電鍍廢水處理過程中的二次污染

時間：2007-07-04 來源： 作者：

1　前言

　　電鍍、石化和制藥是當今全球三大污染工業。就我國電鍍廢水而言，據不完全統計，全國電鍍廠點約1萬家，職工約有40萬人，每年排出的電鍍廢水約40億m3[1]。1999年，全國工業和城市生活廢水排放總量為401億m3，其中工業廢水排放量197億m3[2]。由此可見，電鍍廢水的排放量約占廢水總排放量的10%，占工業廢水排放量的20%。電鍍廢水不僅量大，而且對環境造成的污染也嚴重，因為電鍍廢水中不僅含有氰化物等劇毒成分，而且含有Cr、Zn、Cu、Ni等自然界不能降解的重金屬離子。因此對電鍍廢水的治理歷來受到各國政府的重視，對電鍍廢水各種治理方法和工藝的研究也很多，其中主要有化學沉淀法、電解法、離子交換法和膜處理法等，化學法是目前國內外應用最多的，而且隨著pH－ORP自動控制儀的使用，化學法處理電鍍廢水有逐漸增加的趨勢。就上海來說[3]，廢水處理中化學法所占比例由80年代中期的55.2%增至1990年的66.1%，再增至90年代中期的80.1%；而國外采用化學法的比例更是高達80%～90%[4]。

然而化學法處理電鍍廢水雖然具有技術成熟、投資小、費用低、適應性強、自動化程度高等諸多優點，但其缺點也是顯而易見的：首先，化學法會產生大量的污泥難以處理；另外，由于化學法要向水中加入大量化學藥劑，使出水的含鹽量高，難以回用，如果出水外排不僅有可能造成二次污染，還浪費了寶貴的水資源。

2　電鍍污泥的處置及二次污染

　　電鍍污泥是化學法處理電鍍廢水的最大缺陷。由于電鍍廢水自身就含有Cr、Zn、Cu、Ni等重金屬離子，在處理過程中又加入次氯酸鈉、硫化鈉、硫酸亞鐵、氫氧化鈉或氫氧化鈣等各種化學藥劑，因此沉淀的電鍍污泥成分很復雜，這給電鍍污泥的處理和利用帶來困難。對電鍍污泥的處置，目前國內外還沒有特別有效的方法，國外大都采用填埋或固化處理。在我國，電鍍污泥部分被送至磚廠燒磚，部分與煤混合燃燒后混入爐渣，而有些企業則將電鍍污泥隨意露天堆放[3，5－9]。這些簡單的處理方法都有可能造成污泥的二次污染。

2.1　露天堆放造成二次污染
　　污泥的主要污染成份是Cr(OH)3，當棄露于空氣中，在堿性條件下，能被空氣中的O2氧化，使Cr3＋可逆性地轉變成Cr6＋。反應方程為：
　　4Cr(OH)3＋3O2＋8OH－=4Cr＋10H2O　(1)
　　在常溫(25℃)下，該反應的自發性由化學自由能決定。根據公式：反應自發進行。實驗測定結果也證實暴露在空氣中的含鉻污泥可與O2反應生成六價鉻。因此電鍍污泥若不加處理而任意棄置，受到風吹雨淋，會四溢漂流，致使污染擴散，給環境帶來嚴重后果[10]。
　　2.2　混入粘土中燒磚造成污泥的二次污染
　　電鍍污泥中的鉻、鐵主要以氫氧化物的形態存在，即Cr(OH)3、Fe(OH)3和Fe(OH)2，在燒制過程中，當溫度達到200℃時，這些物質就會發生分解生成各自的氧化物，反應如下：
　　2Cr(OH)3=Cr2O3＋3H2O　(2)
　　Fe(OH)2=FeO＋H2O　(3)
　　2Fe(OH)3=Fe2O3＋3H20　(4)
　　上述反應隨溫度的升高而加劇，所以在燒磚過程中，電鍍污泥中的鉻、鐵主要以氧化物形態存在。在更高溫度下，鉻的氧化物形態發生變化：
　　2Cr2O3＋3O2=4CrO3　(5)
　　此時，Cr3＋被氧化為Cr6＋。在電鍍污泥形成過程中，摻入大量NaOH或Ca(OH)2，而一般粘土中含有石英、長石及碳酸鹽等，當把電鍍污泥與粘土一起混合燒磚時。其物相組成以及焙燒條件與鉻酸鹽工業很相似，可能發生生成鉻酸鈉的反應，使三價鉻氧化為六價鉻[11]。
　　2.3　摻入煤中焚燒入渣造成六價鉻污染
　　將污泥拌入煤中燃燒，則在鍋爐高溫(1200℃)條件下，污泥中Cr(OH)3變成Cr2O3，同時，Cr3＋受到高溫活化，無形中加速了與O2的反應：
　　2Cr2O3＋3O2=4CrO3
　　根據化學熱力學公式：
　　由此可見，該反應為吸熱反應，高溫下的反應速度會大大加快，污泥中的Cr3＋轉化為Cr6＋進入爐渣。如果這些爐渣被用來鋪路或被建材行業利用，將會對環境和人體健康帶來不可想象的危害[10]。

3　處理后的出水外排造成的二次污染

　　3.1　活性氯對水體造成二次污染

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