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電鍍清潔生產(chǎn) 電鍍?nèi)龔U及其治理

   2020-09-01 互聯(lián)網(wǎng)中國(guó)鑄造網(wǎng)16640
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    中國(guó)鑄造網(wǎng):電鍍生產(chǎn)過(guò)程中所產(chǎn)生的廢水、廢氣、廢渣,被簡(jiǎn)稱(chēng)為三廢。

    (1)廢水

    電鍍生產(chǎn)過(guò)程中的廢水,是排放量最大和對(duì)環(huán)境有最直接影響的污辣物。由于電鍍過(guò)程流程長(zhǎng),涉及的工序多,而每道工序又都要用到各種飪學(xué)品,每道工序又都必須清洗干凈才能進(jìn)入下道工序。這樣使得電鍍廢琳不僅是量大,而且成分復(fù)雜,往往是含有多種有害物質(zhì),直接排放肯定會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。有些還是長(zhǎng)期的和難以消除的,比如,各種重金屬寓子,在水體中會(huì)積累,在人體內(nèi)也會(huì)發(fā)生積累,一旦達(dá)到一定濃度,就會(huì)發(fā)生危害,而一旦發(fā)生危害,就難以排除。日本20世紀(jì)70年代,因?yàn)橹亟饘冁k造成水稻污染,周邊的人食了那里的大米,飲用了那里的水,結(jié)果發(fā)生了一種叫疼痛病的怪病,病人的渾身都痛,且骨頭發(fā)脆,很容易折斷。就連那里的貓也因?yàn)橥裙钦蹟喽?jīng)常掉到河里,被說(shuō)成是“自殺貓”。從此之后,鍍鎘成了嚴(yán)加限制使用的鍍種。

    電鍍涉及的重金屬離子還包括鉻、鎳、銅、鋅、鉛、錫等,這些物質(zhì)對(duì)人體的危害可見(jiàn)下表。

污染

    除了重金屬外,水中的酸或堿、水中的各種有機(jī)物和表面活性劑等都對(duì)環(huán)境構(gòu)成嚴(yán)重威脅。

    (2)廢氣

    電鍍過(guò)程中產(chǎn)生的廢氣主要是前處理過(guò)程中的各種酸霧、堿霧和加熱的蒸汽。再就是電鍍過(guò)程中的陰極析氣帶出的含有鍍液沫的析出氣體。

    各種酸堿霧主要是對(duì)操作環(huán)境造成污染,直接危害生產(chǎn)工人的皮膚和鼻咽部。有些對(duì)周邊的環(huán)境也會(huì)造成污染,使樹(shù)木枯死。電鍍析出的氣體以鍍鉻最為嚴(yán)重,因?yàn)殄冦t的電流效率只有12%左右,大量的析氫使鍍鉻時(shí)的酪酸霧成為嚴(yán)重的污染物。現(xiàn)在開(kāi)展的三價(jià)鉻鍍技術(shù)推廣和代鉻鍍層的研發(fā),都是為了最終取消鍍鉻這一特別的鍍種。

    氰化物鍍種,如氰化鍍銅、氰化鍍鋅、氰化鍍銀等的析出氣體都是有毒的。在有取代技術(shù)和工藝的時(shí)候,都應(yīng)該實(shí)行無(wú)氰電鍍工藝。

    (3)廢渣

    電鍍生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的廢渣主要是廢水處理后在分離沉淀池沉淀的含重金屬鹽的污泥。電鍍生產(chǎn)過(guò)程中的直接廢渣則包括陽(yáng)極泥、鍍缸底腳、度棄掛具、扎絲、磨光粉塵等可回收垃圾。

    沉淀污泥因?yàn)楹卸喾N金屬離子的鹽類(lèi),處理起來(lái)比較麻煩。

    電鍍?nèi)龔U的治理

    (1)廢水的治理

    電鍍排放的“三廢”中,廢水的量是最大的,同時(shí)也是對(duì)環(huán)境污染最為嚴(yán)重的排放物。

    理想的電鍍廢水治理模式是電鍍污水的零排放系統(tǒng)。但是,這種模式至今都沒(méi)有能夠得到普及和推廣,究其原因,是電鍍用水量太大,并且水體中的污染物又太多而復(fù)雜,要想分流治理,成本將很高。電鍍實(shí)現(xiàn)零排放的另一個(gè)困難是對(duì)水質(zhì)的要求較高,回用水如果不能完恢復(fù)到初始狀態(tài),除了用于前處理的清洗外,在電鍍件的清洗中是不能用的,因?yàn)槟菚?huì)給槽液和電鍍件表面質(zhì)量都構(gòu)成危險(xiǎn)。而要使回用水恢復(fù)到初始狀態(tài),以現(xiàn)在的水處理技術(shù),成本還是太高。因此,至今只有非常單一或?qū)I(yè)的極少數(shù)電鍍生產(chǎn)線(xiàn),用到了零排放技術(shù)。但是,這種模式是電鍍廢水處理的發(fā)展方向,隨著水處理技術(shù)的進(jìn)步和成本的降低,尤其是通過(guò)回收水中的有色金屬來(lái)補(bǔ)償水處理費(fèi)用,這種技術(shù)終將會(huì)普及起來(lái)。

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    電鍍廢水處理的方法有許多種,首先要求在電鍍現(xiàn)場(chǎng)對(duì)排放水要進(jìn)行分流收集和分別處理,這樣可以提高處理的效率和效果。對(duì)廢水進(jìn)行處理的同時(shí),還要對(duì)廢水中的金屬離子加以回收利用,特別是像貴重金屬的回收,已經(jīng)引起電鍍業(yè)界的重視。很多鍍金銀的電鍍企業(yè)都已經(jīng)建立起槽邊回收系統(tǒng),在排放前就將回收水和清洗水中的金或銀進(jìn)行了回收。

    但是對(duì)鎳的回收,以往都沒(méi)有引起應(yīng)有的重視。金屬鎳作為重要的工業(yè)資源,曾經(jīng)是西方國(guó)家對(duì)我國(guó)禁運(yùn)的戰(zhàn)略物資,現(xiàn)在也一直屬于供應(yīng)緊張的戰(zhàn)略資源。改革開(kāi)放以來(lái),我們雖然可以在國(guó)際上采購(gòu)到金屬鎳,但其價(jià)格是越來(lái)越高。我國(guó)屬于鎳資源相對(duì)貧乏的國(guó)家,而無(wú)論是在電鍍,還是其他工業(yè)中,鎳的用量都非常大,更不要說(shuō)在不銹鋼等行業(yè)中也需要用到鎳資源。因此節(jié)約使用鎳資源有著重要的意義。

    對(duì)排放水中鎳離子,通??梢杂秒x子交換法、反滲透法和電滲析等方法加以回收。但是,離子交換法的處理濃度不能太高,當(dāng)廢水中鎳離子濃度超過(guò)200mg/L時(shí),就不宜采用。比較適用的方法為反滲透法。

    反滲透法是一種膜分離技術(shù),這種技術(shù)實(shí)際上是仿生學(xué)的成果。人們很早就知道腸衣和膀胱膜等能夠分離食鹽和水,這種透過(guò)膜將鹽和水分離的現(xiàn)象被稱(chēng)為滲透現(xiàn)象。這種膜被叫做半透膜,最先利用這一原理的技術(shù)是海水的淡化。1953年由Reid提出用這個(gè)方法淡化海水,到1960年美國(guó)加利福尼亞大學(xué)的Loeb開(kāi)發(fā)出實(shí)用的半透膜,這一方法得以進(jìn)入實(shí)用階段.

    利用反滲透法處理廢水的原理是用隔膜將電鍍廢水與清水隔開(kāi),在廢水一側(cè)加上一個(gè)大于滲透壓的壓力,則廢水中的水分子會(huì)逆向透過(guò)膜層透過(guò)到清水一側(cè)。含鎳廢水在高壓泵的作用下,鎳鹽被膜截留而只讓水通過(guò),這樣不斷持續(xù),便可以達(dá)到分離出鎳鹽和凈化清洗水的目的。其作用原理見(jiàn)圖1。

技術(shù)

    反滲透膜有好幾種,主要醋酸纖維膜,可以根據(jù)需要制成管式、卷式和空心纖維式三種。

    醋酸纖維膜主要由醋酸纖維、甲酰胺和丙酮三種材料合成。甲酰胺起成孔作用,丙酮為溶劑。卷式醋酸纖維反滲透元件是將半透膜、導(dǎo)流層、隔網(wǎng)按一定排列黏合成后卷在有排孔的中空管上,形成反滲透器件。廢水從一端進(jìn)入隔網(wǎng)層,在經(jīng)過(guò)隔網(wǎng)時(shí),在外界下一部分水通過(guò)半透膜的孔滲透到導(dǎo)流層內(nèi),再順導(dǎo)流層的水管流到中心管的排孔,經(jīng)中心管排出。被阻隔的部分為濃縮了的含鎳鹽溶液,可以經(jīng)分析后投入電鑄槽回用,或用作電解精煉為金屬鎳。

    (2)混合廢水的處理

    現(xiàn)在新建的電鍍企業(yè)的水處理一般都會(huì)采用分流分類(lèi)的治理模式。但是一些老企業(yè)和小型電鍍廠(chǎng),其廢水的量和所含廢棄物也相對(duì)少一些,沒(méi)有必要對(duì)廢水進(jìn)行分流和分類(lèi)收集,而是可以采取混合廢水的處理方法,這樣可以縮短水處理流程,方便廢水的回用。

    混合廢水處理可以簡(jiǎn)化處理流程,提高水的回用率。其廢水處理和回用的流程參見(jiàn)圖2。

    電鍍混合廢水首先進(jìn)入調(diào)節(jié)池,加入硫酸亞鐵等還原劑對(duì)廢水中高價(jià)金屬離子進(jìn)行還原,以利后續(xù)的沉淀處理。還原處理后的廢水用泵抽人反應(yīng)池,加入石灰等堿類(lèi),使金屬離子生成氫氧化物,然后用泵抽至固液分離池沉淀,經(jīng)充分沉淀后,分離室內(nèi)的水可以抽入回用水凈化槽,經(jīng)調(diào)整pH值至7以后進(jìn)入電鑄清洗供水系統(tǒng)。

    沉淀室中的污泥可進(jìn)入脫水過(guò)程。脫下的水可進(jìn)入反應(yīng)室回用。剩余的污泥中各種金屬的氫氧化物,可以交環(huán)保部門(mén)做進(jìn)一步的處理。這種進(jìn)一步的處理包括再利用,或集中深埋。

    對(duì)于不同的電鍍廢水可以采用物理法、化學(xué)法、電化學(xué)法、離子交換法、膜分離法等進(jìn)行處理。對(duì)于要求回用的水可以根據(jù)情況采用上述幾種方法的組合進(jìn)行處理,因?yàn)檫@些方法各有千秋,適合處理不同含量的廢水。處理方法的選擇還要考慮企業(yè)的實(shí)際情況,包括投資能力和長(zhǎng)遠(yuǎn)的規(guī)劃情況。在達(dá)標(biāo)的前提下,要以操作簡(jiǎn)便、成本低和易于升級(jí)換代為好。

    (3)廢氣的治理

    對(duì)于電鍍生產(chǎn)過(guò)程中含有粉塵的廢氣,一般采用噴淋除塵法。這是利用噴淋塔對(duì)通過(guò)的含粉塵廢氣進(jìn)行除塵處理。效果最好的是過(guò)濾法,但這種方法只適合于粉塵含量低,且顆粒細(xì)小的粉塵。也有采用機(jī)械除塵法的,這種方法適合于粗粒和量大的粉塵,是利用重力、慣性或離心的方法來(lái)將粉塵從空氣中分離出來(lái),但這種方法的效果要差一些。

    對(duì)于電鍍前處理和電鍍過(guò)程中產(chǎn)生的酸霧的治理,現(xiàn)在常用的方法首先是抑制現(xiàn)場(chǎng)的排放量。這就是利用各種酸霧抑制劑技術(shù),在酸洗槽或鍍槽(主要是鍍鉻)中加入酸霧抑制劑,可以大大地降低酸霧的排放量,比如,鍍鉻在采用了鉻霧抑制后,現(xiàn)場(chǎng)幾乎沒(méi)有鉻霧排出,即使有排出,也已經(jīng)很稀薄了,再經(jīng)噴淋吸收處理,就可以基本將鉻霧的影響消除。

    廢氣的治理主要是采用各種噴淋處理法。常用的噴淋塔有以下幾種:

    ①?lài)娏芩?。噴淋塔的原理是讓通過(guò)抽風(fēng)系統(tǒng)排出的酸霧。經(jīng)過(guò)管道由塔的下方進(jìn)入塔內(nèi),而中和用的堿水從塔頂部向下分級(jí)噴淋。堿水要形成大小合適的液滴,以充分與上行的酸霧接觸而發(fā)生中和反應(yīng)。氣體在噴淋塔橫截面上的平均流速一般為0.5~1.5m/s,并稱(chēng)這種平均流速為空塔速度。氣流在通過(guò)篩板等塔內(nèi)構(gòu)件時(shí)會(huì)受到一定阻力,這種阻力的大小以Pa為單位。

    噴淋塔的優(yōu)點(diǎn)是阻力小,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,塔內(nèi)無(wú)運(yùn)動(dòng)部件,但吸收率不高,適合于有害氣體濃度低和處理的氣體量不大的情況。

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    ②填料塔。填料塔是在噴淋塔的基礎(chǔ)上改進(jìn)而得的設(shè)備,在塔內(nèi)填充適當(dāng)?shù)奶盍暇统蔀榱颂盍纤?。放入填料的目的是增加氣液的接觸面積,當(dāng)吸收液從上往下噴淋時(shí),沿填料表面下降而濕潤(rùn)了填料,氣體則上升通過(guò)填料表面而與液體接觸進(jìn)行中和反應(yīng)。

    填料可以是實(shí)體也可以是網(wǎng)狀體。常用的實(shí)體填料有瓷質(zhì)小環(huán)和波紋填料等。填料的置入除了支承板上的前幾層用整砌法放置外,其他層是用隨意堆放的方法。填料塔的空塔速度一般是0.5~1.5m/s,每米填料層的阻力一般為400~600Pa。填料塔結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,阻力小,是目前用得較多的一種凈化氣體的方法。

    ③浮球塔。浮球塔的原理是在塔內(nèi)的篩板上放置一定數(shù)量的小球。氣流通過(guò)篩板時(shí),小球在氣流的沖擊下浮動(dòng)旋轉(zhuǎn),并互相碰撞,同是吸收從上往下噴淋的中和水,使通過(guò)球面的氣體與之反應(yīng),使氣中混入的酸霧被吸收。由于球面的液體不斷更新,氣體不斷向上排放,使過(guò)程得以連續(xù)進(jìn)行。這種小球通常是以聚乙烯或聚丙烯制作,直徑為25~38mm。浮球塔的空塔速度為2~6m/s,每段塔的阻力為400~1600Pa。

    浮球塔的特點(diǎn)是風(fēng)速高,處理能力大,體積小,吸收效率高。缺點(diǎn)是隨著小球的運(yùn)動(dòng),有一定程度的返混,并且在塔內(nèi)段數(shù)多時(shí)阻力較大。

    ④篩板塔。篩板塔也叫做泡沫塔。這時(shí)因?yàn)檫@種噴淋塔的特點(diǎn)是在每層篩板上保持有一定厚度的中和液,中和液由上向下噴淋在每一個(gè)篩板上形成一定液位的水池后,再溢出流往下一層篩板。篩板上有一些可以讓氣體通過(guò)的小孔,氣體從孔中進(jìn)入溶液后生成許多小泡,使氣液發(fā)生中和反應(yīng),達(dá)到凈化氣體的效果。

    篩板上的液體要保持在約30mm左右??账俣葹閘.0~3.5m/s。隨氣流速度的不同,篩板上的液層呈現(xiàn)不同的氣液混合狀態(tài)。當(dāng)出現(xiàn)大量泡沫時(shí),氣液有最大的接觸面積,這時(shí)的效果是最好的。為了能達(dá)到這種泡沫狀態(tài),篩板的開(kāi)孔率為10%~l8%,孔徑為3~8mm。篩孔過(guò)小,不僅加工困難,而且容易堵塞。過(guò)大,則液面難以保持,也不利于生成氣泡。同時(shí)篩板的安裝也一定要保持水平,以有利于液面高度的均勻,提高吸收效率。

    篩板塔的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備簡(jiǎn)單,吸收率高。它的缺點(diǎn)是篩孔容易堵塞,操作不穩(wěn)定,只適用于氣液負(fù)荷波動(dòng)不大的場(chǎng)合,并且在氣體流量較大時(shí),這種方法的成本較低。

    (4)廢渣的治理

    這里所說(shuō)的電鍍廢渣的主要是水處理過(guò)程中沉淀下來(lái)的金屬鹽污泥。目前這種污泥的處理是集中起來(lái)由環(huán)境保護(hù)部門(mén)指定的單位收走。或深埋,或用于進(jìn)一步的分解提煉,再將已經(jīng)沒(méi)有重金屬危害的殘?jiān)瞥山ú牡瓤稍倮玫牟牧稀?

    

    

 
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