聚丙烯酰胺PAM脫泥電鍍污泥回收如何更徹底，更有效，仍是如今面臨的一大難題

　　聚丙烯酰胺PAM脫泥廠家電鍍污泥回收如何更徹底，更有效，仍是如今面臨的一大難題。電鍍廢水可以采用很多方法進行處理，包括化學法、離子交換法、活性炭法、電解法、生物法、蒸發濃縮法、反滲透法、電滲析法等。在我國，電鍍廢水主要采用化學法進行處理，對于某些難處理的金屬離子，還會使用一些硫化劑來使其沉淀。在對電鍍污水進行處理時，電鍍污水中的重金屬元素會轉移到污泥中。雖然相對于污水來說，污泥的量少得多，但仍很巨大，尤其是它對環境所產生的危害甚至遠遠超過電鍍污水。因此，合理、慎重地處理電鍍污泥對國家和社會來說都具有深遠的意義。

　　一、電鍍污泥的成分、分類及危害

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　　電鍍污泥的成分

　　電鍍污泥是指處理電鍍污水后產生的污泥以及電鍍工藝過程中產生的鍍槽淤泥。一般來說，電鍍污泥中可能含有Au、Ag、Fe、Cu、Cr、Ni、Zn等重金屬元素，這些元素來源較廣，主要來自電鍍廠排放的各種電鍍及清洗鍍件后的廢液、電解槽液等。

　　用化學的方法對電鍍廢液進行礦化時，由于鍍層的需求不同，每個電鍍廠所使用的原料、生產方式及處理工藝都會不同，所得到的污泥的成分也是五花八門。

　　而且在電鍍生產過程中常常會用到一些有機物質，如配位劑、光亮劑、整平劑、除雜劑、表面活性劑等，這些藥劑大部分都是有害物質，如丙烯磺酸鈉，二甲氨基丙胺與環氧氯丙烷縮合物，炔醇、炔二醇及其環氧乙烷環氧丙烷加成物，檸檬酸，酒石酸，蘋果酸，羥基乙酸，乙醇，丙酮等。

　　雖然這些物質提升了電鍍產品的品質，但它們給電鍍污水和污泥的處理帶來了很大的困難，也對生態環境及人類健康構成了嚴重的威脅。

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　　電鍍污泥的分類及危害

　　電鍍污泥含水率高、穩定性低而且遷移性強，不同類型的電鍍污泥還會含有多種類型的有害金屬離子，己被列入國家危險廢物名錄中的第十七、第二十一和第二十三大類危險廢物之中。

　　電鍍污泥可以分為分質污泥和混合污泥兩類：分質污泥主要包括單一重金屬元素，如銅污泥、鎳污泥、鉻污泥等;混合污泥則是由不同種類的電鍍廢水共同處理后所得到的，其中含有多種金屬元素。

　　由于電鍍工藝的多樣性，實際電鍍廢水處理所得污泥大部分為混合污泥，因此對我國科研工作者而言，混合污泥是主要的研究對象。

　　電鍍污泥中含有大量的Cu、Ni、Zn等重金屬離子，甚至包括Cd、Cr等高危金屬離子，是一種典型的危險廢物。

　　由于污泥不穩定，易分解流失，在外界風化、雨淋的作用下，重金屬離子很容易遷移至生態系統中，對生態環境造成破壞，甚至會影響到人類健康。

　　早在1998年，我國就將電鍍污泥作為典型危險廢物列入了《國家危險廢物名錄》。2004年實施的《危險廢物經營許可證管理辦法》也對電鍍污泥的收集、貯存、處置等行為進行了嚴格規定，以防止電鍍污泥二次污染事件的發生。

　　通常而言，電鍍污泥的處理是指通過物理、化學、生物等不同的方法，使電鍍污泥轉化為適于運輸、貯存、資源化利用以及最終處置的過程。

　　電鍍污泥的處置是指最終處置或安全處置，是電鍍污泥污染控制的末端環節，解決電鍍污泥的歸宿問題，主要包括海洋處置和陸地處置兩大類。

　　在國外，分質污泥常用于回收金屬，混合污泥則多用水泥固化后進行安全妥當的處置。由于含鉻污泥具有高污染性，而且在國內幾乎沒有對污泥進行分質處理，因此在國內含鉻污泥的處理成為了研究的重點。

　　目前國內外對電鍍污泥的回收進行了大量的研究并取得了長足的進步，但總體來說，國內外還沒有一種成熟、安全、可靠，能徹底解決電鍍污泥的處置方法。下面將分別介紹常用的處理和處置方法。

　　二、電鍍污泥的處理方法

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　　固化處理

　　固化處理是指采用固化基材料將廢物固定或包裹起來，以降低其對環境的危害，從而能較安全地運輸和處置。固化處理是電鍍污泥處理方法中最重要的一種方法，也是目前處理電鍍污泥最主要的方法。

　　在電鍍污泥中混入特定的化學試劑，能將污泥中大部分的重金屬等有害物質凝固在安全的固體中，從而有效地避免了污泥的二次污染。固化體應具有良好的抗滲透性、抗浸出性、抗干混合性、抗凍融性以及足夠的機械強度。

　　主要的固化工藝有水泥固化法、石灰固化法、熱塑性固化法、熔融固化法等。水泥、瀝青、水玻璃等是常見的固化劑。

　　固化劑與電鍍污泥混合后，污泥內的有害重金屬元素就會被密封在固化體內。水泥固化法由于其處理效率高、操作簡單、固化體穩定、價格低廉、固化材料易得而得到了廣泛的運用。

　　近年來隨著研究的不斷深入，高溫熱解被用來處理有機質含量較高的污泥。在處理過程中，有機質會裂解為短烴鏈物質，繼而作為燃料進行回收。

　　若高溫分解時的溫度足夠高，固體殘留物甚至可以被玻璃化，即污泥中的重金屬元素被固定在固體殘留物中。這種處理方法與熔融固化法類似。

　　高溫熱解法雖然能將重金屬元素穩定地固定在固體中，并且能再利用一些在分解過程中產生的可燃性氣體，但這種方法只適用于有機質含量較高的污泥，而且它的能量消耗較高，故其適用范圍受到了很大制約。

　　固化法雖然有較多的優點，但該技術會產生更多的固體廢棄物，而且對于可作為二次資源的電鍍污泥而言是極大的浪費，不符合固體廢棄物處置的3R原則(即Reduce-減量，Reuse-復用，RecVcle-再生)，不能作為今后電鍍污泥技術發展的主要方向。

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　　熱處理

　　電鍍污泥的高溫處理工藝是一個深度化學反應的過程。在對污泥進行高溫加熱時加入一些還原性物質，可以使某些重金屬元素從高價態的高毒性變為低價態的弱毒性。

　　比如在高溫加熱時加入焦炭可以使鉻從Cr(Ⅵ)價變為Cr(Ⅲ)價，從而達到減輕毒性的目的。高溫焚燒是熱處理的主要方法，有毒有害的有機物經過焚燒后被熱氧化分解，而焚燒后的灰渣還可以綜合利用，且不存在有害物質。

　　所以污泥焚燒具有最大程度減量化、最完全穩定化和最徹底無害化的功效，是目前最徹底的處理手段。焚燒過程中能量的回收利用也最大程度地達到了污泥資源化，使得污泥變廢為寶，解決了污泥處理和利用過程中所帶來的不利因素。

　　正是因為焚燒法有諸多優點，目前它被某些經濟較為發達的國家和地區廣泛地運用在電鍍污泥的穩定化和固定化上。

　　以日本為例，由于日本人口密度高且國土內多山地，日本政府對環保的要求較為嚴格，日本的污泥大部分都會采用焚燒法進行處理。

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　　回收再利用

　　電鍍污泥中有些元素的含量可能超過了某些礦石中元素的含量。對國家和社會而言，電鍍污泥中的金屬元素是一筆可觀的財富，因此電鍍污泥的回收工藝一直以來是科研工作者研究的重點內容。

　　電鍍污泥回收再利用主要需要解決3個方面的問題：

　　一是促進污泥高效脫水，有機物溶解的預處理技術;

　　二是可實現污泥最終處置的焚燒與衛生填埋技術;

　　三是污泥多種形式的資源回收技術。電鍍污泥的回收主要有火法工藝、濕法工藝、火法焙燒-濕法浸出聯合工藝以及生物法。

　　(1)火法工藝

　　火法工藝處理電鍍污泥是在污泥熔煉過程中加入還原物質及造渣劑，在高溫條件下反應生成金屬或金屬中間產品的過程。

　　由于電鍍污泥含水量大、金屬品位低、成分復雜，且火法工藝本身存在能耗高、投資大、金屬回收率不高的缺點，因此在處理電鍍污泥的過程中很少使用火法工藝。

　　(2)濕法工藝

　　濕法工藝的基本流程是：在合適的浸出劑及浸出條件下，電鍍污泥中有價金屬被浸出而進入浸出液，實現有價金屬與雜質的初步分離，浸出液經凈化、有價金屬分離后得到較為純凈的金屬離子溶液，進而提取金屬或金屬產品，濕法工藝主要包括酸法浸出和氨法浸出。

　　① 酸法浸出

　　李英針對電鍍污泥的回收提出了“浸出化學沉淀(分步沉淀及共沉淀)共沉淀的分離回收利用”的工藝路線。

　　在浸出工藝過程中，以硫酸作為浸出劑并在所探究的最佳條件下浸出一次，鐵、銅、鉻、鎳的浸出率分別為88.65%、97.83%、91.64%和99.33%。在同一浸出條件下對剩余的濾渣浸出第二次時，鐵、銅、鉻、鎳的浸出率分別為91.06%、98.87%、93.55%和99.88%。

　　再對浸出液進行分步沉淀，回收其中的金屬元素后，浸出液基本澄清，其中的金屬元素大部分都得以回收。由此可見，酸法浸出一化學沉淀法能夠對電鍍污泥中的金屬元素進行有效的回收利用。

　　李強等用硫酸對電鍍污泥進行浸出，用Lix984N萃取浸出液中的銅，用硫化鈉沉鋅，用碳酸鈉沉鎳。

　　在較優的實驗條件下，銅、鎳、鋅和鉻的回收率均大于96%。他們在實驗室研究的基礎上還建成了一座年處理3萬噸混合電鍍污泥的示范工廠，并且在實踐過程中保持了盈利狀態。這一研究從實踐上證明了電鍍污泥綜合回收利用的可行性，也為電鍍污泥的回收利用提供了寶貴的實踐經驗。

　　國內外學者對濕法浸出電鍍污泥做了大量研究后發現：酸法浸出時，浸出液離子濃度高，后續處理水量小，但酸法浸出有選擇性差，浸出液凈化過程復雜，酸堿及除雜劑消耗量大等缺點。

　　② 氨法浸出

　　正因為酸法浸出有不少缺點，近年來科研工作者提出了氨法回收污泥中金屬的工藝。氨浸法是一種傳統的電鍍污泥處理的方法，一般采用氨水溶液作浸取劑，使電鍍污泥中有價金屬元素與其他金屬元素生成不同的產物，從而達到分離的目的。

　　利用氨水對電鍍污泥進行浸出，可使其中的氧化物或沉淀物以配合物的形式進入溶液中，整個過程屬于金屬電化學腐蝕過程。

　　張煥然提出了“氨性體系浸出鎳、銅萃取分離氨閉路循環利用”的工藝流程來回收電鍍污泥中的銅和鎳。

　　在較優的工藝條件下，即使電鍍污泥中金屬的含量非常低(銅0.94%、鎳0.81%)的情況下，銅、鎳的浸出率也能分別達到95%和88%。如采用兩段逆流浸出，銅、鎳的浸出率可以分別達到97%和93%。

　　浸出液中的銅、鎳分離采用的是“萃取水洗+酸洗+反萃”工藝，經兩段萃取后，銅、鎳的萃取率接近100%，萃余液中銅、鎳的質量濃度分別降低至0.0034g/L和0.023g/L，萃余液經調氨后返回浸出。

　　通過對國內外氨法回收的試驗分析發現：氨性體系對有價金屬的選擇性浸出較好，雜質金屬很少或根本不會進入浸出液。

　　氨性體系由于采用萃取劑分離浸出液中的金屬，不像酸浸時那樣在沉淀分離金屬時存在夾帶損失，因此其重金屬回收率要比酸浸體系高，而且回收電鍍污泥中銅、鎳時工藝流程較短，能夠較好地實現水和浸出劑的循環利用。正因具有上述優點，國際上普遍傾向于采用氨法浸出。

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　　火法焙燒-濕法浸出聯合工藝

　　火法一濕法聯合工藝是先通過火法工藝對電鍍污泥進行預處理，脫除水、有機物及部分雜質，使有價金屬分類、富集，再利用合適的浸出劑對有價金屬進行浸出。該工藝對處理有機物雜質含量高、成分復雜的污泥較有意義。

　　火法焙燒一濕法浸出聯合工藝有利于實現濕法工藝中部分難分離金屬的提取、分離，但該工藝仍存在工藝流程長、能耗高、生產投入大的缺點，實際生產中推廣應用較困難。

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　　生物處理

　　生物處理是利用微生物分解固體廢物中可降解的物質，從而達到無害化或綜合利用的目的。目前研究較多的是用微生物對電鍍污泥中的有價金屬進行浸出。

　　(1)生物浸出

　　微生物浸出主要是利用化能自養型嗜酸性硫桿菌的生物產酸作用將有價金屬從電鍍污泥中浸出，成為可溶性金屬離子，再采用適當的方法從浸出液中將有價金屬離子分離回收，其作用機理比較復雜，包括微生物的生長代謝、吸附、轉化等過程。

　　畢文龍用嗜酸性氧化硫硫桿菌和嗜酸性氧化鐵硫桿菌對含固率為3%的電鍍污泥進行瀝浸處理，電鍍污泥中Ni、Cr與Cu的浸出率分別為92.9%、85.1%及96.8%，比相同pH條件下用硫酸浸出的浸出率高，但這種方法處理周期長(嗜酸桿菌馴化后還需15d的酸化處理時間)，很難運用在工程實際中。

　　針對這一缺點，他用含固率為1%的城市污泥培養嗜酸性氧化硫硫桿菌所得的無機酸液，在短時內有效浸出了電鍍污泥，而且浸出效果與相同pH條件下的硫酸基本一致。他還用黑曲霉分泌出的檸檬酸和葡萄酸對電鍍污泥進行6d的生物浸出處理，Ni、Cr、Cu的浸出率分別為91.9%、74.4%3155.2%。

　　他認為檸檬酸、蘋果酸、草酸和葡萄酸這4種有機酸對Ni、Cr、Cu的浸出效果一次減弱，而它們混合在一起處理時既沒有拮抗作用，也沒有協同疊加作用。

　　曾猛等用在9K培養基中活化了7d的嗜酸性氧化硫硫桿菌對電鍍污泥進行生物淋濾。在單質硫添加量為1.25g/L的條件下，淋濾后的污泥中只殘留痕量的硫磺，各種重金屬離子的剩余量達到了國家對農用污泥所規定的標準。

　　與傳統物化法相比，這種生物淋濾法具有金屬溶出率高、操作簡便、持續性好、生產成本低等優點。

　　(2)堆肥與農用處理

　　污泥的堆肥農用就是在一定條件下，通過微生物的發酵作用將其中的有機物降解，使其成為土壤肥料的過程。

　　另外，污泥中含有的微量重金屬對植物的生長具有一定的促進作用。堆肥作為一種投資少、見效快的污泥處理方法，具有廣闊的應用前景。

　　但也應該注意到，污泥中的有毒重金屬可能會由于聚集效應而給人們的身體健康帶來嚴重危害。因此，堆肥處理的污泥應該受到嚴格的質量控制。

　　縱觀以上處理技術，火法回收由于其能耗高、投資大、金屬回收率低而被研究得較少，目前研究最多的是濕法回收技術。

　　酸法浸出是人們較早研究、技術較為成熟的方法，已經有實際的工業應用，但酸法浸出的藥劑消耗量大、成本高，不適合處理成分復雜、有價金屬含量低的混合污泥。

　　近年來，科研工作者提出了氨法浸出的方案。氨法浸出選擇性好，工藝流程短，物料能循環利用，在國際上受到普遍青睞。

　　至于生物法處理電鍍污泥，雖然與傳統的方法相比具有經濟性好、操作簡便、持續性好、環境友好等優點，但也存在效果不穩定，處理周期長等缺點。如何克服這些缺點也是研究的重點。

　　三、電鍍污泥的處置方法

　　電鍍污泥的處置方法主要包括海洋處置與陸地處置兩大類。一般而言，海洋處置有深海投棄和海上焚燒兩種方法，陸地處置有土地耕作、土地填埋、深井灌注等方法。

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　　海洋處置

　　電鍍污泥的填海處理是指利用海洋的自凈能力，將電鍍污泥丟棄在距離和深度適宜的海域，從而實現電鍍污泥的無害化處置。

　　早在19世紀末，美國就曾將電鍍污泥倒入海洋進行填海處理，而在愛爾蘭的都柏林灣，每年傾倒重金屬污泥約2.5萬噸。

　　由于電鍍污泥中存在毒性較大的鎘、鉻、氰等物質，處置場海域出現了不同程度的海洋污染現象。為了規范廢棄物填海制度，美國于1972年頒布了《海洋保護、研究和禁獵區法案》(Marine Protection, Researchand Sanctuaries Act)，國際上也先后達成了一系列協議，禁止將大量電鍍污泥用作填海，鎘、汞等毒性物質含量高的電鍍污泥在填海前必須經過固化處理。

　　目前，出于對海洋生態環境的考慮，大多數國家都禁止污泥深海投棄和海上焚燒。

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　　陸地處置

　　對于回收完重金屬后的尾渣或某些污染較小的污泥，一般可以采用填埋的方法進行處置。對于回收完重金屬或某些有機質含量較高、含水率大、強度小的電鍍污泥，根據我國現在的發展狀況，對它們進行填埋是比較經濟、有效的處置方法。

　　然而填埋時，由于污泥的含水率較高、強度小，在污泥推鋪和壓實過程中，壓實機和推土機很容易打滑，甚至陷入泥中。

　　而污泥中含有的大量有機質使得污泥的親水性較強，再加上污泥本身致密、滲透性低，填埋場很有可能在雨季過后變成人工沼澤。

　　針對填埋的上述缺點，張華提出了“污泥改性填埋填埋場污泥降解與穩定化形成礦化污泥礦化污泥開采與利用一污泥改性填埋”的循環填埋理念。他發現，礦化垃圾、粉煤灰、建筑垃圾、泥土等改性材料都可以提高污泥的滲透性，減輕污泥水解酸化產物的積累對微生物的抑制作用，提高污泥的產氣速率以及氣體中的甲烷含量。

　　其研究雖然是針對污水廠的污泥，但對電鍍污泥的填埋處置有一定的借鑒意義。

　　在海洋處置己被大多數國家明令禁止的現狀之下，陸地處置成為了處置電鍍污泥的最主要方法。

　　目前來說，對回收完有價金屬的污泥進行改性后填埋是比較經濟、環保的處置手段。

　　四、結語

　　不同性質的電鍍污泥應采取不同的方法進行處理和處置，上述方法各有其優缺點，應該根據實際情況進行選擇。

　　對于有機質含量較高的電鍍污泥，由于其燃燒時釋放的熱量較高，因此可以采用焚燒的方法消除有機質的危害，焚燒過程中污泥產生的能量以及焚燒后的灰渣都可以回收利用，從而最大程度地實現污泥資源化，使污泥變廢為寶。

　　對于有機質含量較少的污泥，可以在機械脫水后采用濕法浸出工藝對其中的有用金屬進行回收，浸出后的殘渣經過粉煤灰、礦化垃圾等改性處理后進行填埋處置。

　　不論采用哪種方法，最終都可以實現電鍍污泥的有效處理與妥當處置。

　　近年來，對電鍍行業產生的污泥進行處理、處置一直是國內外研究的重點。很多科研機構對此作了大量的研究，但這些技術目前只有少量應用在工業實踐中。

　　目前固化處理是我國電鍍污泥最主要的處理方式，在發達國家則采用更為環保、有效的焚燒法進行處理。

　　隨著環保要求的日益嚴格，電鍍污泥的回收利用必將成為電鍍污泥的主要處理方式，但依然面臨回收的金屬純度不高，回收工藝復雜，處理成本高，沒有形成成熟的工藝技術等問題。回收后的廢渣可以使用一些粉煤灰等材料對其改性后進行填埋處置。

　　在今后的很長一段時間里，如何解決電鍍污泥回收利用中存在的上述問題以及更徹底、有效地處置回收后的廢渣，仍然是研究的重點和主攻方向。

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