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電鍍廢水處理技術研究現狀及其發展趨勢

     一、電鍍廢水的來源

電鍍廢水主要來源是在電鍍生產過程中的鍍件清洗用水、鍍液過濾用水、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”產生的廢水,另外還有廢水處理過程中自用水的排放以及化驗室的排水等。電鍍廢水的性質主要決定于化學清洗液和電鍍液的性質,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均為各種金屬離子,其次是酸類和堿類物質,有些電鍍液還使用了顏料等其他物質,這些物質大部分是有機物

     二、電鍍廢水的危害

電鍍廢水中的污染物較為復雜,水質成分不易控制,但總的來講,可分為重金屬離子廢水、酸堿廢水及含油脂類廢水等,表現的成分卻常常是同時含有多種污染物。其中有毒有害的物質有鎘、鉛、鉻、鎳、錫、鋅、酸、堿、懸浮物、石油類物質、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。電鍍廢水未經處理排放,會污染飲用水和工業用水,對生態環境產生危害;酸堿廢水會破壞水中微生物的生存環境,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,如果大量含有重金屬離子的電鍍廢水不經處理直接排放,會通過食物鏈,在人體內富集而導致嚴重的健康問題,其中鉻、錫和銅可導致肺癌;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,長期攝人也能引起慢性中毒;鎳和鉛在人體內有蓄積作用,長期攝人會引起慢性中毒。錫、鉻、鉛及鋁四種物質均為國家一類有害物質,銅、鋅毒性相對較小,是國家二類有害物質。

     三、電鍍廢水處理技術

3.1 化學方法

化學方法就是向廢水中投加化學藥劑,通過化學反應改變廢水中污染物的化學性質,使其轉變成無害或易于與水分離的物質從廢水中除去的處理工藝。從近幾十年的國內外電鍍廢水處理技術發展趨勢來看,電鍍廢水有80%采用化學法處理,化學法處理電鍍廢水,是目前國內外應用最廣泛的電鍍廢水處理技術,技術上較為成熟。

化學法包括鐵氧體法、氧化還原法、沉淀法等,是一種傳統和應用廣泛的處理電鍍廢水方法,具有投資少,處理成本低,操作簡單等特點,適用于各類電鍍金屬廢水處理。但化學法的最大不足之處在于生產用水不能回收利用,浪費水資源且占用較大的場地。

(1)鐵氧體法

鐵氧體法是根據生產鐵氧體的原理發展起來的處理方法該法處理重金屬廢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,具有設備簡單投資少,操作方便等特點,同時形成的污泥有較高的化學穩定性,容易進行微分離和脫水處理。此法在國內電鍍業中應用較廣,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合物廢水的缺點。

(2)化學氧化法

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合的氰離子氧化成氮氣和二氧化碳。該方法能夠徹底消除氰化物的污染問題,但是其出水水質較差,且不能回用。在處理混合廢水時,易造成二次污染,而且通用氧化劑還有供貨和毒性的問題有待于解決。

(3)化學還原法

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點是處理后水能達到排放標準,并能回收利用氫氧化鉻,設備操作比較簡單,但鉻污泥如存放不妥易引起二次污染。應用化學還原法處理含鉻廢水,堿化時一般用石灰,但廢渣多;用NaOH或Na2CO3,則污泥少,但藥劑費用高,處理成本大,這是化學還原法的缺點。

(4)化學沉淀法

化學沉淀法是使廢水中呈溶解狀態的重金屬轉變為不溶于水的重金屬化合物的方法。該法是一種較為成熟實用的電鍍廢水處理技術,且處理成本低,便于管理,處理后廢水能達到排放標準。同時可以回收鉻酸,復生碳酸鋇。但鋇鹽來源、沉淀物分離以及污泥的二次污染尚須進一步解決。

3.2 物理法

物理方法主要是對廢水中懸浮的污染物質進行分離,在進行處理過程中并不會使物質的化學性質改變。

(1)蒸發濃縮法

所謂的蒸發濃縮回收法主要是采用蒸發的方式處理重金屬電鍍廢水,使其溶液得以不斷的濃縮,最終對其進行回收和利用。蒸發濃縮法一般在對含鎳離子、銀離子、銅離子和鉻離子進行處理的時候比較適用。在電鍍工業中往往選擇蒸發濃縮處理法與其他方法連用的方式對重金屬廢水進行處理,其能夠確保閉路循環的實現,屬于一種非常成功的組合。采用蒸發濃縮法對電鍍重金屬廢水進行處理具有十分簡單成熟的工藝,而且不需要任何的化學試劑,所以并不會出現二次污染,可以對其中有價值的重金屬進行回用,因此其環境效益和經濟效益都非常高。然而因為其具有較高的操作費用和較大的能耗,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單的原理,其作為一種濃縮分離技術,主要是通過半透膜實施高壓過濾,尤其是在對鍍鎘、鍍銅、鍍鋅和鍍鎳廢水進行處理的時候非常適用。其主要的特點就是全部采用物理操作的方式,回用或者綜合利用產生于運轉過程中的一部分濃縮液,在漂洗中回用稀液,除此之外并不會出現其他廢棄物。

3.3 生物法

生物處理技術主要是通過生物有機物或其代謝產物與重金屬離子的相互作用達到凈化廢水的目的,是一種處理電鍍廢水的高新技術。具有簡便實用,過程控制簡單,污泥量少,二次污染少,高效益等優點。隨著微生物的研究進展,生物處理金屬日益受到人們的重視,采用生物技術處理電鍍廢水呈現發展勢頭。

(1)生物吸附法

生物體借助化學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。微生物對重金屬的吸附機理取決于許多物理、化學因素,如光、溫度、pH、重金屬濃度及化學形態、其他離子、螯合劑的存在和吸附劑的預處理等。生物吸附技術治理重金屬污染具有一定的優勢,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,運行費用低,無二次污染,可有效地回收一些貴重金屬。但是生物成長環境不容易控制,往往會因水質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生的代謝物進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生的、具有高效絮凝作用的天然高分子物質,它的主要成分是糖蛋白、黏多糖、纖維素、蛋白質和核酸等。對微生物絮凝劑引起絮凝的機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用。該機理認為絮凝劑大分子表面具有較高電荷或較強的親水性和疏水性,能與顆粒通過離子鍵、氫鍵和范得華力同時吸附多個膠體顆粒,在顆粒間產生架橋現象,形成一種網狀三維結構而沉淀下來,從而表現出絮凝臺離開后,升降門自動落下。操作人員對升降門進行控制和操作,并在確保工作安全的前提下自動運行沖壓線??刂葡到y中工業機器人與壓機之間的安全信號以及所有的緊急停止報警信號都是連鎖在安全的PLC系統中的,并且通過PLC的程序對其進行轉換互鎖控制。

3.4 工業機器人在沖壓自動化生產線應用中的模擬仿真系統

為合理布置生產線、縮短現場調試安裝周期,利用工業機器人的離線編程功能,對工業機器人的工作速度、運動軌跡和有效負載等進行仿真,仿真可避免現場的系統干涉及節拍不合理,能夠提高生產線的可靠性和安全性。

     四、結束語

隨著科學技術的不斷發展,沖壓技術的不斷進步,工業機器人在沖壓自動化生產線中廣泛的應用,代替了工人單調重復的勞動條件,提高了生產效率和工作效率,對產品的生產質量也有很大的提高,工業機器人已經成為提高生產效率、生產質量以及經濟效益的重要設備,是汽車制造中必不可少的設備。采用工業機器人形成的沖壓自動化生產線不僅提高了自動化水平,降低了生產成本,而且極大地提高了生產效率和生產效益。

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