电镀金属废水治理技术的现状及全面展望

    电镀重金属废水用传统治理方法成本高、操作复杂、对于大流量低浓度的有害污染物难处理，生物技术处理电镀重金属废水呈现蓬勃发展势头。

    电镀是利用电化学的方法对金属和非金属表面进行装饰、防护及获取某些新性能的一种工艺过程。电镀行业中， 常用的镀种有镀镍、镀铜、镀铬、镀锌、镀镉、镀铅、镀银、镀金和镀锡。以铬电镀工艺为例， 电镀生产工艺流程为： 碱洗（ 洗油污） →清洗→酸洗（除氧化皮）→清洗→镀镍（第一层）→回收（回收带出镀液）→清洗→镀铬→（ 回收带出镀液） →铬还原→中和→清洗→滚洗→烘干→成品。电镀工艺流程中有多次清洗、碱洗、酸洗、滚洗等产生大量清洗水， 因此电镀废水水质复杂， 涉及到各种重金属离子并用到剧毒的氰化物， 毒性较大， 有些还含致癌、致畸、致突变的剧毒物质， 对人类危害极大。必须经过强化化学方法处理， 通过氧化破氰、还原除铬、中和反应、混凝沉淀等工艺消除污染， 并通过精密过滤彻底去除污染因子。

    １　电镀重金属废水治理工艺流程

     按生产工艺主要将电镀废水分为氰系废水、铬系废水和综合废水， 其工艺流程分别为：

     氰系废水——收集——氧化——并入综合废水处理铬系废水——收集——还原——并入综合废水处理

      综合废水——收集——反应——沉淀——回调排放

    ２　电镀重金属废水的处理方法

    ２．１　 传统电镀废水处理方法

    常见电镀废水的处理方法可以概括为两类：

   （１）溶解性的重金属转变为不溶或难溶的金属化合物， 从而将其从水中除去。常用方法有氢氧化物沉淀法、硫化物沉淀法、电解法、铁氧体法、离子浮选法、隔膜电解法等等。

如氢氧化物沉淀法： 向重金属废水投加碱性沉淀剂（石灰乳、碳酸钠等），使金属离子与氢氧根离子反应， 生成难溶的金属氢氧化物沉淀，从而予以分离。设 Ｍｎ＋ 表示金属离子，则：Ｍｎ ＋ｎＯＨ－ → Ｍ（ＯＨ）ｎ。

（２）在不改变重金属化学形态情况下进行浓缩分离。常用方法有反渗透法、电渗析法、离子交换法、蒸发浓缩法等。

     传统方法处理电镀废水所面临的问题：

     １）成本过高——水无法循环利用，水费与污水处理费占总生产成本 １ ５ ％ ～２ ０ ％

     ２ ） 资源浪费——贵重金属排放到水体中， 无法回收利用

     ３ ） 环境污染——电镀废水中的重金属为“永远性污染物”， 在生物链中转移和积累，最终危害人类健康。

    由于传统治理方法有成本高、操作复杂、对于大流量低浓度的有害污染物难处理等缺点， 经过多年的探索和研究， 生物治理技术日益受到人们的重视。随着耐重金属毒性微生物的研究进展， 采用生物技术处理电镀重金属废水呈现蓬勃发展势头。

    ２．２　 生物处理技术

    根据生物去除重金属离子的机理不同可分为生物絮凝法、生物吸附法、生物化学法以及植物修复法。

     ２．２．１　 生物絮凝法

     生物絮凝法是利用微生物或微生物产生的代谢物进行絮凝沉淀的一种除污方法。微生物絮凝剂是一类由微生物产生并分泌到细胞外， 具有絮凝活性的代谢物。一般由多糖、蛋白质、Ｄ Ｎ Ａ 、纤维素、糖蛋白、聚氨基酸等高分子物质构成， 分子中含有多种官能团， 能使水中胶体悬浮物相互凝聚沉淀。应用微生物絮凝法处理废水安全方便无毒、不产生二次污染、絮凝效果好， 且生长快、易于实现工业化， 具有广阔的应用前景。

２．２．２　 生物吸附法

     生物吸附法是利用生物体本身的化学结构及成分特性来吸附溶于水中的金属离子， 再通过固液两相分离去除水溶液中的金属离子的方法。利用胞外聚合物分离金属离子， 有些细菌在生长过程中释放的蛋白质， 能使溶液中可溶性的重金属离子转化为沉淀物而去除。生物吸附剂具有来源广、价格低、吸附能力强、易于分离回收重金属等特点， 已经被广泛应用。

    ２．２．３　 生物化学法

    生物化学法指通过微生物处理含重金属废水， 将可溶性离子转化为不溶性化合物而去除。硫酸盐生物还原法是一种典型生物化学法。该法是在厌氧条件下硫酸盐还原菌通过异化的硫酸盐还原作用， 将硫酸盐还原成 Ｈ２Ｓ ， 废水中的重金属离子可以和所产生的Ｈ２Ｓ反应生成溶解度很低的金属硫化物沉淀而被去除，同时 Ｈ２ＳＯ４ 的还原作用可将 ＳＯ４２－ 转化为 Ｓ２－ 而使废水的 ｐＨ 值升高， 因许多重金属离子氢氧化物的离子积很小而沉淀。

    ２．２．４　 植物修复法

     植物修复法是指利用高等植物通过吸收、沉淀、富集等作用降低已有污染的土壤或地表水的重金属含量， 以达到治理污染、修复环境的目的。植物修复法是利用生态工程治理环境的一种有效方法， 它是生物技术处理企业废水的一种延伸。

    随着电镀工业的快速发展和环保要求的日益提高， 目前， 电镀废水治理已开始进入清洁生产工艺、总量控制和循环经济整合阶段， 资源回收利用和闭路循环是发展的主流方向。

    ３　电镀重金属废水处理技术展望

随着全球可持续发展战略的实施， 循环经济和清洁生产技术越来越受到人们关注。电镀重金属废水治理从末端治理已向清洁生产工艺、物质循环利用、废水回用等综合防治阶段发展。未来电镀重金属废水治理将突出以下几个方面：

     （１）贯彻循环经济、重视清洁生产技术的开发与应用； 提高电镀物质、资源的转化率和循环使用率； 从源头上削减重金属污染物的产生量， 并采用全过程控制、结合废水综合治理、最终实现废水零排放。

    （２）重金属废水的处理技术很多， 其中生物技术是具有较大发展潜力的技术，具有成本低、效益高、不造成二次污染等优点。随着基因工程、分子生物学等技术的发展和应用， 具有高效、耐毒性的菌种不断培育成功， 为生物技术的广泛应用提供了有利条件。对于已经污染的、范围大的外环境， 可采用植物修复技术治理， 在治污的同时， 不仅美化了环境， 还可以获得一定的经济效益。

    （３）综合一体化技术是未来重金属废水治理技术的热点。重金属废水种类繁多，各种重金属也因其行业和工艺差异很大，仅使用一种废水治理方法往往有其局限性，达不到理想的效果。因此， 综合多种治理技术特点的一体化技术应运而生。

    ４　结语

     综上所述，虽然化学法、物理化学法、生物化学法都可以治理和回收废水中的重金属，但通过生物化学法处理重金属污水成本低、效益高、容易管理、不给环境造成二次污染、有利于生态环境的改善。但生物化学法也有一定的局限性， 无论是植物还是微生物， 一般都具有选择性， 只吸取或吸附一种或几种金属， 有的在重金属浓度较高时会导致中毒， 从而限制其应用。尽管如此生物化学法的研究和发展仍有广阔前景， 许多学者通过基因工程、分子生物学等技术应用， 使生物具有更强的吸附、絮凝、整治修复能力。我们应该充分利用自然界中的微生物与植物的协同净化作用，并辅之以物理或化学方法，寻找净化重金属的有效途径。