电镀生产企业,根据不同的镀种和产品,均须大量选用各种重金属作为原料,如金、银、铜、镍、铬、锌、铁、镉等。在电镀过程中,部分重金属进入废水中,并通过废水处理流程进入污泥,成为电镀污泥。电镀污泥是一种典型的危险废物(危险废物编号为 HW22),必须经过严格的无害化处理。一般电镀生产企业的电镀污泥产量均较大,一个处理量为1万吨/天的废水站,其产泥量可达1800吨/年。表1为一个典型的电镀工业园的各类污泥产生量及污泥中重金属含量。
2.1 含镍污泥处理酸浸出工艺含镍污泥的分离处理包括酸浸出、铜萃取和除杂提纯三个步骤。2.1.1 酸浸出电镀污泥中加水、硫酸,利用化学反应热进行浸出,pH为1.0,固∶水∶酸 =1∶4∶1,搅拌2.5小时,镍、铜的浸出率大于96% ,浸出到终点后,进行压力过滤,浸出液送后道萃取,浸出渣水洗干净后送固化场制砖固化处理,清洗水返回酸浸出。浸出过程的主要化学反应如下:Ni+H2SO4=NiSO4+H2↑Ni(OH)2+H2SO4=NiSO4+2H2ONiO+H2SO4=NiSO4+H2OFeO+H2SO4=FeSO4+H2OCuO+H2SO4=CuSO4+H2OCu(OH)2+H2SO4=CuSO4+2H2O2.1.2 铜萃取萃取液用磺化煤油做载体,形成铜萃取有机相,用量为磺化煤油:萃取剂=15∶1,萃取条件为:pH=2,有机相(O):水相(W)=1∶1,采用两段萃取以X大限度地萃取浸出液中的铜,萃取到终点后静置分层,萃取水相除杂提纯硫酸镍,铜负载有机相用10%~15%的硫酸反萃得硫酸铜溶液,空载有机相送铜萃取。采用国际X的铜萃取剂,铜的萃取率可达99%以上。由于萃取液中铜含量较低,为便于后道的铜提取,用膜反渗透进行浓缩,同时可以将反渗透水用于浸出渣的水洗,节约水的用量。2.1.3 除杂提纯经过铜萃取后,富镍溶液中还含有铁、少量的铜、钙和镁等杂质,必须除杂后才能制得符合工业标准的硫酸镍。提铜后的富镍溶液经E.Z.针铁矿法除铁后压滤,压滤渣送固化场固化处理,滤液用杂质萃取液萃杂,进一步深度除杂后得到工业X的硫酸镍溶液。在这个过程中,镍的损失很少,通过提纯,镍的回收率可达98%。部分清洗废水送中和污水处理池处理达标后排放。用“酸浸出-多X萃取”工艺,污泥中的镍、铜回收率可达96%以上。通过镍物料平衡可以看出,X后的废渣量仅有原污泥的20%左右,从而大大减少了污泥的排放量。含镍污泥处理工艺流程见图1。
2.3.2 高浓度含铜污泥和含镍污泥的产生污泥处理生产中所涉及的污泥,均为电镀生产线产生的污泥。电镀企业一般涉及铜、镍、锌、锡、铬、金、银等电镀和化学镀工艺,电镀废水中含有铜、镍、锌、锡、铬、金、银、镀件金属等重金属,电镀污水可采用化学法为主辅以生化法的处理工艺。对污水处理产生的污泥进行回收利用时,为了便于金属的回收利用,在电镀废水处理过程中采用分质单X收集,分别进行化学沉淀处理,这样可以得到相对单纯的含铜、含镍污泥。电镀污泥在经过重力脱水和机械压缩后得到含水量约75%的泥渣。污泥中的重金属含量及物相组成见表3。从表3中可以看出,铜、镍占重金属总排放量的比例较大,具有较大的回收利用价值;锡、铬、锌等重金属占总金属排放量的比例较少,利用价值不高,可外售给其他企业进行固化制砖处理;金、银等属于贵金属,由各电镀生产厂家采用在线回收处理,污泥回收可不予考虑。2.4 含铜、含镍污泥处理中的物料平衡2.4.1 含镍污泥处理的物料平衡(见表4和图3)