由於世界經濟的繁榮和不斷發展,科學技術日新月異,推動擴大了電鍍行業的規模,每年工業生產排放的電鍍廢水量非常巨大。電鍍廢水的危害很大,特別是對水體和環境的破壞會很嚴重,時間越久那麼毒性也會越強,進一步對生態環境帶來很大的破壞。與其他汙染相比,電鍍廢水的危害程度遠遠超出其他汙染。因此,採取科學合理的處理方法淨化處理電鍍廢水是非常重要的。
由於電鍍工藝不同及其產品功能要求各異,鍍種、鍍液組分、操作方式、工藝條件等也種類繁多,對應地電鍍廢水中汙染物質也就變得較為複雜。總的來說,電鍍廢水中最主要的汙染物質為重金屬離子,如鉻、鎳、銅等;其次為酸鹼類物質;有些還使用了氰化物等有毒物質,另外,在電鍍預處理過程中清洗下來的油脂、油汙、塵土等雜質也都被帶入了電鍍廢水中,使得電鍍廢水的成分變得十分複雜。電鍍廢水處理技術也是多種多樣,總的來講可分為四類:化學法、物理法、物理化學法、生化法等。本文以含氰廢水、含鉻廢水、綜合廢水為研究對象,分析比較電鍍廢水處理技術的優缺點。
一、電鍍廢水的來源
電鍍廢水主要來源是在電鍍生產過程中的鍍件清洗用水、鍍液過濾用水、鈍化廢水、鍍件酸洗廢水、刷洗地坪和極板的廢水以及由於操作或管理不善引起的「跑、冒、滴、漏」產生的廢水,另外還有廢水處理過程中自用水的排放以及化驗室的排水等。電鍍廢水的性質主要決定於化學清洗液和電鍍液的性質,一般可分為四類,分別為含氰廢水、含鉻廢水、酸性廢水和鹼性廢水。廢水中主要的汙染物質均為各種金屬離子,其次是酸類和鹼類物質,有些電鍍液還使用了顏料等其他物質,這些物質大部分是有機物。
電鍍廢水的特點及危害
電鍍生產過程中產生大量的有毒物質存在於工業廢水中,對環境造成汙染,需要採取科學有效的處理工藝來降低汙染。本文主要對電鍍汙水的處理工藝進行分析和研究,以期提高汙水處理的效果。
電鍍可以改變金屬或非金屬製品的表面屬性,如抗腐蝕性、外觀裝飾性、導電性、耐磨性、可焊性等,廣泛應用於機械製造工業、輕工業、電子電氣工業等,某些特殊功能鍍層,還能滿足國防尖端技術產品的需要。現代的新型電鍍技術已成為發展高科技領域的重要技術基礎,是許多高新技術發展中不可缺少的關鍵環節。可以預見,今後一個時期內,電鍍企業不但不會萎縮,而且隨著製造技術水平和高新技術的迅速發展,還會有一個高層次上的大發展。
電鍍廢水中的汙染物較為複雜,水質成分不易控制,但總的來講,可分為重金屬離子廢水、酸鹼廢水及含油脂類廢水等,表現的成分卻常常是同時含有多種汙染物。其中有毒有害的物質有鎘、鉛、鉻、鎳、錫、鋅、酸、鹼、懸浮物、石油類物質、含氮化合物、表而活性劑及磷酸鹽等。另外,目前採用氰化電鍍工藝的廠家,其電鍍廢水中含有大量的氰化物。電鍍廢水未經處理排放,會汙染飲用水和工業用水,對生態環境產生危害;酸鹼廢水會破壞水中微生物的生存環境,影響正常水源的酸鹼度;含氰廢水毒性很大,微量就能致人死亡;重金屬離子屬於致癌、致畸或致突變的劇毒物質,如果大量含有重金屬離子的電鍍廢水不經處理直接排放,會通過食物鏈,在人體內富集而導致嚴重的健康問題,其中鉻、錫和銅可導致肺癌;Cr(IV)的毒性較錫次之,但人體若大量攝人能夠引起急性中毒,長期攝人也能引起慢性中毒;鎳和鉛在人體內有蓄積作用,長期攝人會引起慢性中毒。錫、鉻、鉛及鋁四種物質均為國家一類有害物質,銅、鋅毒性相對較小,是國家二類有害物質。
據相關數據顯示,由於電鍍行業的規模快速擴大,已經使水體中含有了許多的有害物質,水資源受到了大面積的汙染,所以近幾年,電鍍行業已經被選為全球汙染嚴重的行業之一。
電鍍廢水的處理工藝
1.預處理
目前主要採用的預先處理方法包括但不限於除油、除鏽等化學方式處理,另外還有採用包括但不限於電化學除油、侵蝕等電化學處理方式,以及酸洗除鏽等活化處理。整個除油過程中經常會採用鹼性化學物質,例如氫氧化鈉、碳酸鈉等鹼性化學物,而酸洗去鏽主要是採用硫酸和鹽酸等酸性化合物。總而言之,鍍件前處理廢水產生的主要汙染源是酸、鹼、油、鏽等物質。
2.化學沉澱法
化學沉澱法主要包括氫氧化物沉澱法和硫化物沉澱法,即向電鍍廢水中投放強鹼氫氧化物或硫化物,使之與重金屬生成氫氧化物或硫化物沉澱。但是對於電鍍廢水來說,為了保證鍍層均勻有亮澤,鍍液中常常加入EDTA、氰化物、檸檬酸等強絡合劑,以及一些一元、二元和多元配體酸,重金屬與這些物質絡合後不易與氫氧化物和硫化物發生沉澱反應,該方法去除效果有限。化學沉澱法操作簡單、不受溫度和金屬種類、濃度影響、對游離態金屬離子去除效果好,但藥劑投入大、產泥量大,對於絡合電鍍廢水處理效果差。
3.吸附法
吸附劑由於其多孔性表面擁有巨大的比表面積和大量的活性基團,可用來吸附廢水中 的汙染物。較為常見的吸附劑有沸石、顆粒和粉末活性炭、氧化鋁、粉煤灰等。根據吸附劑的原理可將吸附劑分為物理吸附劑和化學吸附劑。吸附法操作簡單,直接去除不需要任何絮凝劑,成本低,有選擇性,並且一定情況下吸附劑可再生。但也存在吸附劑投加量巨大、吸附飽和後吸附容量急劇下降等缺點。
4.離子交換法
離子交換法就是將廢水中的各種離子和交換劑中的交換基團進行交換,達到去除廢水中汙染物的目的。離子交換法常用到離子交換樹脂,主要分為四種:陰離子交換樹脂、陽離子交換樹脂、腐殖酸交換樹脂和螯合交換樹脂。離子交換法去除率高,操作設備易控,再生清洗頻率低,但是設備複雜,投資成本很高。
5.生物法
生物法是利用生物自身的生理特性,如微生物和植物的絮凝、吸收、積累和富集,將廢水中的重金屬吸入到生物體內,從而達到去除水中金屬的目的。利用生物的特性,創造出適合微生物生長的環境,可培育出高選擇性、高吸附性、高降解能力的複合功能菌,用於吸附降解廢水中的汙染物。生物法具有適應性強、來源廣泛、操作成本低、汙泥量少、無二次汙染等優點,但同時也存在菌種篩選繁殖慢、處理效率不高、重金屬對微生物有毒理作用等缺點。
6.膜分離法
膜分離法是指利用外部能量或者化學位差在膜兩側形成壓力差,電鍍廢水中的金屬離子選擇性透過膜以達到與廢水分離的技術。目前,膜分離法主要有電滲析、微濾(MF)、超濾(UF)、納濾(NF)和反滲透(RO)等。膜分離法去除效率高,操作簡單,但是膜的更新速率快,成本高。
7.高級氧化技術
由於電鍍廢水中主要難去除的為與重金屬絡合在一起的有機物,因此高級氧化技術可以用來破除這種絡合反應,然後輔助傳統的化學沉澱技術即可使汙染物濃度降到排放標準以內,並且可回收利用貴重金屬,具有一定的經濟效益。高級氧化技術最顯著的特點是以羥基自由基為主要氧化劑與有機物發生反應,反應中生成的有機自由基可以繼續參加HO的鏈式反應,或者通過生成有機過氧化自由基後,進一步發生氧化分解反應直至降解為最終產物CO2和H2O,從而達到氧化分解有機物、將重金屬從絡合物中解離的目的。高級氧化技術反應速度快、去除效率高、對反應環境要求低、反應徹底,既可作為單獨處理,也可與其他處理技術聯合(如可作為生化處理技術的預處理),可降低處理成本。
四、電鍍廢水可持續發展之路
隨著人們對生態環境的要求越來越高,傳統的電鍍廢水處理方式單獨作用已經不能達到嚴格的排放標準,新興處理技術處理效果好但處理成本較高,各種處理方式各有優劣。因此,單一的處理方式已經不適合當前的環保要求和經濟發展,在實際生產過程中需根據電鍍廢水的性質(濃度、酸鹼性、各成分比例等)、產量、環境條件和經濟條件綜合考慮,選擇合適的處理技術。同時更多採用多種方式共同作用,既滿足達標排放要求,又可節省成本,推動經濟和生態的可持續發展。
隨著科學技術的不斷發展,衝壓技術的不斷進步,工業機器人在衝壓自動化生產線中廣泛的應用,代替了工人單調重複的勞動條件,提高了生產效率和工作效率,對產品的生產質量也有很大的提高,工業機器人已經成為提高生產效率、生產質量以及經濟效益的重要設備,是汽車製造中必不可少的設備。採用工業機器人形成的衝壓自動化生產線不僅提高了自動化水平,降低了生產成本,而且極大地提高了生產效率和生產效益。