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電鍍廢水處理技術(shù)研究現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢(shì)

   由于電鍍廢水中含有各種重金屬離子，危害性巨大，必須對(duì)電鍍廢水進(jìn)行處理，嚴(yán)格控制電鍍廢水的污染。針對(duì)各種電鍍廢水的性質(zhì)，國(guó)內(nèi)通常采用物理法、化學(xué)法、和生物法進(jìn)行處理，本文對(duì)這些處理方法進(jìn)行分析，并討論了電鍍廢水處理技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。

  一、電鍍廢水的來(lái)源

     電鍍廢水主要來(lái)源是在電鍍生產(chǎn)過(guò)程中的鍍件清洗用水、鍍液過(guò)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于操作或管理不善引起的“跑、冒、滴、漏”產(chǎn)生的廢水，另外還有廢水處理過(guò)程中自用水的排放以及化驗(yàn)室的排水等。電鍍廢水的性質(zhì)主要決定于化學(xué)清洗液和電鍍液的性質(zhì)，一般可分為四類，分別為含氰廢水、含鉻廢水、酸性廢水和堿性廢水。廢水中主要的污染物質(zhì)均為各種金屬離子，其次是酸類和堿類物質(zhì)，有些電鍍液還使用了顏料等其他物質(zhì)，這些物質(zhì)大部分是有機(jī)物

二、電鍍廢水的危害

     電鍍廢水中的污染物較為復(fù)雜，水質(zhì)成分不易控制，但總的來(lái)講，可分為重金屬離子廢水、酸堿廢水及含油脂類廢水等，表現(xiàn)的成分卻常常是同時(shí)含有多種污染物。其中有毒有害的物質(zhì)有鎘、鉛、鉻、鎳、錫、鋅、酸、堿、懸浮物、石油類物質(zhì)、含氮化合物、表而活性劑及磷酸鹽等。另外，目前采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(jīng)處理排放，會(huì)污染飲用水和工業(yè)用水，對(duì)生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生危害；酸堿廢水會(huì)破壞水中微生物的生存環(huán)境，影響正常水源的酸堿度；含氰廢水毒性很大，微量就能致人死亡；重金屬離子屬于致癌、致畸或致突變的劇毒物質(zhì)，如果大量含有重金屬離子的電鍍廢水不經(jīng)處理直接排放，會(huì)通過(guò)食物鏈，在人體內(nèi)富集而導(dǎo)致嚴(yán)重的健康問(wèn)題，其中鉻、錫和銅可導(dǎo)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(zhǎng)期攝人也能引起慢性中毒；鎳和鉛在人體內(nèi)有蓄積作用，長(zhǎng)期攝人會(huì)引起慢性中毒。錫、鉻、鉛及鋁四種物質(zhì)均為國(guó)家一類有害物質(zhì)，銅、鋅毒性相對(duì)較小，是國(guó)家二類有害物質(zhì)。

三、電鍍廢水處理技術(shù)

     3.1 化學(xué)方法

化學(xué)方法就是向廢水中投加化學(xué)藥劑，通過(guò)化學(xué)反應(yīng)改變廢水中污染物的化學(xué)性質(zhì)，使其轉(zhuǎn)變成無(wú)害或易于與水分離的物質(zhì)從廢水中除去的處理工藝。從近幾十年的國(guó)內(nèi)外電鍍廢水處理技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，電鍍廢水有80％采用化學(xué)法處理，化學(xué)法處理電鍍廢水，是目前國(guó)內(nèi)外應(yīng)用最廣泛的電鍍廢水處理技術(shù)，技術(shù)上較為成熟。

化學(xué)法包括鐵氧體法、氧化還原法、沉淀法等，是一種傳統(tǒng)和應(yīng)用廣泛的處理電鍍廢水方法，具有投資少，處理成本低，操作簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，適用于各類電鍍金屬?gòu)U水處理。但化學(xué)法的最大不足之處在于生產(chǎn)用水不能回收利用，浪費(fèi)水資源且占用較大的場(chǎng)地。

    （1）鐵氧體法

鐵氧體法是根據(jù)生產(chǎn)鐵氧體的原理發(fā)展起來(lái)的處理方法該法處理重金屬?gòu)U水能一次脫除多種金屬離子，尤其適用于混合重金屬電鍍廢水的一次性處理，具有設(shè)備簡(jiǎn)單投資少，操作方便等特點(diǎn)，同時(shí)形成的污泥有較高的化學(xué)穩(wěn)定性，容易進(jìn)行微分離和脫水處理。此法在國(guó)內(nèi)電鍍業(yè)中應(yīng)用較廣，不適于大量廢水處理，存在著處理后鹽度高，而且不能處理含汞和絡(luò)合物廢水的缺點(diǎn)。

     （2）化學(xué)氧化法

該方法主要用在含氰廢水的處理。常用的氧化劑有氯系氧化劑、氧氣、臭氧、過(guò)氧化氫等。該工藝是在堿性條件下，用氧化劑把游離氰離子以及與金屬絡(luò)合的氰離子氧化成氮?dú)夂投趸?。該方法能夠徹底消除氰化物的污染?wèn)題，但是其出水水質(zhì)較差，且不能回用。在處理混合廢水時(shí)，易造成二次污染，而且通用氧化劑還有供貨和毒性的問(wèn)題有待于解決。

    （3）化學(xué)還原法

該方法主要用在含鉻廢水的處理，其原理是用還原劑把毒性很大的Cr6+還原成毒性較低的Cr3+，然后利用中和沉淀法除去廢水中的Cr3+。常用的還原劑有硫酸亞鐵、亞硫酸鹽、鐵屑、二氧化硫等。使用鐵屑法處理電鍍含鉻該方法的優(yōu)點(diǎn)是處理后水能達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，并能回收利用氫氧化鉻，設(shè)備操作比較簡(jiǎn)單，但鉻污泥如存放不妥易引起二次污染。應(yīng)用化學(xué)還原法處理含鉻廢水，堿化時(shí)一般用石灰，但廢渣多；用NaOH或Na2CO3，則污泥少，但藥劑費(fèi)用高，處理成本大，這是化學(xué)還原法的缺點(diǎn)。

      （4）化學(xué)沉淀法

化學(xué)沉淀法是使廢水中呈溶解狀態(tài)的重金屬轉(zhuǎn)變?yōu)椴蝗苡谒闹亟饘倩衔锏姆椒?。該法是一種較為成熟實(shí)用的電鍍廢水處理技術(shù)，且處理成本低，便于管理，處理后廢水能達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)可以回收鉻酸，復(fù)生碳酸鋇。但鋇鹽來(lái)源、沉淀物分離以及污泥的二次污染尚須進(jìn)一步解決。

      3.2 物理法

物理方法主要是對(duì)廢水中懸浮的污染物質(zhì)進(jìn)行分離，在進(jìn)行處理過(guò)程中并不會(huì)使物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)改變。

（1）蒸發(fā)濃縮法

所謂的蒸發(fā)濃縮回收法主要是采用蒸發(fā)的方式處理重金屬電鍍廢水，使其溶液得以不斷的濃縮，最終對(duì)其進(jìn)行回收和利用。蒸發(fā)濃縮法一般在對(duì)含鎳離子、銀離子、銅離子和鉻離子進(jìn)行處理的時(shí)候比較適用。在電鍍工業(yè)中往往選擇蒸發(fā)濃縮處理法與其他方法連用的方式對(duì)重金屬?gòu)U水進(jìn)行處理，其能夠確保閉路循環(huán)的實(shí)現(xiàn)，屬于一種非常成功的組合。采用蒸發(fā)濃縮法對(duì)電鍍重金屬?gòu)U水進(jìn)行處理具有十分簡(jiǎn)單成熟的工藝，而且不需要任何的化學(xué)試劑，所以并不會(huì)出現(xiàn)二次污染，可以對(duì)其中有價(jià)值的重金屬進(jìn)行回用，因此其環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益都非常高。然而因?yàn)槠渚哂休^高的操作費(fèi)用和較大的能耗，因此只是將其用作一種輔助處理的方式。

（2）反滲透法

反滲透法具有十分簡(jiǎn)單的原理，其作為一種濃縮分離技術(shù)，主要是通過(guò)半透膜實(shí)施高壓過(guò)濾，尤其是在對(duì)鍍鎘、鍍銅、鍍鋅和鍍鎳廢水進(jìn)行處理的時(shí)候非常適用。其主要的特點(diǎn)就是全部采用物理操作的方式，回用或者綜合利用產(chǎn)生于運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中的一部分濃縮液，在漂洗中回用稀液，除此之外并不會(huì)出現(xiàn)其他廢棄物。

     3.3 生物法

生物處理技術(shù)主要是通過(guò)生物有機(jī)物或其代謝產(chǎn)物與重金屬離子的相互作用達(dá)到凈化廢水的目的，是一種處理電鍍廢水的高新技術(shù)。具有簡(jiǎn)便實(shí)用，過(guò)程控制簡(jiǎn)單，污泥量少，二次污染少，高效益等優(yōu)點(diǎn)。隨著微生物的研究進(jìn)展，生物處理金屬日益受到人們的重視，采用生物技術(shù)處理電鍍廢水呈現(xiàn)發(fā)展勢(shì)頭。

（1）生物吸附法

生物體借助化學(xué)作用吸附金屬離子稱為生物吸附，凡具有從溶液中分離金屬能力的物體或生物體制備的衍生物稱為生物吸附劑。生物吸附劑主要是菌體、藻類及一些提取物。微生物對(duì)重金屬的吸附機(jī)理取決于許多物理、化學(xué)因素，如光、溫度、pH、重金屬濃度及化學(xué)形態(tài)、其他離子、螯合劑的存在和吸附劑的預(yù)處理等。生物吸附技術(shù)治理重金屬污染具有一定的優(yōu)勢(shì)，在低濃度條件下，生物吸附劑可以選擇性地吸附其中的重金屬，受水溶液中鈣、鎂離子的干擾影響較小。該方法處理效率高，運(yùn)行費(fèi)用低，無(wú)二次污染，可有效地回收一些貴重金屬。但是生物成長(zhǎng)環(huán)境不容易控制，往往會(huì)因水質(zhì)的變化而大量中毒死亡。

（2）生物絮凝法

利用微生物或微生物產(chǎn)生的代謝物進(jìn)行絮凝沉淀的一種除污方法。微生物絮凝劑是由微生物自身產(chǎn)生的、具有高效絮凝作用的天然高分子物質(zhì)，它的主要成分是糖蛋白、黏多糖、纖維素、蛋白質(zhì)和核酸等。對(duì)微生物絮凝劑引起絮凝的機(jī)理目前較為普遍接受的是架橋作用稀土元素在電鍍中的應(yīng)用。該機(jī)理認(rèn)為絮凝劑大分子表面具有較高電荷或較強(qiáng)的親水性和疏水性，能與顆粒通過(guò)離子鍵、氫鍵和范得華力同時(shí)吸附多個(gè)膠體顆粒，在顆粒間產(chǎn)生架橋現(xiàn)象，形成一種網(wǎng)狀三維結(jié)構(gòu)而沉淀下來(lái)，從而表現(xiàn)出絮凝臺(tái)離開(kāi)后，升降門(mén)自動(dòng)落下。操作人員對(duì)升降門(mén)進(jìn)行控制和操作，并在確保工作安全的前提下自動(dòng)運(yùn)行沖壓線?？刂葡到y(tǒng)中工業(yè)機(jī)器人與壓機(jī)之間的安全信號(hào)以及所有的緊急停止報(bào)警信號(hào)都是連鎖在安全的PLC系統(tǒng)中的，并且通過(guò)PLC的程序?qū)ζ溥M(jìn)行轉(zhuǎn)換互鎖控制。

3.4 工業(yè)機(jī)器人在沖壓自動(dòng)化生產(chǎn)線應(yīng)用中的模擬仿真系統(tǒng)

為合理布置生產(chǎn)線、縮短現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試安裝周期，利用工業(yè)機(jī)器人的離線編程功能，對(duì)工業(yè)機(jī)器人的工作速度、運(yùn)動(dòng)軌跡和有效負(fù)載等進(jìn)行仿真，仿真可避免現(xiàn)場(chǎng)的系統(tǒng)干涉及節(jié)拍不合理，能夠提高生產(chǎn)線的可靠性和安全性。

      四、結(jié)束語(yǔ)

     隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，沖壓技術(shù)的不斷進(jìn)步，工業(yè)機(jī)器人在沖壓自動(dòng)化生產(chǎn)線中廣泛的應(yīng)用，代替了工人單調(diào)重復(fù)的勞動(dòng)條件，提高了生產(chǎn)效率和工作效率，對(duì)產(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)量也有很大的提高，工業(yè)機(jī)器人已經(jīng)成為提高生產(chǎn)效率、生產(chǎn)質(zhì)量以及經(jīng)濟(jì)效益的重要設(shè)備，是汽車制造中必不可少的設(shè)備。采用工業(yè)機(jī)器人形成的沖壓自動(dòng)化生產(chǎn)線不僅提高了自動(dòng)化水平，降低了生產(chǎn)成本，而且極大地提高了生產(chǎn)效率和生產(chǎn)效益。

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