分析关于电镀污泥处理技术及其进展

摘要:电镀在工业发展中是一个不可或缺的环节，但其对环境的污染也是不可忽视的，现如今国内外关于如何处理电镀污泥做了大量的研究和实验，本文主要对目前电镀污泥处理技术进行综述及对其未来发展前景进行分析。
关键词：电镀污泥 重金属 处理技术 资源化处理



前言：到目前为止，电镀行业是工业发展中不可或缺的一道程序，现在除了开发寻找可以取代其功能的技术之外，着重还是在于电镀污染的防治。电镀生产过程产生的污泥含有多种现在处理的技术还不是很成熟，所以单纯的无害化处理电镀污泥还是当前处理技术的主流。但总而言之，资源化处理电镀污泥技术将是处理重金属污染的重点研究方向。

1电镀污泥无害化处理
1.1固化/ 稳定化技术
固化/稳定化技术是无害化处理电镀污泥的一项重要技术。主要包括了水泥固化、石灰固化、热塑性固化等，通常使用的固化剂有水泥、石灰、沥青、玻璃、HAS土壤固化剂等，以此与污泥加以混合进行固化，使污泥的有害金属封闭在固化体中从而达到消除污染的目的。其中，水泥固化是最常用的一种技术，应该也是一种相对成熟的处理技术，王继元等人通过实验得出在在水泥固化处理中，加入适当的添加剂，调整水泥：电镀重金属污泥：河沙：活性氧化铝：硅酸钠=1:0.8:0.2:0.08:0.06,其抗压的强度可在30MPa以上，其固化效果相当明显。A Roy等人在对单一水泥固化/稳定化系统研究的基础上, 又进一步研究了以水泥和粉煤灰的混合物固化重金属（含铬、镍、锡等） 的方法, 这样可以达到以废治废、节约成本的目的。涂洁等人采用HAS土壤固化剂代替传统固化基材对电镀污泥进行了常温固化处理, 并能得到具有良好抗浸出性、耐腐蚀性、抗渗透性、足够机械强度的护坡砖,该固化工艺开辟了电镀污泥资源化利用的新途径。钟玉凤等采用水泥和细砂作固化基材处理含Ni、Cr、Cu 等重金属的电镀污泥，通过固化块的浸出实验，发现水泥固化该电镀污泥效果良好，固化过程中加入适当的螯合剂KS-3，可以提高固化效果。
1.2热化学处理技术
热化学处理技术（如焚烧、焙烧、熔炼、离子电弧及微波等）是在高温条件下对废物进行分解，使其中的某些剧毒成分毒性降低，实现快速、显著地减容，并对废物的有用成分加以利用。目前，有关电镀污泥热化学处理技术的研究，以对在焚烧处理电镀污泥过程中重金属的迁移特性等问题的研究比较突出，其优点是可以大幅度的减少电镀污泥的体积，可降低其对环境的危害，但由于这种方法能耗较高, 对焚烧设备和条件有一定要求, 一般的小电镀厂家难以承受巨额的处理费用, 而且在焚烧的过程中容易对环境造成二次污染，所以这种处理方法相对难以得到推广。

2电镀污泥资源化处理
电镀污泥本身也是一种资源，其中含有多种工业必不可少的金属，如铬、镍、锌等，故而能回收其中的重金属或者直接利用污泥中含有的各种重金属直接作为生产的资源，如此既可以解决重金属的污染，还可以达到不可再生资源的循环利用，真正的形成可持续发展的模式。
2.1化学法回收有价金属
化学法回收有价金属只是指利用化学的分离和提取方法将电镀污泥中的有重金属进行分离和回收。其中包括酸浸法和氨浸法、化学沉淀法、离子交换膜法等等。
2.1.1酸浸法和氨浸法
酸性浸出法是湿法冶金中应用最广泛的浸出方法之一，常用的浸出剂有盐酸、硫酸、硝酸、王水等。电镀污泥中的金属大多以其氢氧化物或氧化物形态存在，通过酸浸的方式可以使污泥中的重金属以离子或络合物的形式存在，然后再通过混合氨性溶液或者有机溶液将浸出液中的重金属进行分离和选择性回收，回收的重金属有高品位的金属单质或者是金属盐类等。
氨浸法通常是使用氨液用作浸出剂，采取氨络合分组浸出——蒸氨——水解渣硫酸浸出——溶剂萃取——金属盐结晶回收工艺，从电镀污泥中回收大部分的有价金属，其中铜、锌、镍、铬、铁的回收率分别大于93%、91%、88%、98%、99%。
酸浸或氨浸处理电镀污泥时，有价金属的总回收率及同其他杂质分离的难易程度，主要受浸取过程中有价金属的浸出率和浸取液对有价金属和杂质的选择性控制。酸浸法的主要特点是对铜、锌、镍等有价金属的浸取效果较好，但对杂质的选择性较低，特别是对铬、铁等杂质的选择性较差；而氨浸法则对铬、铁等杂质具有较高的选择性，但对铜、锌、镍等的浸出率较低。


2.1.2离子交换膜法
由于离子交换膜对离子具有选择性透过，所以离子交换膜在工业中许多分离方法在冶金溶液分离工艺上有着重要的应用价值。离子交换膜法就是将液膜置于污泥浸出液中，流动载体在膜外选择性的络合金属离子，然后再向膜内扩散并在膜上接触络合，最终使金属离子进入膜内，反复重复这种方式最终将金属离子富集在膜内，净化废水，使金属离子得到重新使用。
2.2生物处理技术
生物处理技术主要是通过微生物对污泥中的一些重金属进行还原代谢。但是现在这门技术还在探究阶段，还未形成系统的处理方案，只是通过一些个别的实验证明了微生物可对某些重金属进行还原代谢，但微生物对重金属还原代谢产生的机理尚未了解完全。例如，S Silver Marques等人对Cr3+ 用假单胞杆菌属进行还原代谢。Bewtra的试验表明，细菌能有效地将电镀污泥中的金属离子转化为不溶与水的硫化物。吴乾菁等研究了微生物治理电镀废水及污泥的新工艺，该工艺对Cr(VI)、Cr3+、Ni2+、Cu2+等离子的净化率达99.9%以上，金属回收率85%。


2.3 制作各种工业材料
电镀废水经处理后，由于成分及含量的不同，可以做成不同的工业材料。如含有铬的电镀污泥由铁氧体法产生剩余产物可制成磁性材料，国内已成功利用含铬污泥制成MX-400中波天线磁棒──一种锰锌铁氧体，而且，该工艺具有简单、成品率高、无二次污染、处理成本低等优点；由电解法、铁屑铁粉法含铬污泥则可制成工业催化剂，一些科研单位利用这种污泥制成了合成氨用的中变触媒，如C4-2、C6和B104一类中温变换铁铬系催化剂。
2.4 制成肥料
电镀污泥制成肥料就是在人工控制下，在一定水分和通风等条件下通过微生物发酵，然后再将发酵产物与化肥制成复合肥的过程。研究表明，对电镀废铬液经处理后的含铬污泥进行处理，其物理和化学性状明显发生改变，含量明显下降，对植物的危害明显降低，然后，再将处理后含铬污泥与化肥配制成复合肥，对植物的良好生长有明显的功效。因而将电镀污泥制成肥料既解决了污泥污染同时又提高农业生产，取得了双重效益。

3电镀污泥的材料化处理
电镀污泥的材料化处理就是以污泥我原料或者辅助材料生产建筑材料或者其他材料的过程，电镀污泥的材料化技术主要包括有：烧制砖瓦、生产改性塑料制品等。
3.1烧制砖瓦
烧制砖瓦能够大量的消纳电镀污泥而且能够得以维持的电镀污泥处置和利用方法。实验表明，对电镀污泥和粘土按一定比例制成红砖和青砖进行试验及质量检测，金属的浸出浓度均能满足生活饮用水源水质标准及生活饮用水卫生标准，因此烧制砖瓦的方法亦是合理。
3.2生产改性塑料制品
生产改性塑料制品是一项新技术，是由上海多家科研单位联合研制开发的。其基本原来还是通过塑料固化的方法，将电镀污泥作为填充料，与废塑料在适当的温度下混炼，并经压制、成型等过程，制成改性塑料制品，而且，产品的浸出试验也符合国家标准，电镀污泥与废塑料联合生产改性塑料制品，除了解决废塑料的安全处置，又充分利用了废物资源，实现了废物资源化处理，具有良好的社会和环境效益。

4前景分析与展望
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。不过就目前国内外关于电镀污泥所有处理和利用方法中，固化/稳定化技术和材料化学技术虽然相对比较成熟，但对于重金属回收的态度就是基本不进行回收，因而经济效益极低，综合效益一般，只适合在局部范围内使用。热化学技术虽然可以于大幅度的减少电镀污泥的体积，并可降低其对环境的危害，但也有其内的缺点，如容易在焚烧过程中对环境造成二次污染，焚烧中需要加辅助燃料，且投资及运行费用较高，也难以得到大范围的推广，因此需要进一步的改进。电镀污泥的资源化处理，特别是有价金属的回收技术，开始研究也很早，相对成熟，重金属回收率高，经济、环境效益也好，是目前最好的处理、利用技术。微生物处理技术具有廉价、高效、无二次污染、吸附材料来源广泛等优点，最具有发展潜力，但在降低电镀污泥中高含量的重金属对微生物的毒害作用，以及如何培养出适应性强、治废效率高的菌种以及了解微生物如何处理重金属的机理，仍然还是个挑战。电镀污泥的资源化利用符合当今社会可持续发展的要求，既能有效消除电镀污泥危害，又能带来可观经济和环境效益，成为电镀污泥处理技术发展的重点，其中利用化学方法处理并回收有用金属元素是今后研究的主要内容，将生物技术运用于电镀污泥处理是一个全新的发展方向。