术是一种占地面积小、无二次污染的新型分离技术。但膜的成本较高，容易受到污染。董佳等。[17]采用膜分离法处理电镀废水。结果表明，在一定条件下(压力、ph值和回流比)，废水中铬离子、铜离子和镍离子的去除率均在98%以上，具有良好的经济效益和环境效益。

3.3.4 吸附法

吸附剂具有特殊的结构，利用这些独特结构的吸附和除去重金属被称为吸附。活性炭，脱乙酰壳多糖树脂，腐殖酸是常见的吸附剂。不同吸附剂吸附不同的机制，这是最重要的物理，化学和生物吸附。吸附具有高去除效率，稳定性好，很少或没有二次污染，吸附剂的优点可重复使用。 Lotus在泊[18]用Mg(OH)2对废水中的Ni2离子有吸附作用。研究表明，当pH值为4.8~8.6，搅拌时间为4 min，投加量为1.5g/L时，该方法可吸附和去除90%以上的Ni2离子，并可重复使用所用的Mg(OH)2。Ta-heri R等人[19]研究了MCM-48介孔二氧化硅对电镀废水的吸附作用，结果表明所制备的吸附剂可去除99%的Ag。王S.Y等人。〔20〕用桉树渣制备磁性生物炭，处理含Cr的电镀废水。其中，磁性生物炭对cr(vi)、总cr、cu(ii)和n(iii)的吸附率分别为97.11%、97.63%、100%和100%。而且，使用后的磁性生物炭仍具有原有的磁选性能。

3.4 生物法

生物法是通过丰富微生物或植物的吸附功能和代谢来去除污染物的方法。与其他物理化学方法相比，生物法具有低消耗、经济环保等优点，可以进一步回收重金属。但生物方法大多处于实验模拟阶段，其实用性和产业化有待进一步研究。Liu C等人[21]生物吸附法能有效地降低和吸附电镀废水中的铬。在作用过程中，cr(vi)被完全消除，只有少量cr。(iii)在溶液中。HakeArthFV等人[22]发现大型藻类(P.algalicula-TA)的酸性pH条件下，可作为铬(VI)还原为Cr(III)天然电子供体，和一阳离子交换剂作为天然锌，铁和三价铬螯合物。

3.5 组合处理技术

电镀废水种类繁多，不同的生产工艺也使得废水的特性不同，单一的废水处理技术难以广泛应用。同时，单一的处理方法难以达到要求的指标，也无法实现处理效果与经济效益的统一。采用多元组合技术解决了这一问题。多种技术互补，相互促进，最终达到更好的治疗效果和经济效益。物化-生物膜组合工艺是电镀废水处理的主流。物化法对电镀废水中的重金属离子有很好的去除效果。生物法能有效去除有机物，膜法能进一步截留污染物。结合去除不同污染物的三大优势，可有效降低电镀废水处理成本，提高再生率[23]。此外，其他的组合方法也被广泛应用。张斌斌等。[24]采用微电解-A/O工艺处理电镀废水。出水氨氮、氯、总氮和cod浓度均达到排放标准，去除效果显著且稳定。Cui J等人(25)采用臭氧氧化曝气生物滤池(BAF)工艺处理含氰电镀废水。结果表明，对cn、cod、cu2+和ni2+的去除率分别为99.7%、81.7%、97.8%和99.7%。出水浓度分别达到电镀废水的排放标准。此外，添加葡萄糖可提高生物滤池的污染物去除效率[26]。Ghazp等[27]建议将电化学和石灰沉淀结合为含有高的处理，人造丝和用于工业废水COD锌有效的方法。

3.6 其他技术

3.6.1 光催化技术

通过催化剂处理的光的光催化机理是在光跃迁，产生电子 - 空穴对，电子的，其可以是直接还原重金属电镀废水，和水孔可被氧化成羟基自由基，由此耐火有机物氧化以H2O，CO2。其中，光催化剂包括二氧化钛，氧化锌，WO3，SrTiO3、SnO2和Fe2O3。光催化技术具有应用范围广、处理效率高、产物完全降解、无二次污染等特点。孙斌等。〔28〕研究了紫外光条件下二氧化钛与铜络合废水的光催化反应。结果表明，在适宜的工艺条件下，复合铜废水中铜(ii)和cod的去除率分别为96.56%和57.67%。

3.6.2重金属螯合剂

在常温下，废水中的大部分重金属离子都能与重金属捕收剂产生较强的螯合作用。产物为聚合物螯合盐沉淀。固液分离可达到去除废水中重金属离子的目的。该方法来源广，无二次污染，反应效率高，选择性好。特别适用于重金属含量较低的废水。潘思文等。[29]研究了市面上销售的三种添加剂对实际电镀废水中cu2+、zn2+、ni2+的处理效果。结果表明，硫氰酸三钠(tmt)适合处理单一含铜废水。二甲基二硫代氨基甲酸钠(me2dtc)具有较好的适用性。pH=9.7对三种重金属离子的去除效果最好，各种离子均能达到标准放电。二乙基二硫代氨基甲酸钠(Et2DTC)在废液中的应用Ni2 +的治疗效果并不理想。

4 结论与展望

环保产业的要求越来越高。电镀企业必须重视环保生产，引进绿色节能技术。这就需要对电镀废水处理技术进行更深入的研究。另一方面，这也为电镀废水处理技术的研究提供了机遇。各种处理方法的研究、处理方法的优化和新的处理方法变得更加必要。该方法的发明将在这一领域取得重大进展。通过对国内外电镀废水的研究和处理，提出了以下展望：

(1)对废渣污泥和电镀废液的处理和再利用，可以考虑覆盖城市或区域的集中回收和再生中心，并考虑综合规划和统一收集和回收，实现资源的再利用;

(2)国外90%以上的电镀废水采用化学法处理，单一的处理方法难以达到理想的处理效果。因此，发展以化学法为主，其它方法为辅的联合处理技术是一个发展方向。这种联合处理技术应用范围广，可同时节约资源。

(3)微生物因其成本低、无二次污染而受到广泛关注。植物与新型功能材料结合处理电镀废水将是未来的研究热点。

(4)在完成电镀废水重点污染物零排放的基础上，采用重金属废水回收工艺等清洁生产技术，实现对有用重金属的回收利用。

(5)研究污水处理自动化控制系统具有重要意义。根据废水的组成和含量，实时调整污水处理设备，达到高效处理效果。