中文名 | 電鍍污泥 | 外文名 | electroplating sludge |
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學(xué)????科 | 生態(tài)環(huán)境 | 定????義 | 電鍍廢水處理過程中產(chǎn)生的沉積物 |
電鍍污泥屬于偏堿性物質(zhì),pH值為6.70~9.77,水分、灰分均很高,分別為75%—90%和76 %以上;電鍍污泥的組分分布極為不均,屬于結(jié)晶度比較低的復(fù)雜混合體系。
電鍍企業(yè)在初步處理電鍍污泥時(shí),都需要將電鍍廢液中的各種重金屬鹽類轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的氫氧化物并沉淀固化,因而一般電鍍廠家在處理電鍍廢液時(shí)都加入了相關(guān)的還原劑、中和劑及絮凝劑等化學(xué)藥品,導(dǎo)致電鍍污泥中化學(xué)組分增多,各種重金屬化合物在組分中分散而含量偏低。特別是某些電鍍企業(yè)采用石灰或電石作為中和劑,在中和處理時(shí)通過化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生大量石膏或氫氧化鈣,更使電鍍污泥的總量增大、重金屬組分含量降低,以致進(jìn)一步的無(wú)害化處理、分離和綜合利用較為困難。劉燕等人經(jīng)過實(shí)地調(diào)查發(fā)現(xiàn),一般新處理產(chǎn)生的電鍍污泥含水率很高,達(dá)75%~80%,鉻、鎳、鐵、銅及鋅的化合物含量一般約為0.5%~3%(以氧化物計(jì)),石膏(硫酸鈣)含量為8%~10%,其他水溶性鹽類及雜質(zhì)含量在5%左右。
由于各電鍍廠產(chǎn)量小、點(diǎn)多,各種重金屬污染擴(kuò)散和流失可能性很大,加之各電鍍企業(yè)的原料和工藝不同,電鍍污泥處置方法不一樣,單獨(dú)處理和綜合利用成本很高,長(zhǎng)期堆存又將導(dǎo)致環(huán)境污染和有用資源的浪費(fèi)。因此,如何采取有效的技術(shù)處理處置電鍍污泥,并實(shí)現(xiàn)其穩(wěn)定化、無(wú)害化,將所有不同組分的電鍍污泥進(jìn)行徹底地處理和綜合利用,使之全部資源化而不再產(chǎn)生二次污染,這一直都早國(guó)內(nèi)外的研究重點(diǎn)。
一般的電鍍工業(yè)生產(chǎn)工藝由三部分組成:第一部分為前處理工藝,清潔和活化金屬表面,其處理工序包括除油、清洗、酸浸、清洗等;第二部分為電鍍工藝,利用電化過程將一層較薄的金屬沉淀于導(dǎo)電的工件表面上;第三部分為后處理工藝,主要包括清洗及干燥工作。在整個(gè)生產(chǎn)過程中,前處理階段和電鍍之后的工件都需要用大量的水沖洗鍍件,由此形成電鍍廢水,如圖1所示。
鍍件經(jīng)過除銹清洗后產(chǎn)生的廢水,一般是酸性廢水。鍍件電鍍后清洗形成的廢水主要含有微量金屬元素,如銅、鉻、鎳、鋅、鎘和有機(jī)金屬光亮劑等。
針對(duì)電鍍生產(chǎn)工藝過程中所產(chǎn)生廢水的性質(zhì)和特點(diǎn),對(duì)不同的金屬離子的電鍍廢水有不同的處理方法。一般來說,電鍍廢水普遍采用酸堿中和、絮凝沉淀法進(jìn)行處理,對(duì)含有鉻、鎳等金屬的廢水,用過量的堿液與其進(jìn)行離子反應(yīng)形成氫氧化物沉淀,通過自然沉降或?yàn)V床使之與水分離。對(duì)含鋅的電鍍廢水,在pH值約為8.5時(shí)進(jìn)行沉淀,因?yàn)闅溲趸\屬于兩性化合物,酸性或過堿性均可使之溶解。由以上這些方法處理電鍍廢水后形成的沉淀物,稱為電鍍污泥。
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電鍍污泥是電鍍行業(yè)廢水處理的“終態(tài)物”,里面含有大量銅、鎳、鉻、鐵、鋅等貴重金屬。 電鍍污泥主要來源于工業(yè)電鍍廠各種電鍍廢液和電解槽液通過液相化學(xué)處理后所產(chǎn)生的固體廢料,由于各電鍍廠家的生產(chǎn)工...
電鍍污泥的化學(xué)成份相當(dāng)復(fù)雜,主要含鉻、鐵、鎳、銅、鋅等重金屬化合物及可溶性鹽類,其中的含鉻化合物屬國(guó)家一級(jí)危險(xiǎn)廢物,如處理不當(dāng),對(duì)環(huán)境的危害很大,重金屬超過一定濃度都對(duì)人體有毒
電鍍污泥中主要含鉻、鐵、鎳、銅、鋅等重金屬化合物及其可溶性鹽類。
電鍍污泥的固化穩(wěn)定化技術(shù)是通過投加常見的固化劑如水泥、瀝青、玻璃、水玻璃等,與污泥加以混合進(jìn)行固化,使污泥內(nèi)的有害物質(zhì)封閉在固化體內(nèi)不被浸出,從而達(dá)到解除污染的目的。
電鍍污泥的固化穩(wěn)定化研究主要集中在固化塊體穩(wěn)定化過程的機(jī)理和微觀機(jī)制等方面。Roy等人以普通硅酸鹽水泥作為固化劑,系統(tǒng)地研究了含銅電鍍污泥與干擾物質(zhì)硝酸銅的加入對(duì)水泥水化產(chǎn)物長(zhǎng)期變化行為的影響,發(fā)現(xiàn)硝酸銅與含銅電鍍污泥對(duì)水泥水化產(chǎn)物的結(jié)晶性、孔隙度、重金屬的形態(tài)及pH值等微量化學(xué)和微結(jié)構(gòu)特征都有重要的影響,如固化體的pH值隨硝酸銅添加量的增加而呈明顯的下降趨勢(shì),孔隙度則隨硝酸銅添加量的增加而增大。Asavapisit等人研究了水泥和粉煤灰固化系統(tǒng)對(duì)電鍍污泥的固化作用,分析了固化體的抗壓強(qiáng)度、淋濾特性及微結(jié)構(gòu)等的變化特性,發(fā)現(xiàn)電鍍污泥能明顯降低兩系統(tǒng)最終固化塊體的抗壓強(qiáng)度,原因是覆蓋在膠凝材料表面上的電鍍污泥抑制了固化系統(tǒng)的水化作用,但粉煤灰的加入不僅能使這種抑制作用最小化,而且還能降低固化體中鉻的浸出率,原因可能是粉煤灰部分取代高堿度的水泥后,使混合系統(tǒng)的堿度降到了有利于重金屬氫氧化物穩(wěn)定化的水平。Sophia等人認(rèn)為,單一水泥處理電鍍污泥的抗壓強(qiáng)度優(yōu)于水泥和粉煤灰混合系統(tǒng),但只要水泥與粉煤灰的配比適宜,同樣能滿足對(duì)鉻的固化需要。而固化過程中粉煤灰的使用對(duì)銅的長(zhǎng)期穩(wěn)定性并無(wú)益處。
添加劑的使用能改善電鍍污泥的固化效果。在電鍍污泥的固化處置中,根據(jù)有害物質(zhì)的性質(zhì),加入適當(dāng)?shù)奶砑觿商岣吖袒Ч?,降低有害物質(zhì)的溶出率,節(jié)約水泥用量,增加固化塊強(qiáng)度。在以水泥為固化劑的固化法中使用的添加劑種類繁多,作用也不同,常見的有活性氧化鋁、硅酸鈉、硫酸鈣、碳酸鈉、活性谷殼灰等。
熱化學(xué)處理技術(shù)(如焚燒、離子電弧及微波等)是在高溫條件下對(duì)廢物進(jìn)行分解,使其中的某些劇毒成分毒性降低,實(shí)現(xiàn)快速、顯著地減容,并對(duì)廢物的有用成分加以利用。近年來,利用熱化學(xué)處理技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)危險(xiǎn)廢物電鍍污泥的預(yù)處理或安全處置正引起人們的重視。
有關(guān)電鍍污泥熱化學(xué)處理技術(shù)的研究中,以對(duì)在焚燒處理電鍍污泥過程中重金屬的遷移特性等問題的研究比較突出。Espinosa等人對(duì)電鍍污泥在爐內(nèi)焚燒過程的熱特性及其中重金屬的遷移規(guī)律進(jìn)行了研究,發(fā)現(xiàn)焚燒能有效富集電鍍污泥中的鉻,灰渣中鉻的殘留率高達(dá)99%以上,而在焚燒過程中,絕大部分污泥組分以CO2、H2O、SO2等形態(tài)散失,因此減容減重效果非常明顯,減重可達(dá)34%。Barros等人利用水泥回轉(zhuǎn)窯對(duì)混合焚燒電鍍污泥過程進(jìn)行了研究,分析了添加氯化物(KCl、NaCl等)對(duì)電鍍污泥中Cr2O3和NiO遷移規(guī)律的影響,認(rèn)為氯化物對(duì)Cr2O3和NiO在焚燒灰渣中的殘留情況幾乎沒有任何影響,焚燒過程中Cr2O3和NiO都能被有效地固化在焚燒殘?jiān)小偟热死霉苁綘t模擬焚燒爐研究電鍍污泥的熱處置特性時(shí),分析了鉻、鉛、鋅、銅等多種重金屬的遷移特性,認(rèn)為焚燒溫度在700℃以下時(shí),污泥中的水分、有機(jī)質(zhì)和揮發(fā)分就能被很好地去除,且高溫能有效抑制污泥中重金屬的浸出,但這種抑制對(duì)各種重金屬的影響各不相同,如鎳是不揮發(fā)性重金屬,在焚燒灰渣中的殘留率為100%,鉻在灰渣中的殘留率也高達(dá)97%以上,而鋅、銅、鉛的析出率則隨焚燒溫度的升高而有不同程度的增大。
在離子電弧、微波等其他熱化學(xué)處理研究方面,Ramachandran等人用直流等離子電弧在不同氣氛下對(duì)電鍍污泥進(jìn)行處理,并對(duì)處理后的殘?jiān)疤幚磉^程中產(chǎn)生的粉末進(jìn)行了研究,認(rèn)為此法在實(shí)現(xiàn)銅、鉻等有價(jià)金屬回收的同時(shí)可將殘?jiān)D(zhuǎn)化成穩(wěn)定的惰性熔渣。Gan等人通過微波輻射對(duì)電鍍污泥進(jìn)行了解毒和重金屬固化實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)微波輻射處理對(duì)電鍍污泥中重金屬離子的固化效果顯著,原因可能是在高溫干燥與電磁波的共同作用下,有利于重金屬離子同雙極聚合分子之間發(fā)生強(qiáng)烈的相互作用而結(jié)合在一起,而經(jīng)微波處理的電鍍污泥具有粒度細(xì)、比表面積高、易結(jié)團(tuán)等特性。
此外,熱化學(xué)處理有利于降低電鍍污泥中鉻的毒性。Ku等人研究了高溫?zé)崽幚黼婂兾勰噙^程中鉻的毒性價(jià)態(tài)變化,認(rèn)為高溫?zé)崽幚砟軐r6 轉(zhuǎn)化成Cr3 ,且溫度越高轉(zhuǎn)化效果越明顯;在經(jīng)高溫處理的電鍍污泥中,主要以Cr為主。Cheng等人將電鍍污泥與黏土的混合物分別在9000℃和1100℃的電爐中熱養(yǎng)護(hù)4h后,對(duì)其中鉻的價(jià)態(tài)進(jìn)行了分析,發(fā)現(xiàn)在經(jīng)900℃熱養(yǎng)護(hù)處理的混合物中,Cr6 占有絕對(duì)優(yōu)勢(shì),而經(jīng)1100℃熱養(yǎng)護(hù)處理的混合物中,鉻則主要以Cr3 存在。
(一)酸浸法和氨浸法
酸浸法是固體廢物浸出法中應(yīng)用最廣泛的一種方法,具體采用何種酸進(jìn)行浸取需根據(jù)固體廢物的性質(zhì)而定。對(duì)電鍍、鑄造、冶煉等工業(yè)廢物的處理而言,硫酸是一種最有效的浸取試劑,因其具有價(jià)格便宜、揮發(fā)性小、不易分解等特點(diǎn)而被廣泛使用。Silva等人以磷酸二異辛酯為萃取劑,對(duì)電鍍污泥進(jìn)行了硫酸浸取回收鎳、鋅的研究實(shí)驗(yàn)。Vegli等人的研究顯示,硫酸對(duì)銅、鎳的浸出率可達(dá)95%—100%,而在電解法回收過程中,二者的回收率也高達(dá)94%~99%。也可用其他酸性提取劑(如酸性硫脲)來浸取電鍍污泥中的重金屬。Paula等人利用廉價(jià)工業(yè)鹽酸浸取電鍍污泥中的鉻,浸取時(shí)將5mL工業(yè)鹽酸(純度為25. 8%,質(zhì)量濃度為113g/mL)添加到大約lg預(yù)制好的試樣中,然后在150r/min的搖床上振動(dòng)30min,鉻的浸出率高達(dá)97. 6%。
氨浸法提取金屬的技術(shù)雖然有一定的歷史,但與酸浸法相比,采用氨浸法處理電鍍污泥的研究報(bào)道相對(duì)較少,且以國(guó)內(nèi)研究報(bào)道居多。氨浸法一般采用氨水溶液作浸取劑,原因是氨水具有堿度適中、使用方便、可回收使用等優(yōu)點(diǎn)。采用氨絡(luò)合分組浸出一蒸氨一水解渣硫酸浸出一溶劑萃取一金屬鹽結(jié)晶回收工藝,可從電鍍污泥中回收絕大部分有價(jià)金屬,銅、鋅、鎳、鉻、鐵的總回收率分別大于93%、91%、88%、98%、99%。針對(duì)適于從氨浸液體系中分離銅的萃取劑難以選擇的問題,祝萬(wàn)鵬等人開發(fā)了一種名為N510的萃取劑,該萃取劑在煤油-H2SO4體系中能有效地回收電鍍污泥氨浸液中的Cu2 ,回收率高達(dá)99%。王浩東等人對(duì)氨浸法回收電鍍污泥中鎳的研究表明,含鎳污泥經(jīng)氧化焙燒后得焙砂,用NH3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為7%,CO2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%~7%的氨水對(duì)焙砂進(jìn)行充氧攪拌浸出,得到含Ni( NH3)4CO3的溶液,然后對(duì)此溶液進(jìn)行蒸發(fā)處理,使Ni( NH3)4CO3轉(zhuǎn)化為NiCO3·3Ni( OH)2,再于800℃煅燒即可得商品氧化鎳粉。
酸浸或氨浸處理電鍍污泥時(shí),有價(jià)金屬的總回收率及同其他雜質(zhì)分離的難易程度主要受浸取過程中有價(jià)金屬的浸出率和浸取液對(duì)有價(jià)金屬和雜質(zhì)的選擇性控制。酸浸法的主要特點(diǎn)是對(duì)銅、鋅、鎳等有價(jià)金屬的浸取效果較好,但對(duì)雜質(zhì)的選擇性較低,特別是對(duì)鉻、鐵等雜質(zhì)的選擇性較差;而氨浸法則對(duì)鉻、鐵等雜質(zhì)具有較高的選擇性,但對(duì)銅、鋅、鎳等的浸出率較低。
(二)生物浸取法
生物浸取法的主要原理是:利用化能自養(yǎng)型嗜酸性硫桿菌的生物產(chǎn)酸作用,將難溶性的重金屬?gòu)墓滔嗳艹龆M(jìn)入液相成為可溶性的金屬離子,再采用適當(dāng)?shù)姆椒◤慕∫褐屑右曰厥?,作用機(jī)理比較復(fù)雜,包括微生物的生長(zhǎng)代謝、吸附以及轉(zhuǎn)化等。就能查閱的文獻(xiàn)來看,利用生物浸取法來處理電鍍污泥的研究報(bào)道還比較少,原因是電鍍污泥中高含量的重金屬對(duì)微生物的毒害作用大大限制了該技術(shù)在這一領(lǐng)域的應(yīng)用。因此,如何降低電鍍污泥中高含量的重金屬對(duì)微生物的毒害作用,以及如何培養(yǎng)出適應(yīng)性強(qiáng)、治廢效率高的菌種,仍然是生物浸取法所面臨的一大難題,但也是解決該技術(shù)在該領(lǐng)域應(yīng)用的關(guān)鍵。
(三)熔煉法和焙燒浸取法
熔煉法處理電鍍污泥主要以回收其中的銅、鎳為目的。熔煉法以煤炭、焦炭為燃料和還原物質(zhì),輔料有鐵礦石、銅礦石、石灰石等。熔煉以銅為主的污泥時(shí),爐溫在1300℃以上,熔出的銅稱為冰銅;熔煉以鎳為主的污泥時(shí),爐溫在1455℃以上,熔出的鎳稱為粗鎳。冰銅和粗鎳可直接用電解法進(jìn)行分離回收。爐渣一般作建材原料。焙燒浸取法的原理是先利用高溫焙燒預(yù)處理污泥中的雜質(zhì),然后用酸、水等介質(zhì)提取焙燒產(chǎn)物中的有價(jià)金屬。用黃鐵礦廢料作酸化原料,將其與電鍍污泥混合后進(jìn)行焙燒,然后在室溫下用去離子水對(duì)焙燒產(chǎn)物進(jìn)行浸取分離,鋅、鎳、銅的回收率分別為60%、43%、50 %。
電鍍污泥的材料化技術(shù)是指利用電鍍污泥為原料或輔料生產(chǎn)建筑材料或其他材料的過程。
(一)制陶瓷材料
Ract開展了以電鍍污泥部分取代水泥原料生產(chǎn)水泥的實(shí)驗(yàn),認(rèn)為即使是含鉻電鍍污泥在原料中的加入量高達(dá)2%(干基質(zhì)量分?jǐn)?shù))的情況下,水泥燒結(jié)過程也能正常進(jìn)行,而且燒結(jié)產(chǎn)物中鉻的殘留率高達(dá)99. 9%。Magalhaes等人分析了影響電鍍污泥與黏土混合物燒制陶瓷的因素,認(rèn)為電鍍污泥的物化性質(zhì)、預(yù)制電鍍污泥與黏土混合物時(shí)的攪拌時(shí)間是決定陶瓷質(zhì)量?jī)?yōu)劣的主導(dǎo)因素,如原始電鍍污泥中重金屬的種類(如鋁、鋅、鎳等)和含量明顯地決定著電鍍污泥及其與黏土混合物的淋濾特性,而預(yù)制電鍍污泥與黏土混合物時(shí),劇烈或長(zhǎng)時(shí)間的攪拌作用則有利于混合物的均勻化和燒結(jié)反應(yīng)的進(jìn)行。此外,將電鍍污泥與海灘淤泥混合可燒制出達(dá)標(biāo)的陶粒。
(二)污泥鐵氧體化處理
由于電鍍污泥是電鍍廢水投加鐵鹽后調(diào)pH值及投加絮凝劑后發(fā)生沉淀的產(chǎn)物,故電鍍污泥中一般含有大量的鐵離子,尤其在含鉻廢水污泥中,采用適當(dāng)?shù)募夹g(shù)可使其變成復(fù)合鐵氧體,電鍍污泥中的鐵離子以及其他多種金屬離子被束縛在反尖晶石面型立方結(jié)構(gòu)的四氧化三鐵品格格點(diǎn)上,其晶體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,達(dá)到了消除二次污染的目的。
鐵氧體化分為干法和濕法兩種工藝,文獻(xiàn)利用上海電機(jī)廠、上海水泵廠產(chǎn)生的實(shí)際電鍍污泥為原料,通過濕法工藝合成了鐵黑產(chǎn)品,并以鐵黑顏料為原料開發(fā)了C43-31黑色醇酸漆、Y53-4-2鐵黑油性防銹漆等多項(xiàng)產(chǎn)品。隨后又在原來的基礎(chǔ)上開發(fā)了新型干法工藝,即在濕法合成鐵氧體后干法還原烘干,通過這一工藝,可以合成性能優(yōu)良的磁性探傷粉,而且具有工藝簡(jiǎn)單、成品率高、無(wú)二次污染、處理成本低等優(yōu)點(diǎn)。此外,經(jīng)電鍍污泥合成的鐵氧體還可以作為防電磁波的屏護(hù)罩,可以有效地吸收電磁波。
(三) 制作磁性材料
最適合制作磁性材料的含鉻污泥是由鐵氧體法產(chǎn)生的污泥。電解法和亞硫酸氫鈉法產(chǎn)生的污泥也可制作磁性材料。為了使制作的磁性材料具備較強(qiáng)的磁性,在采用鐵氧體法時(shí),一定要控制好硫酸亞鐵的加入量、加空氣的程度、加溫轉(zhuǎn)化的溫度,同時(shí)要將沉渣中的硫酸鈉洗脫干凈。國(guó)內(nèi)利用含鉻污泥制作磁性材料鐵淦氧,制成了MX - 400中波天線磁棒——一種錳鋅鐵氧體。在該磁性材料中,Cr2O3以含量不大于4%的雜質(zhì)摻人,其主要成分是Fe2O3、MnCO3和ZnO。4種物質(zhì)按一定比例混合球磨預(yù)燒再球磨壓形,再在1290~1300℃下進(jìn)行燒結(jié)。該磁棒主要參數(shù)磁導(dǎo)率及Q值均好。根據(jù)資料,有人還用氧鐵體沉淀制成了MX -2000磁棒。制作磁性材料的困難在于污泥成分很不固定,每次制作前都要求沉渣進(jìn)行分析,再調(diào)整材料成分,否則產(chǎn)品質(zhì)量難以保證,給生產(chǎn)帶來一些麻煩。
電鍍污泥進(jìn)行堆肥化處理的研究還不多見,文獻(xiàn)對(duì)來源于某廠電鍍車間的含鉻污泥進(jìn)行堆肥化處理,經(jīng)過24天的堆肥處理可以使污泥中Cr6 含量由原來的4. 060mg降至0.028mg,使大部分重金屬固化,大大降低了其毒性,通過堆肥后污泥施用于花卉的盆栽試驗(yàn),顯示了較好的生長(zhǎng)響應(yīng),并且避開了人類食物鏈,為含鉻污泥的處理及其資源化開辟了一條新路。但我國(guó)電鍍污泥一般重金屬含量較高,性質(zhì)復(fù)雜,采用堆肥處理后的污泥農(nóng)用仍有一定的難度和風(fēng)險(xiǎn),加上堆肥周期長(zhǎng)、程序復(fù)雜,也限制了電鍍污泥的堆肥化處理研究。
燒磚法是真正能夠大量消納污泥而且能夠得以維持的電鍍污泥處置和利用方法。將電鍍污泥與黏土按一定比例制成紅磚和青磚,對(duì)樣品磚進(jìn)行浸出實(shí)驗(yàn)的結(jié)果表明,青磚浸出液中無(wú)Cr6 檢出,是安全可行的,但要采用合適的配比,否則其他金屬的濃度可能超過國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。在日本還有將電鍍污泥摻入爐渣中制造爐渣磚。我國(guó)已比較廣泛地應(yīng)用這些技術(shù),特別是將電鍍污泥摻入黏土中燒磚,但由于燒磚過程要破壞大量土地,因此從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看應(yīng)尋找新的電鍍污泥處置方法。
電鍍污泥的處理一直是國(guó)內(nèi)外的研究重點(diǎn),雖然有關(guān)人員在該領(lǐng)域已經(jīng)開展r很多研究并取得了一定成果,但仍存在許多急需解決的問題,如傳統(tǒng)的以水泥為主的固化技術(shù)、以回收有價(jià)金屬為目的的浸取法存在對(duì)環(huán)境二次污染的風(fēng)險(xiǎn)等,要解決這些問題必須采取新的研究途徑。近年來,利用熱化學(xué)處理技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)電鍍污泥的預(yù)處理或安全處置為未來電鍍污泥的處理提供了更廣闊的發(fā)展空間和前景。新近的研究顯示,熱化學(xué)處理技術(shù)在電鍍污泥的減量化、資源化及無(wú)害化方面都有明顯的優(yōu)勢(shì),因此,必將成為未來電鍍污泥處理領(lǐng)域的一個(gè)重要研究方向。
然而,由于熱化學(xué)處理技術(shù)在電鍍污泥處理方面的應(yīng)用與研究還比較少,許多問題還需進(jìn)一步探索,如對(duì)熱化學(xué)處理電鍍污泥過程中重金屬的遷移特性、重金屬在灰渣中的殘留特性、熱化學(xué)處理過程中重金屬的析出特性及蒸發(fā)特性等都需要深入研究。
今后有關(guān)電鍍污泥處理方法和技術(shù)的發(fā)展主要集中在以下幾個(gè)方面:
(1)電鍍污泥的資源化利用,將電鍍污泥加工成各類工業(yè)原料,通過這一途徑真正做到廢物利用,極大減少對(duì)環(huán)境的危害。
(2)利用化學(xué)方法處理電鍍污泥,并回收利用部分有用重金屬。這種方法能以高品質(zhì)的金屬單質(zhì)或高品位的化工試劑加以回收,經(jīng)濟(jì)效益十分可觀。所以化學(xué)方法處理電鍍污泥技術(shù)的改進(jìn)和優(yōu)化將成為今后研究的熱點(diǎn)。
(3)生物技術(shù)在環(huán)境污染治理方面已展示了強(qiáng)大的優(yōu)勢(shì),利用生物技術(shù)去除城市污水、污泥中的重金屬已取得可喜的研究成果,生物方法將為電鍍污泥處理提供新的發(fā)展方向。 2100433B
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電鍍工業(yè)園電鍍污泥資源化利用研究 引言:電鍍?cè)诠I(yè)生產(chǎn)中具有重要的作用 ,但電鍍過程產(chǎn)生的三大污染物——電鍍廢水、 電鍍廢氣和電鍍污泥嚴(yán)重污染環(huán)境而受到關(guān)注。 由于電鍍廢水中重金屬都轉(zhuǎn)移到電鍍污泥 中 , 因此 , 電鍍污泥的危害要比廢水的危害還大。 重慶阿波羅公司鳳凰電鍍工業(yè)園屬重慶市集中電鍍加工區(qū) ,目前工業(yè)園區(qū)存在電鍍污 泥治理不達(dá)標(biāo) ,資源、能源消耗量大 ,浪費(fèi)嚴(yán)重等問題。因此 ,徹底消除工業(yè)園區(qū)存在的電 鍍污泥處理問題具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。 對(duì)此 ,本文以重慶阿波羅公司鳳凰電鍍工業(yè)園電鍍廠的電鍍污泥作為研究對(duì)象 ,對(duì)電 鍍污泥處理過程進(jìn)行實(shí)地調(diào)查 , 采樣分析 , 全面系統(tǒng)的了解電鍍污泥的基本性質(zhì) , 并進(jìn)行深 入細(xì)致的綜合研究。 論文介紹了電鍍污泥資源化研究的重要性 , 綜述了國(guó)內(nèi)外電鍍污泥處理及其資源化的 發(fā)展現(xiàn)狀。實(shí)測(cè)了重慶市鳳凰電鍍工業(yè)園電鍍污泥特征 ,主要成分為 :C
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? 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net ? 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net ? 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net ? 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights r
2019年10月18日,《電鍍污泥處理處置—分類》發(fā)布。
2020年9月1日,《電鍍污泥處理處置—分類》實(shí)施。
2019年10月18日,《電鍍污泥處理處置―分類》發(fā)布。
2020年9月1日,《電鍍污泥處理處置―分類》實(shí)施。
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電鍍工業(yè)產(chǎn)生大量的含Cu, Ni,Zn,Cr, Fe等重金屬的電鍍污泥,由于電鍍生產(chǎn)工藝、鍍件種類、廢水處理工藝的不同而各有差異,成分十分復(fù)雜。電鍍污泥對(duì)環(huán)境和人體健康造成的危害已經(jīng)引起人們的極大關(guān)注,電鍍污泥含有多種金屬成分,其品位往往高于金屬富礦石,性質(zhì)復(fù)雜是國(guó)內(nèi)外公認(rèn)的公害之一,但其本身也是一種廉價(jià)的二次可再生資源。目前主要通過污泥的固化穩(wěn)定化及其資源化利用等方法達(dá)到無(wú)害化處理的目的。固化/穩(wěn)定化主要是加入一些固化劑以固化污染源。電鍍污泥的資源化利用近年來的研究方向和資源化利用方法則比較多,如:回收電鍍污泥中的有用金屬,堆肥農(nóng)用或加工成工業(yè)原料這類方法在消除電鍍污泥危害的同時(shí)也能獲得一定的經(jīng)濟(jì)收益,因此污泥的資源化利用及其相關(guān)技術(shù)將成為含重金屬污泥處理技術(shù)的研究重點(diǎn)。
我國(guó)電鍍廠點(diǎn)多、小而分散,生產(chǎn)技術(shù)落后。目前,用化學(xué)沉淀法處理電鍍廢水是最為簡(jiǎn)單有效的方法,為大多數(shù)電鍍廠所采用,產(chǎn)泥率一般為2.2×10-3左右。按照對(duì)電鍍廢水處理方式的不同,可將電鍍污泥分為混合污泥和分質(zhì)污泥兩大類:前者是將不同種類的電鍍廢水混合在一起進(jìn)行處理而形成的污泥,后者是將不同種類的電鍍廢水分別處理而形成的污泥,如含鉻污泥、含銅污泥、含鎳污泥、含鋅污泥等。根據(jù)電鍍廢水處理的條件不同,電鍍污泥主要分為鉻系污泥和非鉻系污泥兩種:前者除含鉻外尚含鐵、鋅、鎳、銅等金屬的氫氧化物,而后者不含鉻,主要成分則為鐵、鋅、鎳、銅等金屬的氫氧化物。但實(shí)際上大多數(shù)電鍍小企業(yè)的廢水經(jīng)過處理后得到的多是混合污泥。目前針對(duì)電鍍污泥的治理和資源化利用也是以混合污泥為主要對(duì)象。
銅的浸出
浸出是溶劑選擇性地溶解固體廢物中的某中目的組分,使該組分進(jìn)入溶液中而達(dá)到與廢物中其他組分相分離的工藝過程。
含銅電鍍污泥經(jīng)過一定的預(yù)處理后,采用氨水、硫酸或生物法浸出其中的銅。
氨水浸出選擇性好,但氨水具有刺激性氣味,對(duì)浸出裝置密封性要求較高,而且當(dāng)NH3的濃度大于18%時(shí),氨水的揮發(fā)較多,造成氨水的損失及操作環(huán)境的惡化。硫酸浸出反應(yīng)時(shí)間較短,效率較高,但硫酸具有較強(qiáng)的腐蝕性,對(duì)反應(yīng)器防腐要求較高。生物法浸出成本很低,但反應(yīng)時(shí)間很長(zhǎng),一般需要20天以上,因此需要更大的反應(yīng)器容積。采取哪種浸出方式要根據(jù)污泥的來確定。
①氨水浸出法
氨水浸出常用于含金屬銅等金屬及其氧化物的廢物的浸出,屬于金屬電化學(xué)腐蝕過程。由于銅能與氨形成穩(wěn)定的可溶性絡(luò)合物,擴(kuò)大了銅離子在浸出液中的穩(wěn)定區(qū),降低了銅的還原電位,使其較易轉(zhuǎn)入浸液中。氨浸銅及其礦物的主要反應(yīng)為:
②酸浸直接法
酸浸出法主要是利用硫酸等常用酸浸出含銅污泥以及銅礦,并將其中的銅等金屬以離子形式浸取到溶液中。其原理主要是利用酸堿及酸鹽反應(yīng)。
酸浸銅及銅礦的主要反應(yīng)如下:
③生物浸出法
生物法浸出電鍍污泥中的銅雖然未見研究報(bào)道,但對(duì)含銅礦石的生物法浸出己經(jīng)進(jìn)行了大量的研究,并在生產(chǎn)實(shí)踐中有所應(yīng)用。含銅礦石有很大部分是以CuS的形式存在的,電鍍行業(yè)處理廢水部分采用Na2S沉淀法同樣產(chǎn)生CuS形式的沉淀,這種相似性對(duì)于電鍍污泥進(jìn)行生物法浸出有很大借鑒意義。而且微生物通過生命活動(dòng)中使周圍環(huán)境的pH值降低,電鍍污泥的酸浸出就是依靠降低pH值來實(shí)現(xiàn)的。江西德興銅礦于1981年與中國(guó)科學(xué)院微生物研究所合作,進(jìn)行了細(xì)菌培養(yǎng)及細(xì)菌搖瓶試驗(yàn),結(jié)果表明:含銅品位為0.117%,粒度為-0.076mm占90%的礦石,浸出2個(gè)月,浸出率可達(dá)55%。1985年又進(jìn)行了1000噸級(jí)的工業(yè)試驗(yàn),現(xiàn)己實(shí)現(xiàn)了大規(guī)模生產(chǎn)。實(shí)踐表明,微生物浸礦技術(shù)工藝簡(jiǎn)單、投資少、生產(chǎn)成本低,可有效開采和充分利用低品位礦產(chǎn)資源,同時(shí)有利于環(huán)境保護(hù),具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。隨著生物浸礦技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用,對(duì)浸礦微生物的研究也得到了長(zhǎng)足的發(fā)展。已從最初的發(fā)現(xiàn)到基本掌握了其生理特性、浸礦機(jī)制、培養(yǎng)基浸出溫度和浸出酸度等因素對(duì)細(xì)菌生長(zhǎng)、浸出的影響規(guī)律,初步實(shí)現(xiàn)了對(duì)浸礦微生物的監(jiān)控。
結(jié)語(yǔ)
電鍍污泥采用本文工藝處理,可以回收大部分的銅,同時(shí)也使污泥中的有害成分在堆放期間向土壤和水體的遷移擴(kuò)散得到有效控制,可產(chǎn)生明顯的社會(huì)效益和一定的經(jīng)濟(jì)效益。