電鍍污泥處理技術的研究進展

彭桂群，敖子強

（江西省科學院能源研究所，江西 南昌330029）

1 電鍍污泥的產(chǎn)生及其特點

按照對電鍍廢水處理方式的不同，可將電鍍污泥分為混合污泥和分質污泥兩大類。前者是將不同種類的電鍍廢水混合在一起處理而形成的污泥；后者是將不同種類的電鍍廢水分別處理而形成的污泥，如含鉻污泥、含銅污泥、含鎳污泥、含鋅污泥等。

實際上，規(guī)模較小的電鍍企業(yè)所產(chǎn)生的電鍍污泥大多是混合污泥[1]。電鍍污泥中含有重金屬，若不加以妥善處理而任意堆放，那么其中的重金屬會在雨水淋溶作用下沿著污泥-土壤-農(nóng)作物-人體的路徑遷移，不僅污染環(huán)境，還會對人體健康造成危害[2]。電鍍污泥經(jīng)過適當方式處理后，原來的有害物質將轉化為有用物質，實現(xiàn)變廢為寶。

2 電鍍污泥的無害化資源化處理技術

對于不同類型的電鍍污泥，應采用不同的方法加以處理和利用。國外對有價值的分質污泥一般是送交冶煉金屬，而對于混合污泥大多采用固化處理。日本、美國、西歐等國家對電鍍污泥處理的專業(yè)化程度很高，都設有專門的電鍍污泥處理工廠。國內(nèi)處理電鍍污泥側重于含鉻分質污泥的綜合利用。近年來，國內(nèi)開始研究混合污泥處理技術，并出現(xiàn)專業(yè)化處理的趨勢。

2.1 穩(wěn)定化/固化技術

穩(wěn)定化/固化技術是固體廢物無害化處理的一項重要技術。固化劑和電鍍污泥混合，將電鍍污泥中的重金屬等有害物質封閉在固化體內(nèi)而不被浸出，以此達到消除污染的目的。穩(wěn)定化/固化技術主要包括水泥固化、石灰固化、熱塑性固化、熔融固化等。常用的固化劑有水泥、瀝青、玻璃、水玻璃等。水泥固化是最常用的固化技術，在美國被認為是一種很有前途的技術[3]。但水泥固化體中重金屬的長期穩(wěn)定性問題和水泥固化的高增容率，一直是許多研究者密切關注的問題。隨著固化體浸出率法規(guī)要求的日益嚴格及填埋場建設費用的提高，水泥固化的費用急劇增加。

添加劑的使用能改善電鍍污泥的固化效果[4]。在電鍍污泥的固化處置中，根據(jù)有害物質的性質，加入適當?shù)奶砑觿梢愿纳乒袒Ч档陀泻ξ镔|的溶出率，節(jié)約水泥用量。常用的添加劑有活性氧化鋁、硅酸鈉、硫酸鈣、碳酸鈉、活性谷殼灰等。

2.2 熱處理技術

電鍍污泥的熱處理主要是一個深度氧化和熔融的過程。通過熱處理，可以使電鍍污泥中某些劇毒成分的毒性降低，從而達到治理的目的。如CN-可以被熱堿氯化或水解除去[5]。焚燒法是最主要的熱處理方法，其優(yōu)點在于大幅減小電鍍污泥的體積，并降低其對環(huán)境的危害。近年來，一些學者在焚燒減容的基礎上對焚燒渣的資源化利用進行了廣泛的研究。但由于這種方法的能耗較高，對焚燒設備和條件有一定要求，規(guī)模較小的電鍍廠家難以承受巨額的處理費用，所以這種處理方法很難得到推廣。

2.3 生物處理技術

生物浸取法是利用化能自養(yǎng)型嗜酸性硫桿菌的生物產(chǎn)酸作用，將難溶性的重金屬從固相溶出而進入液相成為可溶性的金屬離子，再采用適當?shù)姆椒◤慕∫褐屑右曰厥铡Ｆ渥饔脵C制比較復雜，包括微生物的生長代謝、吸附及轉化等[6]。目前利用生物方法處理電鍍污泥尚處于起步階段[7]。

2.4 熔煉技術和焙燒浸取技術

熔煉技術處理電鍍污泥主要以回收其中的銅、鎳為目的。熔煉技術以煤炭、焦炭為燃料和還原物質，輔料有鐵礦石、銅礦石、石灰石等。熔煉以銅為主的電鍍污泥時，爐溫在1300℃以上，熔出的銅稱為冰銅；熔煉以鎳為主的電鍍污泥時，爐溫在1455℃以上，熔出的鎳稱為粗鎳。冰銅和粗鎳可直接用電解法進行分離回收。爐渣一般用作建材原料。

焙燒浸取技術是先利用高溫焙燒預處理污泥中的雜質，然后用酸、水等介質提取焙燒產(chǎn)物中的有價金屬。用黃鐵礦廢料作酸化原料，將其與電鍍污泥混合后進行焙燒，然后在室溫下用去離子水對焙燒產(chǎn)物進行浸取分離，鋅、鎳、銅的回收率分別為60%、43%、50%。

2.5 材料化技術

電鍍污泥的材料化是指利用電鍍污泥為原料或輔料生產(chǎn)建筑材料或其他材料的過程。Ract P G等[8]開展了以電鍍污泥部分取代水泥原料生產(chǎn)水泥的實驗，即使是含鉻電鍍污泥在原料中的干基質量分數(shù)高達2%的情況下，水泥燒結過程也能正常進行，而且燒結產(chǎn)物中鉻的殘留率高達99.9%。Magalhaes J M等[9]分析了影響電鍍污泥與黏土混合物燒制陶瓷的因素。研究發(fā)現(xiàn)，電鍍污泥的物化性質、預制電鍍污泥與黏土混合物時的攪拌時間，是決定陶瓷質量的主導因素。此外，將電鍍污泥與海灘淤泥混合可燒制出達標的陶粒[10]。

可行的資源化途徑主要有：（1）回收電鍍污泥中的部分重金屬并加以利用；（2）對含有不同重金屬的電鍍污泥分別利用；（3）針對電鍍污泥的特性，也可以考慮對其進行綜合利用。

可行的無害化途徑主要有：（1）水泥固化方法；（2）將重金屬螯合劑應用到電鍍污泥處理中。

經(jīng)過穩(wěn)定化、固化處理后的含有重金屬的電鍍污泥最終可進入危險廢物填埋場進行填埋。

3 電鍍污泥處理技術的發(fā)展及其存在的問題

今后，電鍍污泥處理技術的發(fā)展主要集中在以下幾個方面：（1）將電鍍污泥加工成各類工業(yè)原料，通過這一途徑真正做到廢物利用，極大地降低對環(huán)境的危害；（2）利用化學方法處理電鍍污泥并回收利用部分有用的重金屬，這種方法的經(jīng)濟效益十分可觀，將成為今后研究的熱點；（3）生物技術在環(huán)境污染治理方面已展示了強大的優(yōu)勢，利用生物技術處理電鍍污泥是新的發(fā)展方向。

電鍍污泥的資源化處理一直是國內(nèi)外的研究重點。雖然有關人員在該領域已經(jīng)開展了很多研究并取得了一定的成果，但仍存在許多亟待解決的問題。近年來，利用電化學技術處理電鍍污泥，展現(xiàn)出廣闊的發(fā)展前景。最新的研究顯示，電化學技術在電鍍污泥的減量化、資源化及無害化方面都有明顯的優(yōu)勢。然而，由于電化學技術在電鍍污泥處理方面的應用與研究還比較少，許多問題還需進一步探索，如對電化學處理電鍍污泥過程中重金屬的遷移特性、電化學處理過程中重金屬的析出特性及重金屬形態(tài)的變化等都需要深入研究。