论文部分内容阅读
摘要：电镀污泥中含有大量的铬、镉、锌等重金属，容易污染环境，近年来国内外对电镀污泥的处理技术有固化稳定化技术、填埋与堆放，回收重金属，材料化技术等。对主要处理技术进行了分析，认为生物技术将使未来电镀污泥处理领域内的一个重要研究方向。
关键词：电镀污泥；危害；重金属；固化稳定化；生物技术
Abstract: Electroplating sludge containing high chromium, cadmium, zinc and other heavy metals, to the pollution of the environment, at home and abroad in recent years on electroplating sludge treatment technology of solidification stabilization technology, a landfill and stacking, heavy metals, recycling technology. The main processing technology undertook an analysis, think biology technology will make the future treatment of electroplating sludge within the field of an important research direction.
Keywords: Electroplating sludge; harm; heavy metal; solidification stabilization; Biotechnology
中图分类号：TU71文献标识码：A 文章编号：
电镀污泥是指电镀行业中废水处理后产生的含重金属污泥废弃物，被列入国家危险废物名单中的第十七类危险废物。作为电镀废水的“终态物”，虽然其量比废水要少得多，但由于废水中的铜、镍、铬、锌、铁等重金属都转移到污泥中，电镀污泥对环境的危害要比电镀废水严重。如果对这种危害性极大的电镀污泥不作任何处置，其对生态环境的破坏是不言而喻的，另一方面，如果对电镀污泥中品位极高的重金属物质不加以回收利用，也意味着资源的巨大浪费。因此，对电镀重金属污泥进行无害化处置和资源化综合利用具有重大意义。
1 来源
电镀生产工艺如下图
在整个电镀生产过程中，在清洗过程中产生大量废水，去油除锈产生大量酸碱废水，电镀后的清洗废水中含有金属元素如：铜、铬、镍、锌、镉和有机金属光亮剂等。
电镀废水处理工艺主要采用化学法，而此办法处理电镀废水后形成许多的沉淀物，统称为电镀污泥。由于电镀废水自身含有Cr、Zn、Cu、Ni等重金属离子，在处理过程中又加入NaClO、Na2S、FeSO4、NaOH、Ca(OH)2等各种化学药剂，因此电镀污泥的成分十分复杂。
2 危害
电镀污泥是一种废渣，属于危险废物，因此，必须按照国家有关危险废物管理办法，进行妥善处置，否则将造成二次污染。电镀废水处理过程中产生的污泥含有有害重金属，它具有易积累、不稳定、易流失等特点，如不加以妥善处理，任意堆放，其直接后果是污泥中的铜、镍、锌、铬等这些重金属在雨水淋溶作用下．将沿着污泥一土壤一农作物一人体的路径迁移，并可能引起地表水、土壤、地下水的次生污染，危及生物链和人体健康，造成严重的环境破坏。
3 电镀污泥处置技术
尽管污泥的总量比废水小，但要处理好污泥却比处理废水还困难难。针对电镀污泥的特点及其危害性．从环境污染防治和资源循环利用的角度考虑，电镀污泥的处理有以下两个原则：一是经过处理后，污泥不会引起二次污染，即无害化处置；二是对污泥中的重金属资源进行综合回收，即资源化利用。
固化稳定化技术
固化过程是利用添加剂改变废物的工程特性（例如渗透性、可压缩性和强度等）的过程，主要包括：水泥固化、石灰固化、热塑性固化、熔融固化、自胶结固化。常用的固化剂有水泥、沥青、玻璃、石灰和热塑料物质等。其中水泥固化[1]是最常用的固化技术，水泥固化具有对电镀污泥等重金属废物处理十分有效、投资和运行费用低、原料廉价易得，操作简单，固化体稳定等优点。但它也存在占地面积大。固化体内重金属不稳定等缺点。针对这一问题，近年来提出了用高效稳定剂进行无害化处理的概念[2]。
填埋和堆放
填海曾经是电镀污泥处置的一条途径[3],但为了保护海洋，美国和欧美都相继禁止了固体废物填海处置，因此目前电镀污泥等固体废物的主要处置办法为安全填埋。电镀污泥的主要污染成分Cr(OH)3，当暴露于空气中，能在碱性条件下，被空气中的O2氧化，使Cr3+可逆性转变成Cr6+，电镀污泥若不加处理而任意堆放填埋，受到风吹雨淋，会致使污染扩散，给环境带来更加严重的后果。
回收电镀污泥中的重金属
在电镀污泥中回收重金属的方法主要有[4-6]：浸出-沉淀法、电解法、熔炼法、氢还原分离法等。
浸出-沉淀法主要有酸浸和氨浸两种工艺。酸浸法的主要特点是对铜、锌、镍等有价金属有较好的浸出效果，但对杂质的选择性较低；氨浸法则对铬、铁等杂质有较高的选择性，但对铜、锌、镍的浸出率较低。目前国内外主要采用氨浸。氨浸法主要利用在弱酸条件下NH3-(NH4)2SO4体系中金属元素生产的不同的产物将其分离[7]。采用氨絡合分组浸出-蒸氨-水解渣硫酸浸出-溶剂萃取-金属盐结晶回收工艺，可从电镀污泥中回收绝大部分有价金属，铜、锌、镍、铬、铁的总回收率分别大于93%，91%，88%，98%，99%[8]。
电解法主要针对含Fe(OH)3和Cr(OH)3组分的污泥，武汉冶炼厂将一定量的水和H2SO4加入到污泥中，沸腾后静止、过滤，滤液移至冷却槽，在滤液中加入1~2.5倍的硫酸铵，生成Cr2(SO4)3和Fe2(SO4)3,根据铬矾和铁矾溶解度的不同而达到铬、铁的分离，可回收90%以上的铬。
熔炼法主要以回收电镀污泥中的铜、镍为目的[9]，以煤炭、焦炭为燃料和还原物，辅料有铁矿石、铜矿石、石灰石等。熔炼以铜为主的污泥，炉温在1300℃以上；熔炼以镍为主的污泥，炉温在1455℃以上。
材料化技术
电镀污泥的材料化技术是指利用电镀污泥为原料或辅料生产建筑材料，制作肥料，或者其它材料的过程。
烧砖法是真正能够大量消纳污泥的电镀污泥处置和利用方法。龙军等人[10]将电镀污泥与黏土按一定比例制成红砖和青砖并对样品进行浸出实验，结果表明青砖浸出液中午Cr6+检出，是安全可行的，但要采用合适的配比，否则其它金属的浓度可能超过国家标准。
含锌、铜的氢氧化物污泥可以加工制成锌、铜复合肥[11].研究表明，锌、铜复合肥能促进早稻的前期生长，而且能够提高水稻叶片中叶绿素含量，对减轻早稻僵苗，有明显作用。
4 分析与展望
电镀污泥的成分和性质十分复杂，其有效处理一直是研究的重点和难点，目前通行的固化污泥的做法，存在着再次污染环境的危险。因此，开发适应可持续发展的电镀污泥处理方法是迫切的，而电镀污泥资源化利用是进展最为迅速的。其中生物技术在环境污染治理方面已显现强大的优势，生物方法将为电镀污泥处理提供新的发展方向。
参考文献：
[1]贾金平，杨骥.电镀重金属污泥的水泥固化/稳定化处理[J].上海环境科学，1999，,1（5）：229-232.
[2]赵由才等.危险废物处理技术[M].北京：化学工业出版社，2003
[3]王伟等.我国的固体废物处理处置现状与发展[J].环境工程，2003,21（4）:44~47
[4]梁俊兰.从电镀污泥中回收镍[J].有色冶炼，1999,28（6）：46-48.
[5]陈凡植，张岸飞等.含铜镍电镀污泥的综合利用[J].环境与开发，2001,16（1）：20-25.
[6]陈凡植，陈庆邦.从铜镍电镀污泥中回收金属铜和硫酸镍[J].化学工程，2001,29（4）：28-33.
[7]祝万鹏，杨志华，关晶等.多组分电镀污泥酸浸出液中铁的分离[J].化工环保，1997,17（1）：6~11
[8]祝万鹏，杨志华，李力佟.溶剂萃取法提取电镀污泥浸出液中的铜[J].环境污染于防治，1996,18（4）：12~15
[9]李红艺，刘伟京，陈勇.电镀污泥中铜和镍的回收和资源化技术[J].中国资源综合利用，2005，3（12）：7~10
[10]贾金平等.富铁电镀污泥合成磁性探伤粉的研究[J].上海环境科学，1996,15（4）：31~33
[11]张锡明.浅谈电镀污泥的金属回收和无害化处理[J].资源节约和综合利用，1990，（3）：41~44
作者简介：
宋秀盈（1985-）女，汉，浙江温州人，助理工程师，主要从事污水处理工作
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键词：电镀污泥；危害；重金属；固化稳定化；生物技术
Abstract: Electroplating sludge containing high chromium, cadmium, zinc and other heavy metals, to the pollution of the environment, at home and abroad in recent years on electroplating sludge treatment technology of solidification stabilization technology, a landfill and stacking, heavy metals, recycling technology. The main processing technology undertook an analysis, think biology technology will make the future treatment of electroplating sludge within the field of an important research direction.
Keywords: Electroplating sludge; harm; heavy metal; solidification stabilization; Biotechnology
中图分类号：TU71文献标识码：A 文章编号：
电镀污泥是指电镀行业中废水处理后产生的含重金属污泥废弃物，被列入国家危险废物名单中的第十七类危险废物。作为电镀废水的“终态物”，虽然其量比废水要少得多，但由于废水中的铜、镍、铬、锌、铁等重金属都转移到污泥中，电镀污泥对环境的危害要比电镀废水严重。如果对这种危害性极大的电镀污泥不作任何处置，其对生态环境的破坏是不言而喻的，另一方面，如果对电镀污泥中品位极高的重金属物质不加以回收利用，也意味着资源的巨大浪费。因此，对电镀重金属污泥进行无害化处置和资源化综合利用具有重大意义。
1 来源
电镀生产工艺如下图
在整个电镀生产过程中，在清洗过程中产生大量废水，去油除锈产生大量酸碱废水，电镀后的清洗废水中含有金属元素如：铜、铬、镍、锌、镉和有机金属光亮剂等。
电镀废水处理工艺主要采用化学法，而此办法处理电镀废水后形成许多的沉淀物，统称为电镀污泥。由于电镀废水自身含有Cr、Zn、Cu、Ni等重金属离子，在处理过程中又加入NaClO、Na2S、FeSO4、NaOH、Ca(OH)2等各种化学药剂，因此电镀污泥的成分十分复杂。
2 危害
电镀污泥是一种废渣，属于危险废物，因此，必须按照国家有关危险废物管理办法，进行妥善处置，否则将造成二次污染。电镀废水处理过程中产生的污泥含有有害重金属，它具有易积累、不稳定、易流失等特点，如不加以妥善处理，任意堆放，其直接后果是污泥中的铜、镍、锌、铬等这些重金属在雨水淋溶作用下．将沿着污泥一土壤一农作物一人体的路径迁移，并可能引起地表水、土壤、地下水的次生污染，危及生物链和人体健康，造成严重的环境破坏。
3 电镀污泥处置技术
尽管污泥的总量比废水小，但要处理好污泥却比处理废水还困难难。针对电镀污泥的特点及其危害性．从环境污染防治和资源循环利用的角度考虑，电镀污泥的处理有以下两个原则：一是经过处理后，污泥不会引起二次污染，即无害化处置；二是对污泥中的重金属资源进行综合回收，即资源化利用。
固化稳定化技术
固化过程是利用添加剂改变废物的工程特性（例如渗透性、可压缩性和强度等）的过程，主要包括：水泥固化、石灰固化、热塑性固化、熔融固化、自胶结固化。常用的固化剂有水泥、沥青、玻璃、石灰和热塑料物质等。其中水泥固化[1]是最常用的固化技术，水泥固化具有对电镀污泥等重金属废物处理十分有效、投资和运行费用低、原料廉价易得，操作简单，固化体稳定等优点。但它也存在占地面积大。固化体内重金属不稳定等缺点。针对这一问题，近年来提出了用高效稳定剂进行无害化处理的概念[2]。
填埋和堆放
填海曾经是电镀污泥处置的一条途径[3],但为了保护海洋，美国和欧美都相继禁止了固体废物填海处置，因此目前电镀污泥等固体废物的主要处置办法为安全填埋。电镀污泥的主要污染成分Cr(OH)3，当暴露于空气中，能在碱性条件下，被空气中的O2氧化，使Cr3+可逆性转变成Cr6+，电镀污泥若不加处理而任意堆放填埋，受到风吹雨淋，会致使污染扩散，给环境带来更加严重的后果。
回收电镀污泥中的重金属
在电镀污泥中回收重金属的方法主要有[4-6]：浸出-沉淀法、电解法、熔炼法、氢还原分离法等。
浸出-沉淀法主要有酸浸和氨浸两种工艺。酸浸法的主要特点是对铜、锌、镍等有价金属有较好的浸出效果，但对杂质的选择性较低；氨浸法则对铬、铁等杂质有较高的选择性，但对铜、锌、镍的浸出率较低。目前国内外主要采用氨浸。氨浸法主要利用在弱酸条件下NH3-(NH4)2SO4体系中金属元素生产的不同的产物将其分离[7]。采用氨絡合分组浸出-蒸氨-水解渣硫酸浸出-溶剂萃取-金属盐结晶回收工艺，可从电镀污泥中回收绝大部分有价金属，铜、锌、镍、铬、铁的总回收率分别大于93%，91%，88%，98%，99%[8]。
电解法主要针对含Fe(OH)3和Cr(OH)3组分的污泥，武汉冶炼厂将一定量的水和H2SO4加入到污泥中，沸腾后静止、过滤，滤液移至冷却槽，在滤液中加入1~2.5倍的硫酸铵，生成Cr2(SO4)3和Fe2(SO4)3,根据铬矾和铁矾溶解度的不同而达到铬、铁的分离，可回收90%以上的铬。
熔炼法主要以回收电镀污泥中的铜、镍为目的[9]，以煤炭、焦炭为燃料和还原物，辅料有铁矿石、铜矿石、石灰石等。熔炼以铜为主的污泥，炉温在1300℃以上；熔炼以镍为主的污泥，炉温在1455℃以上。
材料化技术
电镀污泥的材料化技术是指利用电镀污泥为原料或辅料生产建筑材料，制作肥料，或者其它材料的过程。
烧砖法是真正能够大量消纳污泥的电镀污泥处置和利用方法。龙军等人[10]将电镀污泥与黏土按一定比例制成红砖和青砖并对样品进行浸出实验，结果表明青砖浸出液中午Cr6+检出，是安全可行的，但要采用合适的配比，否则其它金属的浓度可能超过国家标准。
含锌、铜的氢氧化物污泥可以加工制成锌、铜复合肥[11].研究表明，锌、铜复合肥能促进早稻的前期生长，而且能够提高水稻叶片中叶绿素含量，对减轻早稻僵苗，有明显作用。
4 分析与展望
电镀污泥的成分和性质十分复杂，其有效处理一直是研究的重点和难点，目前通行的固化污泥的做法，存在着再次污染环境的危险。因此，开发适应可持续发展的电镀污泥处理方法是迫切的，而电镀污泥资源化利用是进展最为迅速的。其中生物技术在环境污染治理方面已显现强大的优势，生物方法将为电镀污泥处理提供新的发展方向。
参考文献：
[1]贾金平，杨骥.电镀重金属污泥的水泥固化/稳定化处理[J].上海环境科学，1999，,1（5）：229-232.
[2]赵由才等.危险废物处理技术[M].北京：化学工业出版社，2003
[3]王伟等.我国的固体废物处理处置现状与发展[J].环境工程，2003,21（4）:44~47
[4]梁俊兰.从电镀污泥中回收镍[J].有色冶炼，1999,28（6）：46-48.
[5]陈凡植，张岸飞等.含铜镍电镀污泥的综合利用[J].环境与开发，2001,16（1）：20-25.
[6]陈凡植，陈庆邦.从铜镍电镀污泥中回收金属铜和硫酸镍[J].化学工程，2001,29（4）：28-33.
[7]祝万鹏，杨志华，关晶等.多组分电镀污泥酸浸出液中铁的分离[J].化工环保，1997,17（1）：6~11
[8]祝万鹏，杨志华，李力佟.溶剂萃取法提取电镀污泥浸出液中的铜[J].环境污染于防治，1996,18（4）：12~15
[9]李红艺，刘伟京，陈勇.电镀污泥中铜和镍的回收和资源化技术[J].中国资源综合利用，2005，3（12）：7~10
[10]贾金平等.富铁电镀污泥合成磁性探伤粉的研究[J].上海环境科学，1996,15（4）：31~33
[11]张锡明.浅谈电镀污泥的金属回收和无害化处理[J].资源节约和综合利用，1990，（3）：41~44
作者简介：
宋秀盈（1985-）女，汉，浙江温州人，助理工程师，主要从事污水处理工作
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。