電鍍污泥中重金屬的回收及固化處置
撰寫時間:2019/05/10文章來源:中國金屬通報

 

  電鍍污泥是電鍍廢水處理之后剩余的產物,其中含有非常豐富的重金屬,是非常典型的危險廢物之一,對環境和人體健康帶來非常大的威脅。

  我國電鍍污泥的資源化利用水平還比較低,存在嚴重的二次污染。電鍍污泥中重金屬的回收以及固化處置研究是非常有必要的,在浸出重金屬之后,利用沉淀法分離其中的重金屬,然后對浸出的金屬殘渣進行固化,提升資源利用率。

  電鍍污泥的來源及其特點

  1.電鍍污泥來源

  電鍍污泥是電鍍廠廢水處理過程中必然產生的固體廢棄物,目前常見的電鍍廢水處理方法就是在其中加入堿液,促進其沉淀,這也是電鍍污泥的主要來源之一。

  國內大半電鍍廠都采用堿液沉淀的方法處理廢水,必然會產生金屬氫氧化物,經過污泥壓濾脫水之后就會形成電鍍污泥。

  電鍍廢水的處理中會加入還原劑、酸、堿、氧化劑等藥劑,所以電鍍污泥中的物質種類非常多,成分也非常復雜。

  根據電鍍廢水粗粒方式的不同將電鍍污泥分為混合污泥和分質污泥兩類,混合污泥是指經過將經過不同工藝和環節的污泥集中起來進行統一粗粒;分質污泥就是將不同的電鍍廢水分類處理,污泥中包含某種主要重金屬。

  國內外相關研究文獻和處理技術都是以混合污泥為主要對象的。

  2.電鍍污泥的危害

  電鍍生產行業在全球范圍內都屬于重度污染行業,其中各類物質復雜,難以降解,性質非常不穩定。

  如果不能科學合理地處置電鍍污染物,那么其產生的后果將會非常嚴重。電鍍污泥中的重金屬很容易進入水和土壤,對環境造成破壞,甚至影響人類和動植物的健康。

  土壤污染是指電鍍污泥中的有害重金屬逐漸向下滲透,進入土壤之后能夠殺死微生物,土壤質量快速下降,導致農作物產量降低甚至枯死,對生態平衡帶來非常嚴重的破壞。

  土壤中的重金屬進入瓜果植物,然后進入人體,對人類身體健康帶來極大的威脅。水體污染也是一個非常嚴重的危害,電鍍污泥如果未經妥善處理,那么下雨后將會產生大量含有污染物的液體,逐漸污染水體,帶來極大的水資源安全威脅,直接影響依賴水體生存的動植物,造成更加嚴重的后果。

  電鍍污泥中存在的金屬物質會通過食物鏈或者大氣環境的方式進入人體,對人類健康產生極大威脅,輕者導致皮膚和呼吸道不適等,重者可能導致神經系統受損。甚至造成嚴重的器官障礙。

  電鍍污泥處理技術

  1.資源化利用技術

  資源化利用技術的一個研究熱點就是找到操作簡單、成本低、效果好的電鍍污泥資源化回收方法。

  常見的資源化利用技術包括濕法提取、火法提取和制造建材三類:濕法提取:通過化學方法將電鍍污泥浸出的重金屬物質分離出來,并保證重金屬能夠穩定地存在于溶液中。酸性、堿性和中性是常見的三種浸出劑。

  在電鍍污泥中,重金屬多數是以氫氧化物的方式存在,所以中性浸出劑的應用較少。

  常見的堿性浸出劑包括碳酸鈉、碳酸銨以及氨水等,可選擇性比較高,但是這種方法并不能保證所有金屬都可以浸出。常見的酸性浸出劑包括硝酸、鹽酸以及硫酸等,不同的酸濃度會產生不同的浸出效果,所以要根據電鍍污泥的特點尋找合適的方式。

  沉淀法、還原法和萃取法是三種常見的濕法提取重金屬的方法。

  濕法提取重金屬具有非常良好的效果,在電鍍污泥重金屬回收中應用廣泛,也是資源化利用最主要的方法。

  火法提取:在高溫的條件下分解電鍍污泥,并回收其中的重金屬,常用的火法提取方法包括煅燒、離子電弧、焚燒和微波等,也可以和碳進行熱處理,創造高溫條件。

  高溫處理能夠減少電鍍污泥的體積,有效降低其中的一部分有毒物質,可以促進金屬物質反應,形成化合物或者單質,也可以將火法提取和濕法提取的方式結合起來,聯合使用提取電鍍污泥中的重金屬。

  但是,使用火法提取必須有加熱的過程,很可能帶來重金屬煙氣污染等,這也是使用過程中應該避免和重視的問題。

  制造建材:處理電鍍污泥的一種方式就是將其制造成為建造材料,例如將其添加在水泥中,這是一種成本較低,也比較理想的方法,但是目前尚處于實驗階段。

  目前有將電鍍污泥應用在紅標磚制造中的案例。但是確認磚中的浸出毒性是否符合標準才是進一步推廣這種方法的關鍵所在。

  2.固化處置技術

  固化處置是電鍍污泥處理的最后一個環節,目的就是讓重金屬均保持在惰性狀態,降低危險性,最后進行填埋處理。

  固化就是在污泥中使用添加劑,讓污泥變成緊密的無法流動的固體的過程,通過改變廢物的強度、滲透性和可壓縮性的方式來實現。

  常見污染物質固化方式包括石灰固化、水泥固化、熱固性材料固化、大型包封固化、玻璃固化等。

  固化處置包括四個基本步驟,首先是對廢物進行預處理,也就是干燥、分選、破壞氧化物;第二步是在其中添加固化劑;第三種是凝固和混合;第四種是對其進行最終處理。

  電鍍污泥中重金屬的固化技術發展逐漸呈現多樣化趨勢,效果也在逐漸趨于穩定,正在向著產業化方向發展。

  電鍍污泥中重金屬的回收及固化處置驗證

  1.重金屬提取

  采用實驗的方式對電鍍污泥中重金屬的回收及固化處2017年5月期中國金屬通報置進行驗證,電鍍污泥選擇混合質的污泥,表面有油污,外觀呈灰色。

  電鍍污泥中含有鐵、鋅、銅、鎳等多種重金屬。實驗化學試劑的選擇包括鹽酸、硫酸、硝酸、硫化鈉、氫氧化鈉等酸堿試劑。

  選擇的實驗設備包括酸度計、原子吸收分光光度計、天平、干燥箱、攪拌器、過濾裝置、萃取機等。電鍍污泥中重金屬含量的分析項目多樣,包括體積、含水率、重金屬濃度、PH值、抗壓性,以及產品物相等。

  含水率的計算是利用常壓熱干燥法測算得出;PH值是根據《水質PH值的測定玻璃電極法》中的相關規定進行測定;體積參數主要用于計算增容比;重金屬濃度的測算主要使用原子吸收光譜分析,用標準曲線法進行計算,如果是水溶液,那么可以直接測量其中的重金屬含量,如果是固體,需要將其轉化到水溶液中,然后進行分析;產品物相可以利用x射線衍射儀來分析;抗壓強度通過壓力試驗機來測定。

  電鍍污泥中重金屬的氫氧化物沉淀過濾是非常困難的,如果采用氫氧化物沉淀的方式來回收,那么重金屬分離的難度將會非常大。

  所以采用氫氧化物沉淀的方式提取其中的鉻金屬。除此之外,利用硫化沉淀的方式將其中的鎳、鋅和銅等逐步分離。

  2.重金屬固化

  電鍍污水經過浸出口會產生殘渣,其中依舊含有少量重金屬,這些重金屬在處理過程中可能會深入土壤和地表水,進而造成環境污染。在填埋之前還需要進行毒性分析,決定是否需要進行固化處理。

  如果浸出殘渣中的含水率指標比較高,那就需要先進行脫水處理,在脫水之前要采用物理處理的方式進行調質,改造顆粒結構,保證其具有良好的過濾性能。

  常見調質方式包括熱水解、濕性氧化以及水熱干化等,最常見的方式就是無機化學鹽化學法。

  電鍍污泥固化中可以采取多種不同的新型材料,包括石膏、環氧樹脂等,可以根據實際情況來選擇合適的處理方式。

  結語

  電鍍污泥中重金屬的回收和固化處置對降低重金屬危險性、提升資源利用率具有重要的作用,本文的研究對指導電鍍污泥中重金屬處理應用具有重要作用,同時也具有一定的理論意義。

 

 

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