電鍍污泥處置方法現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢
【純水設備http://】闡述了電鍍污泥市場規(guī)模和經(jīng)濟效益,電鍍污泥的性質(zhì)和毒性,從電鍍污泥減量、回收、無害的總結了電鍍污泥處置過程,比較優(yōu)勢和劣勢的電鍍污泥的回收,回收電鍍污泥的技術進行了分析和預測。
1. 電鍍污泥的市場規(guī)模
1.1電鍍污泥產(chǎn)生量
在電鍍過程中，會使用各種重金屬，包括銅、鋅、鎳和鉻。電鍍后，金屬會進入電鍍廢水。目前，電鍍廢水的處理一般采用物理、化學和生物方法。其中，化學法在國內(nèi)外應用最為廣泛。據(jù)報道，我國約41%的電鍍企業(yè)采用化學法處理電鍍廢水[1]。
中國電鍍生產(chǎn)企業(yè)約1.5萬家，電鍍面積3億平方米，年產(chǎn)電鍍廢水約40億立方米，產(chǎn)生電鍍污泥約1000萬噸。
1.2電鍍污泥的經(jīng)濟效益
電鍍污泥通常含有3% ~ 5%的鉻、2% ~ 4%的鎳、1% ~ 2%的銅、1% ~ 2%的鋅和80%的水。品位遠高于富金屬礦石，具有較高的經(jīng)濟效益。以鎳為例:當鎳含量達到2%時，滿足開采條件，而電鍍污泥中鎳的含量為2%~4%，純水設備因此電鍍污泥的金屬回收價值較高。例如，假設某危險廢物處理企業(yè)每年處理20萬噸電鍍銅污泥，平均含銅量為2%。按銅回收率98%，回收銅金屬價格3萬元/噸，污泥處理費2000元/噸，年總收入5.2億元。因此，全國1000噸電鍍污泥中銅的總資源量為260億元。因此，電鍍污泥回收的經(jīng)濟效益是可觀的。
2. 電鍍污泥的特性及危害
電鍍污泥中含有銅、鎳、鉻、鐵[3]等金屬成分復雜。有些電鍍污泥還含有大量氰化物。然而，電鍍污泥中重金屬等有害物質(zhì)的性質(zhì)是不穩(wěn)定的，會在環(huán)境中遷移，導致生物體在體內(nèi)積累。在外部環(huán)境的作用下，重金屬會流入環(huán)境，分布在水、大氣和土壤中，最終進入食物鏈，造成整個生態(tài)系統(tǒng)的污染。
3.電鍍污泥的處理方法
3.1電鍍污泥的還原處理
電鍍污泥是電鍍廢水的來源。電鍍污泥作為電鍍污泥的發(fā)電單元，減少電鍍污泥主要有三種方法:
一是采用更先進、更環(huán)保的電鍍工藝，減少電鍍廢水的量或最大限度地利用電鍍廢水中的金屬。
二是電鍍廢水的分離需要對不同電鍍工藝(電鍍銅、電鍍鎳、電鍍鍍鋅等)產(chǎn)生的廢水進行單獨的儲存和處理。一方面可以提高電鍍污泥的金屬品位，增加附加值。另一方面，降低了電鍍污泥的處理難度。
三是采用節(jié)能減排技術降低電鍍污泥含水率，降低電鍍污泥總量，降低電鍍污泥儲運風險，降低下游危險廢物處置企業(yè)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
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。純水設備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、煙氣難以處理達標等缺點。
3.2.2 濕法處理技術
電鍍污泥濕法提取重金屬是添加化學試劑將電鍍污泥浸出與分離。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；而李鵬[5]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果發(fā)現(xiàn)：當浸出液濃度提高，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。程潔紅[6]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)，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
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處理，脫除電鍍污泥一些成分如水、有機物及部分雜質(zhì)，預處理后，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備，采用還原焙燒預處理工藝，其設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。
3.2.4 電鍍污泥資源化處置技術對比（表 1）
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。Ract[8]進行了研究，結果發(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純水設備，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。Hills[9]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)鼓風爐到富氧熔池熔煉技術的發(fā)展，60 年代中期，中國成功地進行了料封式密閉鼓風爐工業(yè)試驗后，相繼用以改造敞開式鼓風爐，解決煙害問題。至此中國的敞開式鼓風爐銅锍熔煉已全被料封式和料鐘式密閉鼓風爐取代，至此密閉鼓風爐得到快速發(fā)展，南通純水設備特別在冶金行業(yè)，2006 年，某公司首次將密閉鼓風爐應用到電鍍污泥的火法熔煉，實現(xiàn)該技術在危廢處置領域的應用，但早在 2011年，鼓風爐在銅再生領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有富氧熔池熔煉 （頂吹、底吹、側吹）等。
從市場看，富氧側吹熔池熔煉爐工藝在危廢領域已有成功應用案例，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 年已將該技術成功應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計[10]。
4.2 濕法
由于電鍍污泥的含水率很高, 可以利用電鍍污泥中的水分充當溶解介質(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。
由此可見：酸法和堿法在處置電鍍污泥各有弊端，但隨著技術的發(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，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。對于單組分且有機物含量少的電鍍污泥，可采用濕法技術，具有設備投資低、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，解決了火法熔煉工藝設備投資高、煙氣污染嚴重、金屬回收率低的問題，純水設備還原焙燒預處理設備的投資和控制難度也大大低于熔煉設備；對于成分復雜、毒性大、金屬價值不高的電鍍污泥，可采用無害化處置技術，如固化/穩(wěn)定化。
由分析結果可見：電鍍污泥的資源化處置是當前幾種處置方法中最有前景的。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，建議采用富氧側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，實現(xiàn)金屬資源回收、廢水零排放、徹底無害化。公司可根據(jù)客戶要求制作各種流量的純水設備，超純水設備及軟水處理設備。 實驗室水處理設備，南通純水設備。
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