電鍍含鎳污泥資源化與處置方法的研究實(shí)踐

陸藝 何召輝 董振 王瑾

摘 要：對電鍍含鎳污泥資源化利用與處置方法進(jìn)行了研究實(shí)踐，并對結(jié)果進(jìn)行了分析。主要研究實(shí)踐利用處理電鍍含鎳污泥，在現(xiàn)有的處置利用結(jié)果上，結(jié)合對電鍍污泥產(chǎn)生處置利用進(jìn)行實(shí)地調(diào)研的情況，同時對用酸浸富集法從電鍍含鎳污泥中回收鎳進(jìn)行了研究實(shí)踐。研究實(shí)踐處理回收利用過程中的主要影響因素，提出了一套較完整、適應(yīng)企業(yè)電鍍含鎳污泥資源化與處置具體方法及相應(yīng)條件，在此方法和相應(yīng)條件下，鎳的回收率可以達(dá)到92%以上，為電鍍企業(yè)產(chǎn)生的含鎳污泥資源利用提供借鑒。

關(guān)鍵詞：電鍍;含鎳污泥;利用;資源化;回收;處置

0 前言

電鍍工藝是制造過程中不可缺少的工藝，而電鍍工藝是制造過程中污染較大的工藝。電鍍產(chǎn)生的固體廢物主要是電鍍污泥，因其所含重金屬的質(zhì)量分?jǐn)?shù)高而被列為危險廢物[1]。通過近幾年電鍍廢水分質(zhì)處理技術(shù)改造，造成電鍍企業(yè)負(fù)擔(dān)的原因由原先廢水是否能夠達(dá)標(biāo)排放的問題，轉(zhuǎn)化為產(chǎn)生的污泥處置費(fèi)用及是否能處置單位能處理問題。電鍍污泥處置費(fèi)用逐年提升，特別是含鎳污泥，對企業(yè)來說是一項(xiàng)重?fù)?dān)，同時也是必須解決的問題。電鍍污泥處置難度已經(jīng)進(jìn)一步提升，存在電鍍工藝的企業(yè)面臨著更大的負(fù)擔(dān)與壓力，含金屬污泥綜合利用減量化是亟待解決的問題之一。

1 電鍍含鎳污泥的成分及性質(zhì)

1.1 電鍍含鎳污泥的成分

電鍍含鎳污泥是含鎳廢水處理過程中產(chǎn)出的一種固體廢棄物，含有大量的重金屬鎳。根據(jù)調(diào)研，電鍍企業(yè)一般采用成熟的化學(xué)沉淀法進(jìn)行處理含鎳廢水，相對于溶劑萃取法、離子交換法、選擇性膜處理法和生物處理法等工藝來說[2-6]，其具有處理量大、處理成本低等優(yōu)點(diǎn)。此次研究的電鍍含鎳污泥是化學(xué)鍍鎳廢水處理過程中所產(chǎn)生的以鎳重金屬氫氧化物為主要成分的沉淀物。實(shí)驗(yàn)用電鍍含鎳污泥來自企業(yè)化學(xué)鍍鎳廢水處理過程中所產(chǎn)生含鎳污泥，泥塊狀，含水量為73.8%。該原料主要是鎳含量較高，主要是氫氧化鎳，同時含有少量硫酸鎳。

1.2 電鍍含鎳污泥的性質(zhì)

電鍍污泥具有污染性，處置不當(dāng)，容易造成水體和土壤污染。實(shí)驗(yàn)用電鍍含鎳屬于堿性物質(zhì)，pH值為9.70-11.02，同時該污泥中水分灰分的含量也很高，分別為73.8%和76%，是結(jié)晶度低的混合物。

2 電鍍含鎳污泥的處理

電鍍含鎳污泥含有鎳及其相關(guān)化合物，在危險固廢名錄中，如果沒有合規(guī)處置，除去其中含鎳物質(zhì)，將會破壞人類生存的環(huán)境，危害人體健康。采用何種方法有效處理電鍍含鎳污泥，將其無害化資源化，減少二次污染，是目前研究的重點(diǎn)工作。

2.1 固化法

目前，電鍍含鎳污泥產(chǎn)生后還沒有一個經(jīng)濟(jì)和技術(shù)并行的處理方法，國內(nèi)外常用的方法是固化--填埋法。電鍍含鎳污泥含有大量的重金屬，因此，在對電鍍含鎳污泥進(jìn)行填埋處置之前，必須先對其進(jìn)行固化穩(wěn)定處理。常用的固化劑有水泥、瀝青、玻璃、水玻璃等，其中，水泥是最為常見的固化劑之一。水泥固化是指將廢物和普通水泥混合，形成具有一定強(qiáng)度的固化體，從而達(dá)到降低廢物中危險成分浸出率的目的。此外，石灰也是一種常用的固化劑，但這種方法費(fèi)用較高[7]。這種方法雖然被比較多的應(yīng)用，但他存在著占用面積大，在用地較為緊張的地區(qū)不建議采用，同時該方法處理后的污泥穩(wěn)定性無法確保。對于穩(wěn)定性的問題，國內(nèi)外研究發(fā)現(xiàn)，可以在固化的同時，添加一些物質(zhì)，提高固化的效果及穩(wěn)定性，降低金屬溶出的情況。

2.2 熱化學(xué)處理法

熱化學(xué)處理技術(shù)是高溫條件下對污泥進(jìn)行處理分解，造成金屬毒性成分減少，更有效的減少污泥占地面積，同時對重金屬加以利用。這些年，在電鍍含鎳污泥最終處置前用該技術(shù)對污泥進(jìn)行處置，可以使電鍍含鎳污泥較無害化。該技術(shù)還需進(jìn)一步進(jìn)行探索研究，對于在熱化學(xué)處理技術(shù)應(yīng)用過程中，產(chǎn)生的廢渣和蒸發(fā)的物質(zhì)中有毒有害成分需要進(jìn)一步分析研究，避免在此方法中產(chǎn)生其他二次污染，造成環(huán)境污染。

3 資源化無害化利用技術(shù)

這些年，電鍍含鎳污泥資源化無害化利用技術(shù)探索研究主要還是在于兩方面，意識重金屬回收利用，而是重金屬材料化利用。

3.1 重金屬回收利用技術(shù)

3.1.1 酸浸法和氨浸法

酸浸法是指利用硫酸、鹽酸等酸作為浸提劑，將可溶性的目標(biāo)組分從電鍍含鎳污泥中提取出來的方法。酸浸法應(yīng)用較為廣泛，硫酸是最為常用的浸提劑[8]。

3.1.2 焚燒--回收法

焚燒--回收法實(shí)在電鍍污泥焚燒過程減少污泥重量，同時對焚燒產(chǎn)生的廢渣中的重金屬上，對焚燒渣中的重金屬進(jìn)行回收利用的技術(shù)。經(jīng)過焚燒處理，總體污泥重量減輕，體積減少，較利于后續(xù)再處置。

3.2 重金屬材料化利用技術(shù)

重金屬材料化利用技術(shù)是一種將電鍍含重金屬污泥作為原料或輔料材料的過程。該方法還需進(jìn)一步研究探索，確保不產(chǎn)生二次污染，不對水體或土壤存在污染隱患。

3.3 其他資源化無害化利用技術(shù)

3.3.1 電鍍含鎳污泥鐵氧體化處理法

目前部分企業(yè)存在電鍍廢水中加入鐵鹽類絮凝劑，這種發(fā)放可以使含鎳污泥中鎳沉淀，但此種方法會造成電鍍污泥中含有許多鐵離子，這樣在減少鎳對環(huán)境污染的同時，又可以資源利用此污泥，將其進(jìn)一步進(jìn)行轉(zhuǎn)化，提升其價值。

3.3.2 電鍍含鎳污泥生物處理法

此方法對于處理含鎳污泥能力有限，該方法主要應(yīng)用于無重金屬污染的生物污泥，對于含鎳污泥無法很好地進(jìn)行回收處理鎳，同時該方法中微生物容易對鎳產(chǎn)生反應(yīng)導(dǎo)致死亡，同時該污泥中微生物不能很好地生存，極易造成較大成本損失，故此方法不推薦應(yīng)用于電鍍含鎳污泥資源化無害化利用。

4 電鍍含鎳污泥酸浸法參數(shù)優(yōu)化

酸浸的目的主要是將鎳以硫酸鹽的形式浸出，該方法在處理過程中，主要對于進(jìn)出時間、加入硫酸量，溫度對浸出效果的影響進(jìn)行研究實(shí)踐。加入硫酸量，經(jīng)過計算，通過理論數(shù)據(jù)的倍數(shù)進(jìn)行添加，先進(jìn)行污泥中含鎳量檢測，在計劃相應(yīng)硫酸添加量。具體處理流程見圖1。

4.1 時間對浸出率的影響

試驗(yàn)電鍍含鎳污泥低濃度硫酸浸出時間對浸出效果的影響，結(jié)果見圖2。硫酸加入量為理論加入量。

4.2 時間對浸出率的影響

試驗(yàn)電鍍含鎳污泥低濃度硫酸浸出溫度對浸出效果的影響，結(jié)果見圖3。硫酸加入量為理論加入量。

4.3 酸浸法參數(shù)優(yōu)化

試驗(yàn)表明硫酸加入量為理論加入量，在低酸濃度下，采用硫酸浸出--碳酸鎳富集工藝從電鍍含鎳污泥中回收鎳，其回收率可達(dá)92%以上。

酸浸過程溫度35℃以上、進(jìn)出時間0.5h已上時，Ni浸出率可以達(dá)到92%以上。溫度55℃浸出時間3h，浸出渣的過濾性能最好，Ni浸出率可以達(dá)到99%以上。考慮到時間與經(jīng)濟(jì)投入，采用35℃和浸出時間0.5h為佳。采用加碳酸鈣的形式富集鎳，綜合計劃，在該方法中，使鎳總回收率達(dá)到92%以上，為電鍍含鎳污泥中Ni的資源化無害化利用提供了較為經(jīng)濟(jì)的方法。

該方法處置過程中不會產(chǎn)生含毒廢氣，過程中的廢水也能進(jìn)行回收利用，并且電鍍含鎳污泥中鎳高效回收，產(chǎn)出的污泥中基本不含重金屬，該方法環(huán)境效益較高。

5 結(jié)論

電鍍含鎳污泥資源化無害化利用處置是目前電鍍減少污染研究的核心，并且國內(nèi)外都取得了一些成果。目前國內(nèi)采用的固化填滿雖然是應(yīng)用頻率最高的一種處置方法，但是該方法并沒有減少含鎳污泥，也沒有對其進(jìn)行資源化無害化利用，只是最為末端的處置手段。生態(tài)環(huán)境保護(hù)提倡的減少污染，每個環(huán)節(jié)上較少污染排放，對于實(shí)現(xiàn)電鍍含鎳污泥的資源化無害化利用才是符合生態(tài)環(huán)境保護(hù)，走綠色可持續(xù)發(fā)展的要求，如何經(jīng)濟(jì)有效資源化利用電鍍含鎳污泥處理將是技術(shù)發(fā)展的重點(diǎn)。有效資源化利用電鍍含鎳污泥，不僅可以創(chuàng)造價值，還能減輕末端處理的壓力，同時減輕電鍍企業(yè)經(jīng)營負(fù)擔(dān)。

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