電鍍污泥是電鍍廢水處理過程中產(chǎn)生的排放物,其中含有大量的鉻、鎘、鎳、鋅等有毒重金屬,成分十分復(fù)雜。在我國《國家危險廢物名錄》(環(huán)發(fā)[1998]89號)所列出的47類危險廢物中,電鍍污泥占了其中的7大類,是一種典型的危險廢物。目前,由于我國電鍍行業(yè)存在廠點多、規(guī)模小、裝備水平低及污染治理水平低等諸多問題,大部分電鍍污泥仍只是進(jìn)行簡單的土地填埋,甚至隨意堆放,對環(huán)境造成了嚴(yán)重污染。因此,如何采取有效的技術(shù)處理處置電鍍污泥,并實現(xiàn)其穩(wěn)定化、無害化和資源化,一直都是國內(nèi)外的研究重點。

　　1、電鍍污泥的固化/穩(wěn)定化技術(shù)

　　目前,電鍍污泥的固化/穩(wěn)定化研究主要集中在固化塊體穩(wěn)定化過程的機(jī)理和微觀機(jī)制等方面。Roy等以普通硅酸鹽水泥作為固化劑,系統(tǒng)地研究了含銅電鍍污泥與干擾物質(zhì)硝酸銅的加入對水泥水化產(chǎn)物長期變化行為的影響,發(fā)現(xiàn)硝酸銅與含銅電鍍污泥對水泥水化產(chǎn)物的結(jié)晶性、孔隙度、重金屬的形態(tài)及pH等微量化學(xué)和微結(jié)構(gòu)特征都有重要的影響,如固化體的pH隨硝酸銅添加量的增加而呈明顯的下降趨勢,孔隙度則隨硝酸銅添加量的增加而增大。Asavapisit等[3]研究了水泥、水泥和粉煤灰固化系統(tǒng)對電鍍污泥的固化作用,分析了固化體的抗壓強(qiáng)度、淋濾特性及微結(jié)構(gòu)等的變化特性,發(fā)現(xiàn)電鍍污泥能明顯降低兩系統(tǒng)最終固化塊體的抗壓強(qiáng)度,原因是覆蓋在膠凝材料表面上的電鍍污泥抑制了固化系統(tǒng)的水化作用,但粉煤灰的加入不僅能使這種抑制作用最小化,而且還能降低固化體中鉻的浸出率,原因可能是粉煤灰部分取代高堿度的水泥后,使混合系統(tǒng)的堿度降到了有利于重金屬氫氧化物穩(wěn)定化的水平。

　　Sophia等認(rèn)為,單一水泥處理電鍍污泥的抗壓強(qiáng)度優(yōu)于水泥和粉煤灰混合系統(tǒng),但只要水泥與粉煤灰的配比適宜,同樣能滿足對鉻的固化需要。而固化過程中粉煤灰的使用對銅的長期穩(wěn)定性并無益處。

　　添加劑的使用能改善電鍍污泥的固化效果。在電鍍污泥的固化處置中,根據(jù)有害物質(zhì)的性質(zhì),加入適當(dāng)?shù)奶砑觿?可提高固化效果,降低有害物質(zhì)的溶出率,節(jié)約水泥用量,增加固化塊強(qiáng)度。在以水泥為固化劑的固化法中使用的添加劑種類繁多,作用也不同,常見的有活性氧化鋁、硅酸鈉、硫酸鈣、碳酸鈉、活性谷殼灰等。

　　2、電鍍污泥的熱化學(xué)處理技術(shù)

　　熱化學(xué)處理技術(shù)(如焚燒、離子電弧及微波等)是在高溫條件下對廢物進(jìn)行分解,使其中的某些劇毒成分毒性降低,實現(xiàn)快速、顯著地減容,并對廢物的有用成分加以利用。近年來,利用熱化學(xué)處理技術(shù)實現(xiàn)對危險廢物電鍍污泥的預(yù)處理或安全處置正引起人們的重視。

　　目前,有關(guān)電鍍污泥熱化學(xué)處理技術(shù)的研究,以對在焚燒處理電鍍污泥過程中重金屬的遷移特性等問題的研究比較突出。Espinosa等對電鍍污泥在爐內(nèi)焚燒過程的熱特性及其中重金屬的遷移規(guī)律進(jìn)行了研究,發(fā)現(xiàn)焚燒能有效富集電鍍污泥中的鉻,灰渣中鉻的殘留率高達(dá)99%以上,而在焚燒過程中,絕大部分污泥組分以CO2,H2O,SO2等形態(tài)散失,因此減容減重效果非常明顯,減重可達(dá)34%。Barros等利用水泥回轉(zhuǎn)窯對混合焚燒電鍍污泥過程進(jìn)行了研究,分析了添加氯化物(KCl,NaCl等)對電鍍污泥中Cr2O3和NiO遷移規(guī)律的影響,認(rèn)為氯化物對Cr2O3和NiO在焚燒灰渣中的殘留情況幾乎沒有任何影響,焚燒過程中Cr2O3和NiO都能被有效地固化在焚燒殘渣中。劉剛等利用管式爐模擬焚燒爐研究電鍍污泥的熱處置特性時,分析了鉻、鋅、鉛、銅等多種重金屬的遷移特性,認(rèn)為焚燒溫度在700℃以下時,污泥中的水分、有機(jī)質(zhì)和揮發(fā)分就能被很好地去除,且高溫能有效抑制污泥中重金屬的浸出,但這種抑制對各種重金屬的影響各不相同,如鎳是不揮發(fā)性重金屬,在焚燒灰渣中的殘留率為100%,鉻在灰渣中的殘留率也高達(dá)97%以上,而鋅、鉛、銅的析出率則隨焚燒溫度的升高而有不同程度的增大。

　　在離子電弧、微波等其他熱化學(xué)處理研究方面,Ramachandran等用直流等離子電弧在不同氣氛下對電鍍污泥進(jìn)行處理,并對處理后的殘渣及處理過程中產(chǎn)生的粉末進(jìn)行了研究,認(rèn)為此法在實現(xiàn)銅、鉻等有價金屬回收的同時可將殘渣轉(zhuǎn)化成穩(wěn)定的惰性熔渣。Gan等通過微波輻射對電鍍污泥進(jìn)行了解毒和重金屬固化實驗,發(fā)現(xiàn)微波輻射處理對電鍍污泥中重金屬離子的固化效果顯著,原因可能是在高溫干燥與電磁波的共同作用下,有利于重金屬離子同雙極聚合分子之間發(fā)生強(qiáng)烈的相互作用而結(jié)合在一起,而經(jīng)微波處理的電鍍污泥具有粒度細(xì)、比表面積高、易結(jié)團(tuán)等特性。

　　此外,熱化學(xué)處理有利于降低電鍍污泥中鉻的毒性。Ku等研究了高溫?zé)崽幚黼婂兾勰噙^程中鉻的毒性價態(tài)變化,認(rèn)為高溫?zé)崽幚砟軐t(Ⅵ)轉(zhuǎn)化成鉻(Ⅲ),且溫度越高轉(zhuǎn)化效果越明顯;在經(jīng)高溫處理的電鍍污泥中,主要以鉻(Ⅲ)為主。Cheng等[16]將電鍍污泥與黏土的混合物分別在900℃和1100℃的電爐中熱養(yǎng)護(hù)4h后,對其中鉻的價態(tài)進(jìn)行了分析,發(fā)現(xiàn)在經(jīng)900℃熱養(yǎng)護(hù)處理的混合物中,鉻(Ⅵ)占有絕對優(yōu)勢,而經(jīng)1100℃熱養(yǎng)護(hù)處理的混合物中,鉻則主要以鉻(Ⅲ)存在。

　　3、電鍍污泥中有價金屬的回收技術(shù)

　　3.1　酸浸法和氨浸法

　　酸浸法是固體廢物浸出法中應(yīng)用最廣泛的一種方法,具體采用何種酸進(jìn)行浸取需根據(jù)固體廢物的性質(zhì)而定。對電鍍、鑄造、冶煉等工業(yè)廢物的處理而言,硫酸是一種最有效的浸取試劑,因其具有價格便宜、揮發(fā)性小、不易分解等特點而被廣泛使用。Silva等以磷酸二異辛酯為萃取劑,對電鍍污泥進(jìn)行了硫酸浸取回收鎳、鋅的研究實驗。Vegli惏等的研究顯示,硫酸對銅、鎳的浸出率可達(dá)95%～100%,而在電解法回收過程中,二者的回收率也高達(dá)94%～99%。