探討電鍍污泥處理方法以及發(fā)展趨勢
【www.u2pu.com南京純水設(shè)備】本文闡述了電鍍污泥的市場規(guī)模與經(jīng)濟效益、電鍍污泥的性質(zhì)與危害，從電鍍污泥的減量化、資源化、無害化角度概括了電鍍污泥處置工藝，對比了資源化處置電鍍污泥的優(yōu)缺點，并對資源化處置電鍍污泥的技術(shù)進行分析與預(yù)測。
1 電鍍污泥的市場規(guī)模
1.1 電鍍污泥的產(chǎn)生量
在電鍍工藝中，會采用包括銅、鋅、鎳、鉻等多種重金屬，電鍍后，其中金屬會進入了電鍍廢水?，F(xiàn)階段對電鍍廢水的處理，一般是物理法、化學(xué)法和生物法。南京純水設(shè)備其中化學(xué)法是目前國內(nèi)外應(yīng)用普遍的，據(jù)報道,我國約有 41%的電鍍廠采用化學(xué)法處理電鍍廢水。
我國約有 15000 家電鍍生產(chǎn)企業(yè)，有 3 億 m2電鍍面積生產(chǎn)能力，每年排放約 40 億 m3 電鍍廢水，廢水產(chǎn)生約 1000 萬 t 電鍍污泥。
1.2 電鍍污泥的經(jīng)濟效益
電鍍污泥中通常含有 3%～5%鉻、2%～4%鎳、1%～2%銅、1%～2%鋅和 80%水。品位遠高于金屬富礦石，具有很高的經(jīng)濟效益。以鎳為例：一般鎳礦石，當(dāng)含量達到 2%的鎳時就具備了開采條件，而一般電鍍污泥中鎳含量為 2%~4%，可見電鍍污泥的金屬回收利用價值很高。例如：假設(shè)某危廢處置企業(yè)每年處置含銅電鍍污泥 20 萬 t，銅含量平均在 2%，按照銅回收率 98%，回收銅金屬價格30000 元/t，污泥處置費是 2000 元/t，那么一年的總收入是：5.2 億元。那么全國 1000t 的電鍍污泥，僅銅的資源化總值是：260 億元，由此可見，電鍍污泥資源化的經(jīng)濟效益是很可觀的。
2 電鍍污泥的性質(zhì)與危害
電鍍污泥含有銅、鎳、鉻和鐵等多種金屬，成分很復(fù)雜，有些具有電鍍污泥還含有大量的污染物等。但電鍍污泥中重金屬等有害物質(zhì)性質(zhì)不穩(wěn)定，在環(huán)境中會遷移性，導(dǎo)致生物體內(nèi)積累，重金屬在外部環(huán)境作用下會流入環(huán)境，分布在水體、大氣和土壤中，最終進入食物鏈，造成全生態(tài)系統(tǒng)的污染。
3 電鍍污泥的處置方法
3.1 電鍍污泥的減量化處理
電鍍污泥是來源電鍍廢水，作為電鍍污泥的產(chǎn)生單位，要想實現(xiàn)電鍍污泥的減量化，主要有三個辦法：
一是采用更先進的、更環(huán)保的電鍍工藝，做到電鍍廢水減量或電鍍廢水中的金屬大化利用。
二是實現(xiàn)電鍍廢水的分流，需將不同電鍍工藝（電鍍銅、電鍍鎳、電鍍鋅等）產(chǎn)生的廢水分開存儲與處理，一方面可提升電鍍污泥中的金屬品味，提高附加值；另一方面降低電鍍污泥的處理難度。
三是采用節(jié)能減排技術(shù)，實現(xiàn)出廠的電鍍污泥含水率降低，減少電鍍污泥的總量，減輕了電鍍污泥的存儲、運輸風(fēng)險和下游危廢處置企業(yè)的處置壓力。
3.2 電鍍污泥的資源化處理
3.2.1火法處理技術(shù)
火法熔煉前，電鍍污泥要先進行烘干等前處理，有時為了提高熔煉效率，通過添加目標(biāo)金屬來提高污泥中的金屬含量，加入鐵礦石、石英石、石灰石等作為熔煉輔料，以煤炭、焦碳為燃料，并以碳和煤燃燒過程產(chǎn)生的一氧化碳為還原物，在電鍍污泥火法熔煉中，添加劑的種類與用量等因素對工藝影響較大。由于電鍍污泥含有大量水，熱值低，同時金屬含量相對較少且金屬種類多等特點，所以火法熔煉在處理電鍍污泥會存在能耗高、金屬回收單一且回收率不高、煙氣難以處理達標(biāo)等缺點。
3.2.2濕法處理技術(shù)
電鍍污泥濕法提取重金屬是添加化學(xué)試劑將電鍍污泥浸出與分離。南京實驗室純水設(shè)備其前提是將重金屬從電鍍污泥中浸出并在溶液中穩(wěn)定存在，電鍍污泥的處理主要有酸浸和氨浸兩種工藝。
3．2．2．1 酸浸
以硫酸為浸出劑，研究電鍍污泥中銅和鎳的浸出率，從不同的酸加入量考察了對銅和鎳浸出效果的影響，實驗結(jié)果表明，加入 10%硫酸，振蕩 0.5h 后，污泥中銅和鎳的浸出率均在95%以上；而則分別考察了三種低分子有機酸對電鍍污泥中鋅和鉛等重金屬浸出效果，結(jié)果表明檸檬酸對鋅和鉛浸出效果比其他有機酸要好。
濕法浸出電鍍污泥的金屬的大量研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)：當(dāng)浸出液濃度提高，整個工藝產(chǎn)生廢水量小，但酸浸存在金屬浸出選擇性差，浸出液凈化過程復(fù)雜，消耗大量的酸堿及除雜劑等缺點。
3．2．2．2 氨浸
因酸浸存在選擇性差等缺點，研究者開發(fā)了氨浸法資源化處理電鍍污泥中工藝。氨浸法是采用氨水為浸出劑，利用氨水中的銨根選擇性絡(luò)合電鍍污泥中有價金屬元素，從而達到與其他金屬元素分離的目的。使用 NH3·H2O-（NH4）2SO4 體系對電鍍污泥中銅、鎳、鋅浸出，采用氫還原實現(xiàn)氨浸液中銅、鎳與鋅的分離。
但氨浸法也存在如濃度大于 18%時的氨水容易揮發(fā)，南京工業(yè)純水設(shè)備有很大的刺激性氣味等缺點，操作環(huán)境惡劣，所以氨浸法對設(shè)備的密封性要求很高，浸出裝置要求較高的密封性和耐腐蝕性。
3.2.3火法-濕法聯(lián)用處理技術(shù)
火法-濕法聯(lián)合處理電鍍污泥工藝，是先通過火法工藝進行預(yù)處理，脫除電鍍污泥一些成分如水、有機物及部分雜質(zhì)，預(yù)處理后，有價金屬得到富集，再選用合適的浸出劑浸出有價金屬。該工藝對處理高有機物、復(fù)雜成分的污泥較有意義。
對電鍍污泥先采用炭還原和焙燒，再采用硫酸浸出和萃取對銅進行了分離，萃取得到的硫酸銅溶液，經(jīng)濃縮結(jié)晶后，得到純度大于 97%的硫酸銅晶體，該聯(lián)用工藝解決了火法工藝處理電鍍污泥的原料金屬品位低、投資高、二次污染嚴重的問題，同時相對單獨的熔煉設(shè)備，采用還原焙燒預(yù)處理工藝，其設(shè)備的投資和控制難度也低。為混合電鍍污泥的資源化利用提供了另一個可行方案。
3.3 電鍍污泥的無害化處理
3.3.1材料化
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、磁性材料、陶瓷材料等材料的過程。研究發(fā)現(xiàn)將含量是 2%的含鉻電鍍污泥加入水泥中，不會影響水泥的強度，這進一步為電鍍污泥無害化處理提供了思路。
3.3.2固化/穩(wěn)定化
固化/穩(wěn)定化處置電鍍污泥是一種非資源化處置方法，目的是使電鍍污泥中的重金屬被包容起來，無凈出毒性，以降低危險性，最終予以填埋。研究發(fā)現(xiàn)，水泥和粉煤灰按照一定的比例加入并固化，可以很好的防止重金屬的浸出。
4 電鍍污泥資源化處置方法的發(fā)展趨勢
4.1 火法
火法有色金屬冶煉和金屬再生冶煉經(jīng)歷了從傳統(tǒng)鼓風(fēng)爐到富氧熔池熔煉技術(shù)的發(fā)展，60 年代中期，中國成功地進行了料封式密閉鼓風(fēng)爐工業(yè)試驗后，相繼用以改造敞開式鼓風(fēng)爐，解決煙害問題。至此中國的敞開式鼓風(fēng)爐銅锍熔煉已全被料封式和料鐘式密閉鼓風(fēng)爐取代，至此密閉鼓風(fēng)爐得到快速發(fā)展，特別在冶金行業(yè)，2006 年，某公司將密閉鼓風(fēng)爐應(yīng)用到電鍍污泥的火法熔煉，實現(xiàn)該技術(shù)在危廢處置領(lǐng)域的應(yīng)用，但早在 2011年，鼓風(fēng)爐在銅再生領(lǐng)域就被列入重點淘汰產(chǎn)品《國家明令淘汰的落后生產(chǎn)工藝裝備產(chǎn)品目錄》，目前比較先進的技術(shù)有富氧熔池熔煉 （頂吹、底吹、側(cè)吹）等。
從市場看，富氧側(cè)吹熔池熔煉爐工藝在危廢領(lǐng)域已有成功應(yīng)用案例，并且越來越多的環(huán)保企業(yè)開始采用該先進的工藝來進行危廢資源化：某公司于 2014 年已將該技術(shù)成功應(yīng)用于重金屬危廢資源化項目，處理規(guī)模 8 萬 t/a，該項目已運行 3a 多，目前該公司有其它兩個類似項目正在進行設(shè)計。
4.2 濕法
由于電鍍污泥的含水率很高, 南京反滲透水處理設(shè)備可以利用電鍍污泥中的水分充當(dāng)溶解介質(zhì)，所以濕法工藝在處理電鍍污泥中有一定優(yōu)勢，主要有酸法和堿法。
酸法和堿法在處置電鍍污泥各有弊端，但隨著技術(shù)的發(fā)展，以后發(fā)展方向有一下幾點：
①廢水的零排放：不論酸法和堿法，都很難實現(xiàn)廢水的無限循環(huán)，溶解后的廢水中含有有機物、鹽類都會最終影響電鍍污泥的溶解，目前有采用MVR 技術(shù)，蒸餾回收水，滿足整個工藝的水平衡。
②多工藝組合處理：處置電鍍污泥的上述方法各有其優(yōu)缺點，應(yīng)該根據(jù)電鍍污泥的成分進行選擇。
對有金屬回收價值的電鍍污泥，優(yōu)先考慮資源化處置技術(shù)。對于單組分且有機物含量少的電鍍污泥，可采用濕法技術(shù)，具有設(shè)備投資低、二次污染小、金屬回收率高等優(yōu)點；對于多成分且有機物含量高的電鍍污泥，可采用還原焙燒-濕法技術(shù)，解決了火法熔煉工藝設(shè)備投資高、煙氣污染嚴重、金屬回收率低的問題，還原焙燒預(yù)處理設(shè)備的投資和控制難度也大大低于熔煉設(shè)備；對于成分復(fù)雜、毒性大、金屬價值不高的電鍍污泥，可采用無害化處置技術(shù)，如固化/穩(wěn)定化。
電鍍污泥的資源化處置是當(dāng)前幾種處置方法中有前景的。以后的電鍍污泥資源化處置發(fā)展趨勢，可以總結(jié)如下：
①對于大規(guī)模的電鍍污泥資源化處置，宜采用火法資源化技術(shù)，建議采用富氧側(cè)吹熔池熔煉爐等先進工藝進行熔煉資源化；
②對于小規(guī)模的電鍍污泥資源化處置，建議采用濕法和火法（玻璃化熔融）聯(lián)用技術(shù)，實現(xiàn)金屬資源回收、廢水零排放、徹底無害化。
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