近年來,我國電子、機械、汽車等行業(yè)開展疾速,大量的鍍件需求帶動了電鍍產(chǎn)業(yè)的迅猛開展。我國大約2萬多家電鍍企業(yè),每年排放大量的污染物,包括約4億t含重金屬的廢水、5萬t固體廢物、3000億m3酸性廢氣。為處理電鍍工業(yè)的重污染問題,我國環(huán)保政策日趨嚴厲,很多電鍍企業(yè)希望經(jīng)過新建或改建的方式增加處置設(shè)備,到達廢水“零排放”,專注產(chǎn)品生產(chǎn),以期完成經(jīng)濟、環(huán)保、社會效益的統(tǒng)一。
文章從廢水“零排放”的理念動身,從處置技術(shù)、工程應(yīng)用、存在的問題3方面總結(jié)引見,并提出完成廢水“零排放”的倡議,以期為相關(guān)從業(yè)者提供參考。
1、電鍍廢水“零排放”的概念
“零排放”即無排放,不向環(huán)境中排聽任何污染物質(zhì),完成對資源的循環(huán)回用,其最早來源于1972年美國提出爭取在1985年完成電鍍廢水“零排放”的方案,1978年美國電鍍協(xié)會第40號方案中提出漂洗工藝“閉路循環(huán)工序化”就是詳細落實“零排放”的。在實踐生產(chǎn)過程中,物質(zhì)會不可防止的進入到環(huán)境中,因而,理論上廢水“零排放”是無法完成的,是一種理想化的污染管理目的,文中所講的“零排放”,是一種近“零排放”。
2、電鍍工業(yè)廢水處理技術(shù)
電鍍廢水依照其生產(chǎn)過程可分為前處置廢水、鍍件清洗廢水、后處置廢水以及廢液。依照我國電鍍廢水處置標準,電鍍廢水通常要分流搜集、處置后再實施綜合處置,所采用的處置技術(shù)目前主要有以下幾種。
(1)化學(xué)法:目前全球有近80%的電鍍廢水采用化學(xué)法實施處置,主要工藝有酸堿中和、化學(xué)沉淀、氧化復(fù)原等,化學(xué)法簡單、牢靠,但產(chǎn)生污泥量大,若能完成精確投藥,嚴厲管理,也可完成廢水的選擇性回用。
(2)生物法:生物處置技術(shù)包括生物化學(xué)法、生物絮凝法、生物吸附法、植物修復(fù)法等,常用于去除有機物、氮磷、懸浮物等污染物質(zhì)。由于電鍍廢水中重金屬離子和某些有機化合物會抑止或扼殺微生物,目前尚無穩(wěn)定有效的微生物菌種直接處置電鍍廢水,通常需經(jīng)過物理、化學(xué)法等預(yù)處置后再進入生物處置系統(tǒng)。
(3)膜處置法:膜別離技術(shù)用于回收廢水中的重金屬和鹽類,削減廢水排放量,提升廢水的回用率。不過,該技術(shù)產(chǎn)生的濃水仍需進一步處置,目前,相當(dāng)數(shù)量的企業(yè)采用的處置方式為委外處置或蒸發(fā)濃縮等。
(4)離子交流法:離子交流技術(shù)曾經(jīng)成為有效處置電鍍廢水并且回收某些高價值金屬的重要手腕,也是電鍍廢水完成閉路循環(huán)的重要組成環(huán)節(jié)。離子交流法在處置低濃度金屬廢水時,在處置效果和運轉(zhuǎn)本錢上較化學(xué)法更有優(yōu)勢。
(5)電滲析技術(shù):在直流電場的作用下,離子透過選擇性離子交流膜而遷移,從而使電解質(zhì)離子自溶液中局部別離出來的過程稱為電滲析,常用于工業(yè)用初級純水的制備、工業(yè)殘液中有用成分的回收等。
(6)電吸附技術(shù):電吸附是應(yīng)用帶電電極外表吸附水中離子及帶電粒子,使水中溶解的鹽類和其他帶電物質(zhì)在電極外表富集濃縮而完成水的凈化和鹽的去除,與電滲析技術(shù)相比,其對進水水質(zhì)請求較低,具有產(chǎn)水量高、除鹽水平適中、操作維護煩瑣以及能耗低、穩(wěn)定性好等特性。
(7)蒸餾濃縮法:蒸發(fā)技術(shù)的本質(zhì)就是水蒸氣的構(gòu)成過程,依據(jù)所用能源、設(shè)備、流程不同可分為多效蒸發(fā)、多級閃急蒸發(fā)、蒸氣緊縮蒸發(fā)(MVR)等。蒸餾濃縮工藝通常用于膜處置后的濃液處置,經(jīng)過將濃液中的水分蒸發(fā),溶液中重金屬及鹽類最終結(jié)晶,再將蒸發(fā)結(jié)晶物銷售或交由第三方平安處置。
除此以外,電絮凝、電解、EDI(電去離子)技術(shù)等也被用于電鍍廢水的處置。實踐工程中通常會采用多種技術(shù)結(jié)合處置的工藝,做到電鍍廢水分階段處置、回用,提升廢水的回用率,見表1。
3、電鍍廢水“零排放”的應(yīng)用
3.1 電鍍清洗廢水的“零排放”
我國大局部電鍍清洗工藝為逆流漂洗工藝,水量耗費大,鍍件清洗廢水為電鍍廢水中的主要來源,由于其污染物成分與鍍槽溶液相同,雜質(zhì)很少,經(jīng)回收后可再次運用[19]。這方面的專利很多,且相當(dāng)局部在實踐中得到了應(yīng)用。如某企業(yè)在鍍槽后的回收槽和數(shù)個清洗槽各槽口兩側(cè)裝置自動微量霧化水放射安裝,可將回收槽中的回收液適時補充到原鍍槽中,再補充因蒸發(fā)惹起的微量水,從而完成電鍍清洗廢水的“零排放”。
此外,將鍍件清洗廢水分類搜集并采用膜技術(shù)、電化學(xué)等技術(shù)別離、濃縮后,產(chǎn)生的濃液與原鍍槽溶液成分相同,可再次返回運用,凈化水作為電鍍清洗水循環(huán)運用,使水、鍍液離子和藥劑全部回收,到達電鍍清洗廢水“零排放”的目的。如美、日等國20世紀70年代采用的“逆流漂洗-離子交流-蒸發(fā)濃縮”組合工藝、我國20世紀70年代中后期采用的“逆流漂冼-離子交流或逆流漂冼-薄膜蒸發(fā)”工藝以及近些年國外和臺灣地域興起的電滲析技術(shù)、國內(nèi)開端盛行的線邊處置技術(shù),就可完成清洗廢水的“零排放”,這種工藝的本質(zhì)就是閉路循環(huán)工序化的無排放處置。采用這種工藝,大多數(shù)電鍍清洗廢水都能夠做到“零排放”,特別是含稀貴金屬(如金、銠、鈀)的電鍍清洗廢水,回收應(yīng)用價值高,企業(yè)也愿意實施資金投入。
3.2 電鍍廢水的“零排放”
我們通常所講的電鍍廢水,普通指的是近年來,我國各地加快電鍍產(chǎn)業(yè)園區(qū)的建立,有利于電鍍企業(yè)的集中管理,但由于電鍍廢水來源廣、成分復(fù)雜,當(dāng)前普遍采用的膜處置技術(shù)僅能取得可回用的純水,產(chǎn)生的濃縮液無法直接回用,目前主要采用外委處置或蒸發(fā)濃縮的方式實施處置,而這只是排放方式的改動,并不能稱為“零排放”。
中德金屬生態(tài)城是我國首個電鍍園區(qū)廢水“零排放”工程,總設(shè)計范圍30000t/d,采用了德國“機械負壓蒸發(fā)”、美國陶氏組合膜濃縮及搶先的預(yù)警與自動化控制系統(tǒng)等技術(shù),廢水回用率到達99.6%,處置后的金屬固體廢物可再次回用,園區(qū)內(nèi)不設(shè)任何排污口,完成了廢水的“零排放”,這對我國目前興起的電鍍園區(qū)建立有一定自創(chuàng)意義。該工程廢水“零排放”及重金屬再循環(huán)的處理計劃,見圖1、圖2。
該項目一期5000t/d于2015年投入運營。運轉(zhuǎn)過程中,由于廢水電導(dǎo)過高,膜系統(tǒng)產(chǎn)能缺乏,造成MVR蒸發(fā)母液不能完整結(jié)晶。該項目后續(xù)又投入大量資金用于膜系統(tǒng)產(chǎn)能的提升,以期徹底完成廢水的“零排放”。
4、電鍍廢水“零排放”存在的問題
4.1 投資和運轉(zhuǎn)本錢高
廢水“零排放”項目常常投資大,運轉(zhuǎn)本錢高,濃縮系統(tǒng)的投資和運轉(zhuǎn)本錢剖析,見表2。
思索到前端預(yù)處置及后段蒸發(fā)系統(tǒng)的投資,處置1m3水折舊及利息高達20元以上,廢水日處置量5000m3的企業(yè),每年處置費用3500萬元。再加上蒸發(fā)結(jié)晶物成分復(fù)雜,無法再次應(yīng)用,危廢處置費用3000~4000元/t,愈加障礙“零排放”項目的推行。
4.2 集成化低,運轉(zhuǎn)不穩(wěn)定
實踐上,國內(nèi)建立的廢水“零排放”項目(包括但不限于電鍍廢水)并不少。而大多數(shù)項目無法穩(wěn)定運轉(zhuǎn),存在著持續(xù)改造的問題,如上面提到的中德金屬生態(tài)城。大多數(shù)“零排放”項目運轉(zhuǎn)中存在的問題集中于預(yù)處置、逐級濃縮、分鹽、蒸發(fā)結(jié)晶,主要本源在于預(yù)處置,包括膜作為預(yù)處置的工藝段。預(yù)處置階段電鍍廢水分類搜集不徹底,管理不到位,障礙后段精密分鹽的完成,濃縮、蒸發(fā)產(chǎn)生的結(jié)晶物無法變成資源實施外銷,且系統(tǒng)集成化低。
現(xiàn)有的除油、除濁、脫色等預(yù)處置工藝低效不穩(wěn)定,生化處置也局限在有限的菌種、催化氧化等技術(shù),運轉(zhuǎn)本錢高,濃縮工藝采用的特種反浸透膜、電滲析等普適性不高,多效蒸發(fā)、MVR等蒸發(fā)結(jié)晶設(shè)備的穩(wěn)定、高效、低本錢運轉(zhuǎn)還有很大提升空間。
5、結(jié)論與倡議
(1)對電鍍等重污染行業(yè),“零排放”應(yīng)作為環(huán)保管理的最高目的。當(dāng)前廢水“零排放”處置技術(shù)尚不成熟,且運轉(zhuǎn)本錢較高,應(yīng)以達標排放為主,分階段、逐漸提升電鍍廢水的回用率。
(2)應(yīng)統(tǒng)籌處置清潔生產(chǎn)和末端管理的關(guān)系,推行和開展電鍍廢水的閉路循環(huán)無排放技術(shù),從源頭減少污染的排放量,降低環(huán)保投資和運轉(zhuǎn)本錢。
(3)電鍍廢水“零排放”項目應(yīng)定位于資源化,特別是區(qū)域資源化,在資源化的根底上逐漸完成配備、系統(tǒng)集成化。
(4)加大對耐鹽等特殊菌種的理論研討和應(yīng)用,對引進新技術(shù)、新資料、新設(shè)備的給予政策和財政支持,鼓舞企業(yè)創(chuàng)新。