重金属电镀废水存“魔咒”？浅析电镀废水中重金属处理方法

北极星环保网讯:摘要：电镀加工产生的含重金属离子废水数量大，成分复杂。重金属废水对生态环境危害极大。重金属离子富集在人体内可致癌、致畸和致染色体异常。本文综述了电镀废水中重金属处理的有效方法和原理，以及这些方法的适用性，这些方法有中和沉淀法、硫化物沉淀法、多硫化钙沉淀法、螯合物沉淀法等。阐述了清洁生产、循环经济，源头预防、末端治理达标的基本思想。

关键词：电镀废水;重金属;处理办法

引言：电镀是一门表面处理技术，又称电沉积，是在材料表面获得金属镀层的重要方法，是对国民经济各行业发展起重要作用的加工技术。电镀加工镀种繁多，应用广泛的有镀锌、铜、镍、铬、锡、铅及金、银等。电镀行业是消耗金属、水资源及能源的工业大户，排放含有重金属废水是电镀加工的特征之一。重金属是危害自然生态环境的重要污染物，国家“十二五”规划要求把重金属的治理和预防摆在更加紧迫、更加重要的位置。如何治理重金属电镀废水已成为电镀行业乃至全社会共同关注的问题。

1.重金属电镀废水的来源及危害

电镀生产工艺复杂，工序繁多。含重金属废水的来源主要有以下几方面：(1)前处理废水。电镀中普遍采用盐酸、硫酸进行除锈、除氧化皮及浸蚀处理，工件基体重金属离子溶解在清洗液中;(2)电镀工艺过程中(包括化学抛光和电化学抛光)各工序清洗水。清洗水中含有重金属盐类、表面活性剂、络合物和光亮剂等。清洗废水占电镀废水的绝大部分;(3)废弃电镀液。长期使用的镀液，杂质不断积累，当难以去除时，不得不将一部分或全部废弃;化学镀液超过使用周期也会形成含重金属废液;(4)其他废液。包括不合格的工件退镀、镀液分析、清洗滤芯、清洗生产场地、废气治理的废液及各种设备的“跑、冒、滴、漏”造成的废水。不难看出电镀产生的含重金属离子的废水数量很大，成分繁杂。据不完全统计，我国电镀企业已有 15000 家，每年排放含重金属废水约4 亿m3。电镀废水中含有环保方面认定的危害重金属主要有铬、铜、镍、铅、锌及镉等。重金属在自然界中难以降解，有很强的隐蔽性和富集性，重金属废水排入水体中造成水质变坏，Cr(Ⅵ) 在水中超过10 mg / L 可造成多数水中生物死亡。2012年1月，广西龙江宜州拉浪段发现镉污染，造成 133万尾鱼苗和40000 kg 成鱼死亡。用含重金属废水浇灌农田会影响农作物的产量和品质，严重时造成农作物绝收。我国国土资源部曾公开表示，我国每年有1200万吨粮食遭到重金属污染，直接经济损失200亿元以上。重金属对人的危害极大，水生动植物从污染水体中摄取重金属在体内富集，通过食物链进入人体，在人体的某些器官积蓄起来造成慢性中毒。20世纪60年代，日本发生的水俣病和骨痛病就是由重金属汞和镉引起的。后来的研究证明，镉在人体内会取代钙形成镉硫蛋白，通过血液循环输送至全身积蓄于肝脏和肾脏，造成骨质疏松，骨骼萎缩变脆，并引起贫血。现代医学研究表明，一些重金属离子进入人体会使人致癌、致畸、致染色体突变，潜伏期可达数十年，一旦发病后果不堪设想，有人把重金属危害形容为“慢刀子杀人”，是“生物定时炸弹”。

2.处理办法

2.1中和沉淀法

公式的推导可参见文献[1]。由上述两式可从理论上计算达标排放应达到的pH值及给定pH值下残存金属离子的质量浓度。由此可见，金属离子的质量浓度相同时，溶度积常数 Ksp越大，沉淀达标所需pH值越高;允许残留金属离子的质量浓度越小，所需pH值也越高。

2.1.2 存在的问题

(1)混合沉淀所需pH 的不可兼容性

若以残留金属离子质量浓度为 1 mg/L 来计算沉淀达标所需的p H，Zn2+为 8.058，Pb2+为 8.882，Ni2+为9.487，Cd2+为 10.215，Ag+为11.211，而Cr3+仅 5.514[1]。以化学法处理废水时，从化学平衡移动原理出发，往往要过量投药。例如用硫酸亚铁还原 Cr(VI)，理论投药比不大于5，但实际投药比应达到 16。中和沉淀废水中广泛存在的 Ni2+，理论上pH值约为 9.5，实际应达到 9.7(征求意见的新标准由1 mg/L 提高到0.5 mg/L，因此所需pH值更高)。为沉淀 Ni2+将 pH 调高到近10，此时 Al(OH)3、Zn(OH)2、Pb(OH)2、Sn(OH)2等两性氢氧化物又会部分复溶而超标，Cr(OH)3转换为亚铬酸盐而使铬超标，顾此则失彼。

(2)反复调整pH值而造成处理成本很高

对含铬废水分质排放，还原 Cr(VI)时pH 应在 3.5以下(pH值越低，还原越快，反应越彻底);若不分质排放，整个废水pH值均要调低，酸用量更大。中和沉淀Ni2+等，又要加入大量的碱，调pH值接近10。此时，排放废水的pH值又超标了(规定为 6-9)，又得在沉淀彻底分离后，用不含有害金属离子的酸调低pH值使其达标。据报导，用此方法处理废水的成本一般高达5—7 元/t，处理塑料电镀废水甚至高达10元/t。