作者：尚會來、張 雷、張靜蓉
引言：電鍍是工業(yè)上通用性強，使用面廣的工業(yè)行業(yè)之一，幾乎所有工業(yè)部門都有電鍍廠／電鍍車間。由于鍍件功能要求各異，鍍種、鍍液組分、操作方式及工藝條件等種類繁多，相應帶入電鍍廢水中的污染物也就變得較為復雜，常見電鍍廢水中重金屬離子有鉻、銅、鎳、鋅、錫、鉛、鎘及鐵等，因此電鍍被列為當今全球三大污染工業(yè)之一。我國約有電鍍廠一萬多家，每年排放廢水達４０億ｔ左右。為了構(gòu)建環(huán)境友好型社會，嚴格控制電鍍廢水的污染，環(huán)境保護部于２００８年頒布并實施了新的《電鍍污染物排放標準》（ＧＢ�。玻保梗埃�—２００８），新標準的制定和實施是我國經(jīng)濟發(fā)展的需要，更是電鍍行業(yè)自身發(fā)展的需要。本文對各種處理技術(shù)進行了分析，并結(jié)合新標準對電鍍廢水處理技術(shù)的發(fā)展趨勢進行了展望。
◆ 化學法
化學法是通過氧化還原、中和沉淀將有毒有害物分解為無害的物質(zhì)或?qū)⒅亟饘俳?jīng)沉淀和氣浮法從廢水中除去。化學法處理電鍍廢水是目前國內(nèi)外應用最廣泛的電鍍廢水處理方法，技術(shù)上較為成熟�；瘜W法主要包括化學還原法和化學沉淀法，這里重點介紹一下化學沉淀法。
化學沉淀法是指向廢水中投加某些化學藥劑，使之與廢水中溶解態(tài)的污染物直接發(fā)生化學
反應，形成難溶的固體生成物，然后進行固液分離，從而去除水中污染物的一種方法。一般最常用的為氫氧化物沉淀法和硫化物沉淀法。氫氧化物沉淀法的特點是反應簡單、速度快，但存在混合廢液ｐＨ的不兼容問題，從表１可以看出，一些常見金屬氫氧化物沉淀析出最佳的ｐＨ存在不兼容性，如Ｚｎ２＋沉淀的ｐＨ 為９～１０，而Ｃｒ３＋ 的加堿溶解ｐＨ 為＞９，所以當溶液中同時存在Ｚｎ２＋ 和Ｃｒ３＋ 時，很難同時滿足最佳沉淀ｐＨ 范圍，因此通過經(jīng)驗總結(jié)ｐＨ與殘留重金屬濃度的關(guān)系曲線，確定廢水ｐＨ 與中和劑投加量關(guān)系［４］。對于硫化物沉淀法處理重金屬的特點是沉淀效果好，大部分金屬硫化物的溶度積比氫氧化物的溶度積（ｋｓｐ）小幾個數(shù)量級（Ｃａ２＋、Ｂａ２＋不生成硫化物沉淀），甚至小于無氰配合物的穩(wěn)定常數(shù)（見表２），因而殘留金屬離子含量低、易于達標。不同手冊上硫化物及氫氧化物的ｋｓｐ有些差異，表２取自文獻［５］。但過量Ｓ２－的存在，當ｐＨ 降低時可產(chǎn)生Ｈ２Ｓ氣體，引起二次污染。除此之外溶液中殘存的Ｓ２－會造成重鉻酸鉀法測定的ＣＯＤ增大。
綜上所述，化學沉淀法是一種傳統(tǒng)并廣泛應用的處理電鍍廢水方法，具有投資少、處理成本低、操作容易等特點，抗沖擊負荷能力較好，可適用與各類電鍍廢水的處理，但也存在著自身發(fā)展的局限性，尤其是電鍍污泥的二次污染問題。
◆ 物理法
物理方法是利用物理作用分離廢水中的污染物，在處理過程中不改變物質(zhì)的化學性質(zhì)，如電鍍廢水中的除油、蒸發(fā)濃縮回用水等。目前應用于電鍍廢水治理的物理方法主要有蒸發(fā)濃縮和膜分離。
⑴蒸發(fā)濃縮法
蒸發(fā)濃縮的原理是通過蒸發(fā)手段減少鍍液中的水分，進而達到濃縮鍍液的目的。該方法的特點是：一般不單獨使用，而是作為組合處理中的一個單元使用，并且該方法主要應用于高濃度廢液的回收再利用。蒸發(fā)過程需要消耗大量的能量，需要選用高效的蒸發(fā)器。蒸發(fā)濃縮法處理電鍍重金屬廢水，工藝成熟簡單，不需化學試劑，無二次污染，具有良好的環(huán)境效益和經(jīng)濟效益；但因能耗大，操作費用高僅作為一種輔助處理手段。
⑵反滲透法
膜分離技術(shù)包括液膜分離法和固膜分離的反滲透法。２０世紀７０年代，國內(nèi)首次將反滲透法用于鍍鎳漂洗水的回收處理，目前又擴展到鍍鉻及含鎘廢水的治理。反滲透法是一種采用半透膜進行高壓過濾的濃縮分離技術(shù)。對于此法處理重金屬廢水的研究很多，進展較快。在電鍍廢水處理中，特別用于處理鍍鎳、鍍鋅、鍍銅及鍍鎘廢水。其特點是：采用反滲透法處理電鍍廢水可以實現(xiàn)閉路循環(huán)，在運轉(zhuǎn)中產(chǎn)生一部分濃縮液可回用，上清液可回用于漂洗，此外并無其他廢物產(chǎn)生。該法的關(guān)鍵是選擇具有選擇性和透水性好的半透膜，同時，反滲透膜的強度和壽命有待提高，由于膜對金屬離子的去除率不同，長期運行在漂洗槽會產(chǎn)生雜質(zhì)累積問題。
⑶物理化學法
物理化學法是通過物理和化學的綜合作用使廢水得到凈化的方法，主要包括吸附法、膜分離法、離子交換法或電解法等。
⑷活性炭吸附法
活性炭吸附法主要用于廢水中難降解的有機物，目前國內(nèi)活性炭已用于處理電鍍含鉻、含氰廢水。其特點是：不需要投加其他試劑，不產(chǎn)生二次污染，處理效果較好，操作簡單。但活性炭對金屬離子的吸附是有選擇性的，活性炭對鉻吸附較好，且易還原，但對鎳的吸附較差。該方法的不足是活性炭再生復雜和再生液無法回收利用以及吸附容量小，不適于處理濃度高的電鍍廢水。
⑸離子交換
離子交換在工業(yè)上主要用于回收有用金屬。對于含鉻等重金屬離子的廢水，可用陰離子交換樹脂去除Ｃｒ６＋，用陽離子交換樹脂去除Ｃｒ３＋、鐵、銅等離子。該方法具有回收利用、化害為利、循環(huán)用水和處理費用低等優(yōu)點。但技術(shù)要求較高，一次性投入較大，操作管理要求嚴格，在生產(chǎn)運行中往往會由于操作管理不善達不到預期效果，且在回收的鉻酸中有余氯，影響回用，近年來較少用。
綜上所述，物化法的優(yōu)點是：管理方便、易于實現(xiàn)自動化、分離效率高、深度處理效果好、出水可以回用，在廢水治理中應用廣泛。但物化法在不同程度上都存在著工藝復雜、能耗大、成本高、占地面積大、運轉(zhuǎn)費用高、會產(chǎn)生二次污染等弊端。
◆生物法
利用微生物處理電鍍廢水的研究源于２０世紀８０年代。生物法處理的機理在于互生共生的關(guān)系，有著化學、物理和遺傳等三個層次的相互協(xié)作機制。一些微生物代謝產(chǎn)物能使廢水中的重金屬離子改變價態(tài)，同時微生物菌群還有較強的生物絮凝、靜電吸附作用，能夠吸附金屬離子，經(jīng)固液分離后進入泥餅，廢水可達標排放或回用。
生物法處理重金屬主要包括生物絮凝和生物吸附兩種。生物絮凝指利用微生物或微生物產(chǎn)生的代謝物進行絮凝沉淀。目前，對重金屬有絮凝作用的生物絮凝劑約有十幾個品種，生物絮凝劑中的氨基和羥基可與Ｃｕ２＋、Ｈｇ２＋、Ａｇ＋、Ａｕ２＋等重金屬離子形成穩(wěn)定的鰲合物而沉淀。生物吸附法指利用生物體的化學結(jié)構(gòu)及成分特性吸附水中重金屬離子，再通過固液分離去除。
生物法的優(yōu)點是：選擇性強、吸附容量大、不使用化學藥劑；技術(shù)比較簡單、運行費用低，功能菌對金屬離子的富集程度高。另外生物法產(chǎn)泥量少，二次污染明顯減少，而且污泥中重金屬易回收，回收率高。但其缺點是功能菌和廢水中金屬離子的反應效率并不高，且培養(yǎng)菌種的培養(yǎng)基消耗量較大，造成處理成本仍然較高，另外由于生物菌的過量投加，會造成二次污染。隨著微生物的研究進展，生物處理重金屬日益受到人們的重視，采用生物技術(shù)處理電鍍廢水呈上升趨勢。
◆ 新技術(shù)
⑴光催化法
光催化法利用光催化劑表面電子或空穴等活性物質(zhì)通過還原或氧化反應去除重金屬。目前，光催化法降解廢水中的重金屬大多還處于試驗研究階段。實驗室最常用的光催化劑是二氧化鈦（ＴｉＯ２）。
ＴｉＯ２光催化去除重金屬離子有３種機理：①光電子直接還原金屬離子；②間接還原，即由空穴先氧化被添加的有機物，然后由產(chǎn)生的中間體還原金屬離子；③氧化去除金屬離子。近年來，利用半導體ＴｉＯ２光催化法去除或回收廢水中的Ｃｕ２＋、Ａｇ＋等重金屬離子的研究備受關(guān)注，尤其對Ｃｒ６＋的研究最為廣泛。光催化法能耗低、無毒性、選擇性好、常溫常壓、快速高效，在重金屬廢水處理中前景廣闊且日益受到重視，但從實際應用的角度光催化法還存在著許多問題，如重金屬離子在光催化劑表面的吸附率低，光催化劑的吸光范圍窄等。
⑵金屬捕集器法
金屬捕集器法的核心是利用高分子重金屬捕集沉淀劑（ＤＴＣＲ），它能在常溫下與廢水中Ｈｇ２＋、Ｃｄ２＋、Ｃｕ２＋、Ｐｂ２＋、Ｍｎ２＋、Ｎｉ�。玻�、Ｚｎ２＋及Ｃｒ３＋ 等重金屬離子迅速反應，生成不溶于水的螯合物，再加入少量絮凝劑，形成絮狀沉淀，從而達到捕集去除重金屬的目的。方景禮比較了液態(tài)螯合樹脂ＤＴＣＲ處理法與堿沉淀法的性能，研究表明，采用ＤＴＣＲ法處理Ｃｕ２＋４０ｍｇ／Ｌ、Ｎｉ�。玻玻福恚纾毯停冢睿玻玻叮恚纾痰幕旌想婂儚U水，出水重金屬低于０．５ｍｇ／Ｌ，符合《污染物縮合排放標準》（ＧＢ�。福梗罚�—１９９６）。ＤＴＣＲ系列藥劑處理電鍍廢水的同時可去除水中多種重金屬離子，不受共存鹽類的影響，具有較好的發(fā)展前景。
展望：電鍍廢水的處理在世界范圍內(nèi)備受重視，各國不斷研制出多種消除和減少排放物的技術(shù)，電鍍企業(yè)只有實施清潔生產(chǎn)、節(jié)能減排才能實現(xiàn)企業(yè)的循環(huán)發(fā)展，其發(fā)展動向主要為：
⑴發(fā)展閉路循環(huán)。
電鍍廢水可以說是放錯位置的資源，實施循環(huán)經(jīng)濟、推行清潔生產(chǎn)，提高轉(zhuǎn)化率和循環(huán)利用率，從源頭上控制，同時進行全過程控制，結(jié)合廢水綜合治理，使電鍍廢水處理后可循環(huán)回用，實現(xiàn)電鍍廢水的零排放。
⑵多元組合技術(shù)。
多元組合技術(shù)是未來電鍍廢水處理技術(shù)的熱點。因企業(yè)和工藝的差異，僅使用一種廢水處理方法往往有其局限性，達不到理想的效果。只有根據(jù)電鍍廢水的成分，應用多種處理技術(shù)的多元組合技術(shù)，才能達到理想效果，同時根據(jù)系統(tǒng)工程原則，合理安排好每種處理技術(shù)間的銜接。
⑶社會化治理。
目前我國的電鍍企業(yè)點多、面廣，年電鍍量超過100萬㎡的大型企業(yè)不足600家，電鍍企業(yè)產(chǎn)生的濃電鍍廢水相對較少，但較為分散，若每個電鍍廠都建立達標的廢水處理設(shè)備，必將給中小型電鍍廠帶來沉重的經(jīng)濟負擔。從經(jīng)濟和環(huán)保的角度來看，可以考慮一個城市或一個地區(qū)集中回收，建立區(qū)域性的電鍍廢水處理廠，以降低電鍍廢水處理的費用。【分享】電鍍廢水處理技術(shù)展望 2014-01-21 《給水排水》 中宜環(huán)科環(huán)保產(chǎn)業(yè)研究
