電鍍污泥的成分、分類及危害

電鍍污泥是指處理電鍍污水后產(chǎn)生的污泥以及電鍍工藝過程中產(chǎn)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(xué)的方法對電鍍廢液進(jìn)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(chǎn)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(chǎn)過程中常常會用到一些有機(jī)物質(zhì)，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(zhì)，如丙烯磺酸鈉，二甲氨基丙胺與環(huán)氧氯丙烷縮合物，炔醇、炔二醇及其環(huán)氧乙烷環(huán)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(zhì)提升了電鍍產(chǎn)品的品質(zhì)，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(tài)環(huán)境及人類健康構(gòu)成了嚴(yán)重的威脅。

電鍍污泥含水率高、穩(wěn)定性低而且遷移性強(qiáng)，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(zhì)污泥和混合污泥兩類：分質(zhì)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(wěn)定，易分解流失，在外界風(fēng)化、雨淋的作用下，重金屬離子很容易遷移至生態(tài)系統(tǒng)中，對生態(tài)環(huán)境造成破壞，甚至?xí)绊懙饺祟惤】怠?/p>

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(jīng)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(jìn)行了嚴(yán)格規(guī)定，以防止電鍍污泥二次污染事件的發(fā)生。

通常而言，電鍍污泥的處理是指通過物理、化學(xué)、生物等不同的方法，使電鍍污泥轉(zhuǎn)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(huán)節(jié)，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(zhì)污泥常用于回收金屬，混合污泥則多用水泥固化后進(jìn)行安全妥當(dāng)?shù)奶幹?。由于含鉻污泥具有高污染性，而且在國內(nèi)幾乎沒有對污泥進(jìn)行分質(zhì)處理，因此在國內(nèi)含鉻污泥的處理成為了研究的重點。

目前國內(nèi)外對電鍍污泥的回收進(jìn)行了大量的研究并取得了長足的進(jìn)步，但總體來說，國內(nèi)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。

電鍍污泥的處理方法

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(huán)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(xué)試劑，能將污泥中大部分的重金屬等有害物質(zhì)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(yīng)具有良好的抗?jié)B透性、抗浸出性、抗干混合性、抗凍融性以及足夠的機(jī)械強(qiáng)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(nèi)的有害重金屬元素就會被密封在固化體內(nèi)。水泥固化法由于其處理效率高、操作簡單、固化體穩(wěn)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?zé)峤獗挥脕硖幚碛袡C(jī)質(zhì)含量較高的污泥。在處理過程中，有機(jī)質(zhì)會裂解為短烴鏈物質(zhì)，繼而作為燃料進(jìn)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?zé)峤夥m然能將重金屬元素穩(wěn)定地固定在固體中，并且能再利用一些在分解過程中產(chǎn)生的可燃性氣體，但這種方法只適用于有機(jī)質(zhì)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(yōu)點，但該技術(shù)會產(chǎn)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(fù)用，RecVcle-再生)，不能作為今后電鍍污泥技術(shù)發(fā)展的主要方向。

電鍍污泥的高溫處理工藝是一個深度化學(xué)反應(yīng)的過程。在對污泥進(jìn)行高溫加熱時加入一些還原性物質(zhì)，可以使某些重金屬元素從高價態(tài)的高毒性變?yōu)榈蛢r態(tài)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?yōu)镃r（Ⅲ）價，從而達(dá)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(jī)物經(jīng)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(zhì)。

所以污泥焚燒具有最大程度減量化、最完全穩(wěn)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(dá)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(yōu)點，目前它被某些經(jīng)濟(jì)較為發(fā)達(dá)的國家和地區(qū)廣泛地運用在電鍍污泥的穩(wěn)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(nèi)多山地，日本政府對環(huán)保的要求較為嚴(yán)格，日本的污泥大部分都會采用焚燒法進(jìn)行處理。

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(nèi)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(jìn)污泥高效脫水，有機(jī)物溶解的預(yù)處理技術(shù);

二是可實現(xiàn)污泥最終處置的焚燒與衛(wèi)生填埋技術(shù);

三是污泥多種形式的資源回收技術(shù)。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(lián)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(zhì)及造渣劑，在高溫條件下反應(yīng)生成金屬或金屬中間產(chǎn)品的過程。

由于電鍍污泥含水量大、金屬品位低、成分復(fù)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(jìn)入浸出液，實現(xiàn)有價金屬與雜質(zhì)的初步分離，浸出液經(jīng)凈化、有價金屬分離后得到較為純凈的金屬離子溶液，進(jìn)而提取金屬或金屬產(chǎn)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(xué)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(jìn)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(xué)沉淀法能夠?qū)﹄婂兾勰嘀械慕饘僭剡M(jìn)行有效的回收利用。

李強(qiáng)等用硫酸對電鍍污泥進(jìn)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(yōu)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(chǔ)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(tài)。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(jīng)驗。

國內(nèi)外學(xué)者對濕法浸出電鍍污泥做了大量研究后發(fā)現(xiàn)：酸法浸出時，浸出液離子濃度高，后續(xù)處理水量小，但酸法浸出有選擇性差，浸出液凈化過程復(fù)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(tǒng)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(chǎn)物，從而達(dá)到分離的目的。

利用氨水對電鍍污泥進(jìn)行浸出，可使其中的氧化物或沉淀物以配合物的形式進(jìn)入溶液中，整個過程屬于金屬電化學(xué)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(huán)利用”的工藝流程來回收電鍍污泥中的銅和鎳。

在較優(yōu)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(dá)到95%和88%。如采用兩段逆流浸出，銅、鎳的浸出率可以分別達(dá)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(jīng)兩段萃取后，銅、鎳的萃取率接近100%，萃余液中銅、鎳的質(zhì)量濃度分別降低至0.0034g/L和0.023g/L，萃余液經(jīng)調(diào)氨后返回浸出。

通過對國內(nèi)外氨法回收的試驗分析發(fā)現(xiàn)：氨性體系對有價金屬的選擇性浸出較好，雜質(zhì)金屬很少或根本不會進(jìn)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(xiàn)水和浸出劑的循環(huán)利用。正因具有上述優(yōu)點，國際上普遍傾向于采用氨法浸出。

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

火法焙燒一濕法浸出聯(lián)合工藝有利于實現(xiàn)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(chǎn)投入大的缺點，實際生產(chǎn)中推廣應(yīng)用較困難。

生物處理是利用微生物分解固體廢物中可降解的物質(zhì)，從而達(dá)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(jìn)行浸出。

（1）生物浸出

微生物浸出主要是利用化能自養(yǎng)型嗜酸性硫桿菌的生物產(chǎn)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(dāng)?shù)姆椒◤慕鲆褐袑⒂袃r金屬離子分離回收，其作用機(jī)理比較復(fù)雜，包括微生物的生長代謝、吸附、轉(zhuǎn)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(jìn)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(yǎng)嗜酸性氧化硫硫桿菌所得的無機(jī)酸液，在短時內(nèi)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(jìn)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(rèn)為檸檬酸、蘋果酸、草酸和葡萄酸這4種有機(jī)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(xié)同疊加作用。

曾猛等用在9K培養(yǎng)基中活化了7d的嗜酸性氧化硫硫桿菌對電鍍污泥進(jìn)行生物淋濾。在單質(zhì)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(dá)到了國家對農(nóng)用污泥所規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。

與傳統(tǒng)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(xù)性好、生產(chǎn)成本低等優(yōu)點。

（2）堆肥與農(nóng)用處理

污泥的堆肥農(nóng)用就是在一定條件下，通過微生物的發(fā)酵作用將其中的有機(jī)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(jìn)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(yīng)用前景。

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

縱觀以上處理技術(shù)，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(shù)。

酸法浸出是人們較早研究、技術(shù)較為成熟的方法，已經(jīng)有實際的工業(yè)應(yīng)用，但酸法浸出的藥劑消耗量大、成本高，不適合處理成分復(fù)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(huán)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(tǒng)的方法相比具有經(jīng)濟(jì)性好、操作簡便、持續(xù)性好、環(huán)境友好等優(yōu)點，但也存在效果不穩(wěn)定，處理周期長等缺點。如何克服這些缺點也是研究的重點。

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。

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(xiàn)電鍍污泥的無害化處置。

早在19世紀(jì)末，美國就曾將電鍍污泥倒入海洋進(jìn)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(zhì)，處置場海域出現(xiàn)了不同程度的海洋污染現(xiàn)象。為了規(guī)范廢棄物填海制度，美國于1972年頒布了《海洋保護(hù)、研究和禁獵區(qū)法案》(Marine Protection, Researchand Sanctuaries Act)，國際上也先后達(dá)成了一系列協(xié)議，禁止將大量電鍍污泥用作填海，鎘、汞等毒性物質(zhì)含量高的電鍍污泥在填海前必須經(jīng)過固化處理。

目前，出于對海洋生態(tài)環(huán)境的考慮，大多數(shù)國家都禁止污泥深海投棄和海上焚燒。

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(jìn)行處置。對于回收完重金屬或某些有機(jī)質(zhì)含量較高、含水率大、強(qiáng)度小的電鍍污泥，根據(jù)我國現(xiàn)在的發(fā)展?fàn)顩r，對它們進(jìn)行填埋是比較經(jīng)濟(jì)、有效的處置方法。

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

而污泥中含有的大量有機(jī)質(zhì)使得污泥的親水性較強(qiáng)，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(wěn)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(huán)填埋理念。他發(fā)現(xiàn)，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(chǎn)物的積累對微生物的抑制作用，提高污泥的產(chǎn)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(shù)國家明令禁止的現(xiàn)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(jìn)行改性后填埋是比較經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的處置手段。

結(jié)語

不同性質(zhì)的電鍍污泥應(yīng)采取不同的方法進(jìn)行處理和處置，上述方法各有其優(yōu)缺點，應(yīng)該根據(jù)實際情況進(jìn)行選擇。

對于有機(jī)質(zhì)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(jī)質(zhì)的危害，焚燒過程中污泥產(chǎn)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(xiàn)污泥資源化，使污泥變廢為寶。

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

不論采用哪種方法，最終都可以實現(xiàn)電鍍污泥的有效處理與妥當(dāng)處置。

近年來，對電鍍行業(yè)產(chǎn)生的污泥進(jìn)行處理、處置一直是國內(nèi)外研究的重點。很多科研機(jī)構(gòu)對此作了大量的研究，但這些技術(shù)目前只有少量應(yīng)用在工業(yè)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(fā)達(dá)國家則采用更為環(huán)保、有效的焚燒法進(jìn)行處理。

隨著環(huán)保要求的日益嚴(yán)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(fù)雜，處理成本高，沒有形成成熟的工藝技術(shù)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(jìn)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。