電鍍是一門表面處理技術(shù)，又稱電沉積，是在材料表面獲得金屬鍍層的重要方法，是對國民經(jīng)濟各行業(yè)發(fā)展起重要作用的加工技術(shù)[1-2]。電鍍加工鍍種繁多，應(yīng)用廣泛的有鍍鋅、銅、鎳、鉻、錫、鉛及金、銀等。電鍍行業(yè)是消耗金屬、水資源及能源的工業(yè)大戶，排放含有重金屬廢水是電鍍加工的特征之一。重金屬是危害自然生態(tài)環(huán)境的重要污染物，國家“十二五”規(guī)劃要求把重金屬防治擺在更加緊迫、更加重要的位置。如何治理重金屬電鍍廢水已成為電鍍行業(yè)乃至全社會共同關(guān)注的問題。本文就電鍍重金屬廢水治理提幾點粗淺的看法。
1·重金屬電鍍廢水的來源及危害
電鍍生產(chǎn)工藝復(fù)雜，工序繁多。含重金屬廢水的來源主要有以下幾方面:1)前處理廢水。電鍍中普遍采用鹽酸、硫酸進行除銹、除氧化皮及浸蝕處理，工件基體重金屬離子溶解在清洗液中;2)電鍍工藝過程中(包括化學拋光和電化學拋光)各工序清洗水。清洗水中含有重金屬鹽類、表面活性劑、絡(luò)合物和光亮劑等。清洗廢水占電鍍廢水的絕大部分;3)廢棄電鍍液。長期使用的鍍液，雜質(zhì)不斷積累，當難以去除時，不得不將一部分或全部廢棄;化學鍍液超過使用周期也會形成含重金屬廢液;4)其他廢液。包括不合格的工件退鍍、鍍液分析、清洗濾芯、清洗生產(chǎn)場地、廢氣治理的廢液及各種設(shè)備的“跑、冒、滴、漏”造成的廢水。
不難看出電鍍產(chǎn)生的含重金屬離子的廢水數(shù)量很大，成分繁雜。據(jù)不完全統(tǒng)計，我國電鍍企業(yè)已有15000家，每年排放含重金屬廢水約4億m3[3]。電鍍廢水如不進行處理將是嚴重的環(huán)境污染和水資源的巨大浪費。電鍍廢水中含有環(huán)保方面認定的危害重金屬主要有鉻、銅、鎳、鉛、鋅及鎘等。重金屬在自然界中難以降解，有很強的隱蔽性和富集性，重金屬廢水排入水體中造成水質(zhì)變壞，Cr(Ⅵ)在水中超過10mg/L可造成多數(shù)水中生物死亡。2012年1月，廣西龍江宜州拉浪段發(fā)現(xiàn)鎘污染，造成133萬尾魚苗和4萬kg成魚死亡。用含重金屬廢水澆灌農(nóng)田會影響農(nóng)作物的產(chǎn)量和品質(zhì)，嚴重時造成農(nóng)作物絕收。我國國土資源部曾公開表示，我國每年有1200萬噸糧食遭到重金屬污染，直接經(jīng)濟損失200億元以上[4]。重金屬對人的危害極大，水生動植物從污染水體中攝取重金屬在體內(nèi)富集，通過食物鏈進入人體，在人體的某些器官積蓄起來造成慢性中毒。20世紀60年代，日本發(fā)生的水俁病和骨痛病就是由重金屬汞和鎘引起的。后來的研究證明，鎘在人體內(nèi)會取代鈣形成鎘硫蛋白，通過血液循環(huán)輸送至全身積蓄于肝臟和腎臟，造成骨質(zhì)疏松，骨骼萎縮變脆，并引起貧血?，F(xiàn)代醫(yī)學研究表明，一些重金屬離子進入人體會使人致癌、致畸、致染色體突變，潛伏期可達數(shù)十年，一旦發(fā)病后果不堪設(shè)想，有人把重金屬危害形容為“慢刀子殺人”，是“生物定時炸彈”。
2·治理重金屬的污染刻不容緩
近幾年，我國的重金屬污染事故呈高發(fā)態(tài)勢。如云南曲靖鉻污染，廣西龍江鎘污染，陜西寶雞血鉛事件等，一次次敲響環(huán)境保護的警鐘，引起政府高度重視。2011年底，全國環(huán)保工作會議強調(diào)“將全力作好重金屬污染防治工作，對重點地區(qū)、行業(yè)和企業(yè)進行集中治理”。電鍍行業(yè)在重金屬污染方面是僅次于礦山冶煉和畜電池制造的污染大戶。電鍍生產(chǎn)基本原料是鋅、銅、鎳、鎘、鉛、錫及金、銀等重金屬。據(jù)不完全統(tǒng)計，我國電鍍行業(yè)每年消耗鋅10萬噸、鎳13萬噸、銅10萬噸及鉻酸酐8萬噸，分別占到全國工業(yè)消耗量的2%、30%、1.4%及80%。這些重金屬除轉(zhuǎn)化為鍍層外，有一部分生成廢氣、廢渣和含重金屬離子的廢水。如不進行有效處理，其危害難以估量。更為可怕的是重金屬危害有長期潛伏、累計和不可逆轉(zhuǎn)的特點。重金屬在自然環(huán)境中難以降解，危害可長達數(shù)十年、上百年。在經(jīng)歷了一起起鉻污染、鎘污染等重金屬污染事故導(dǎo)致的慘痛教訓(xùn)之后，痛定思痛，人們重新思考保護自然生態(tài)和發(fā)展工業(yè)生產(chǎn)的關(guān)系，逐漸樹立起“尊重環(huán)境、順應(yīng)環(huán)境、保護環(huán)境”的科學理念，人與自然和諧相處已成為全社會的共識。
保護環(huán)境一直是電鍍行業(yè)發(fā)展中的突出問題。對電鍍業(yè)給環(huán)境造成的影響應(yīng)作客觀、全面的評價。近年來，國家出臺了多項環(huán)保政策，特別是推行清潔生產(chǎn)以來，大中型電鍍企業(yè)大都重視減少重金屬污染，做到達標排放。尤其是各地電鍍工業(yè)園的興建，較好地解決了防止污染和發(fā)展地方電鍍生產(chǎn)的矛盾，使電鍍排污對環(huán)境的不良影響有所改善，重金屬廢水污染基本得到遏制，這無疑是電鍍行業(yè)的主流方面;但同時也應(yīng)看到隨著近些年經(jīng)濟的快速發(fā)展，一些地區(qū)出現(xiàn)了許多小規(guī)模和作坊的電鍍企業(yè)，呈現(xiàn)“小、多、散、亂”的格局，非法生產(chǎn)、惡意排污現(xiàn)象時有發(fā)生，有些地方為了追求GDP增長在環(huán)保監(jiān)管方面有法不依、執(zhí)法不嚴。這些問題的存在給環(huán)境造成的污染不可低估。另外，對重金屬污染方面的治理技術(shù)相對滯后，也造成了對環(huán)境的欠帳。因此，從總體上說電鍍行業(yè)的污染，特別是重金屬廢水的污染依然存在，重金屬污染的治理與國家規(guī)定的目標和人民群眾的要求還有一定的距離。
2011年4月，國務(wù)院批復(fù)了《重金屬污染防治十二五規(guī)劃》指出“遵循源頭對鉻、鉛、鎘、汞、砷等重金屬進行防控，要求到2015年重點地區(qū)重金屬污染物排放量比2007年減小15%，非重點區(qū)域重金屬排放量不超過2007年水平”。這標志著政府下達了重金屬排放的具體指標，一場重金屬污染整治的持久戰(zhàn)和攻堅戰(zhàn)將展開。在這種形勢下電鍍行業(yè)應(yīng)該擺正位置，深刻認識重金屬污染的危害，以高度的責任感，變“被動應(yīng)付”為“主動應(yīng)對”，認真采取各項措施大幅降低污染，作好重金屬廢水的治理工作，已經(jīng)到了刻不容緩的地步。
3·源頭預(yù)防是控制重金屬污染的有效手段
要消除電鍍中的污染和解決歷史遺留下的環(huán)境污染問題不是一朝一夕的事情。根治重金屬污染任重而道遠。在現(xiàn)階段從源頭預(yù)防末端治理達標是最現(xiàn)實的，也是可以做到的。源頭預(yù)防就是要盡量減少重金屬廢水的產(chǎn)生，或在生產(chǎn)流程中將重金屬污染物回收處理好;末端治理就是通過各種處理方法將不達標的廢水處理到達標排放，預(yù)防和達標應(yīng)該兩手都要抓，兩手都要硬，不應(yīng)顧此失彼。在前端預(yù)防方面，政府有關(guān)部門要嚴格審批電鍍廠點的建設(shè)，能建能不建的盡量不建，必須建的要貫徹環(huán)保三同時方針，認真作好環(huán)境評估，并監(jiān)督環(huán)保方案的設(shè)計、安裝和竣工驗收，全面落實對重金屬污染的防治措施。
對已經(jīng)取得電鍍生產(chǎn)許可證的企業(yè)，要推廣使用無污染、低污染、低濃度和低重金屬污染的新工藝、新技術(shù)，減少廢水的重金屬濃度和排放量要在生產(chǎn)線上進行科學管理，提高金屬材料轉(zhuǎn)化率，延長鍍液壽命。在末端治理方面，要加大重金屬廢水治理的科技、人才和資金的投入，加速推進先進治理技術(shù)的成果轉(zhuǎn)化，為電鍍企業(yè)重金屬治理提供可靠的操作方案，并要使企業(yè)用得上、用得好、用得起，實現(xiàn)穩(wěn)定的達標排放。另外，對那些“電鍍黑戶”“游擊作坊”和長期排污不達標的企業(yè)應(yīng)堅決取締，絕不姑息。要依靠政府、環(huán)保部門及全社會的力量徹底鏟除電鍍行業(yè)中的“害群之馬”，還電鍍行業(yè)的本來面目，消除不良影響。有理由相信，遵循“源頭預(yù)防、過程阻斷、末端治理的全過程”的思路，企業(yè)遵紀守法、環(huán)保部門認真監(jiān)督執(zhí)法就可以做到不欠自然生態(tài)環(huán)境的新帳，使重金屬廢水的治理有一個根本性的轉(zhuǎn)變。
4·加強重金屬廢水治理技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用
處理含重金屬電鍍廢水的傳統(tǒng)方法有化學法、物理法、電解法、離子交換法和生物法等。這些單一的處理方法都不同程度存在著成本高、能耗大、達標率低和金屬回收率低的弊端。有資訊顯示，我國電鍍企業(yè)中應(yīng)用化學沉淀法處理重金屬廢水的占絕大多數(shù)。化學沉淀法的原理是通過化學反應(yīng)使廢水中的重金屬離子轉(zhuǎn)變?yōu)椴蝗苡谒慕饘倩衔?如硫化物沉淀、中和沉淀和鐵氧體沉淀等)。處理過程中受沉淀劑和pH的影響，處理后的水質(zhì)往往不能達標，沉淀物分離困難，尚需進一步處理。另外，單一處理方法還有產(chǎn)生二次污染的危險。
針對傳統(tǒng)治理方法的缺點和不足，近年來我國環(huán)境保護工作者采用復(fù)合處理和自動控制相結(jié)合處理電鍍重金屬廢水的方法已形成一種趨勢。其特點是流程集中，設(shè)備小型化，節(jié)約了治理成本，提高了重金屬回收率。復(fù)合應(yīng)用包括化學沉淀、重金屬捕集、膜處理及低能耗濃縮技術(shù)等。一批專業(yè)從事設(shè)計、制造重金屬廢水治理整套設(shè)備的企業(yè)應(yīng)運而生。如利用高分子重金屬捕集沉淀劑，能在常溫下與廢水中多種重金屬離子反應(yīng)生成不溶于水的螯合鹽，再加入絮凝劑形成重金屬絮狀沉淀，從而達到去除重金屬的目的。用該方法處理40mg/LCu2+、28mg/LNi2+和26mg/LZn2+的電鍍廢水，排出水重金屬質(zhì)量濃度均低于0.5mg/L[5]。再如，某公司開發(fā)研制的集重金屬捕集、轉(zhuǎn)化、中和、絮凝及沉淀方法為一體處理含Cr6+、Zn2+、Cu2+、Fe2+、和Ni2+一步完成的方法，實用性強，出水達標狀態(tài)穩(wěn)定，已成功應(yīng)用于電鍍生產(chǎn)線中[6]。
值得提出的是，近幾年，利用天然礦物和植物治理重金屬污染技術(shù)也出現(xiàn)了新進展。在礦物方面，某專利技術(shù)表明，在含有重金屬離子的廢液中，加入能消除、轉(zhuǎn)化廢水中的有害物，然后經(jīng)物理化學處理，將重金屬成分轉(zhuǎn)變?yōu)樗幚韯?，實現(xiàn)了化害為寶[7]。在植物方面，利用植物固定、吸收、提取、分解、轉(zhuǎn)化、清除水和土壤中的重金屬污染物也取得了可喜的成果。我國生態(tài)環(huán)境工作者已發(fā)現(xiàn)10余種“超富集”植物。該植物的特點是在其生長過程中，能將被重金屬污染的水體和土壤中的重金屬離子超量(較一般植物而言)富集在花、葉、莖部分，其成熟收獲后，通過焚燒等處理實現(xiàn)重金屬回收。如新發(fā)現(xiàn)被命名為李氏禾的多年濕生植物，生長期間葉片中Cr(Ⅵ)高達2.977g/kg、Cu2+2.129g/kg、Ni2+1.349g/kg對重金屬吸附率達89.3%以上[8]。該方法已應(yīng)用在廣西河池大環(huán)江地域生態(tài)恢復(fù)上，取得了初步成效。
世上無難事，只要肯登攀。創(chuàng)新重金屬污染的處理技術(shù)，實現(xiàn)重金屬污染物無害化、資源化，在當前和長遠都是及其重要的課題。
5·開展清潔生產(chǎn)和循環(huán)經(jīng)濟
開展清潔生產(chǎn)和循環(huán)經(jīng)濟，實現(xiàn)電鍍重金屬污染物的最小化和循環(huán)利用。清潔生產(chǎn)是先進的生產(chǎn)方式，是西方工業(yè)發(fā)達國家經(jīng)歷數(shù)十年工業(yè)污染在生態(tài)環(huán)境付出了沉重代價之后，摒棄“先污染后治理”的老路獲得的寶貴經(jīng)驗[9-11]。隨著清潔生產(chǎn)的實施和產(chǎn)品出口(歐盟)的需要，一批環(huán)保型的電鍍工藝取代了有重金屬污染的工藝。如無磷低COD前處理、三價鉻鍍鉻、無鉻鈍化、代鎳合金及符合歐盟ROHS法規(guī)的無鉛及無鎘工藝等。這些工藝的推廣使用，既節(jié)約了資源又與環(huán)境友好，降低了電鍍廢水中重金屬的種類和數(shù)量，在此基礎(chǔ)上，一批由電鍍設(shè)備專業(yè)廠設(shè)計制造的清潔環(huán)保型電鍍自動生產(chǎn)線也投產(chǎn)使用。
另外隨著節(jié)能減排的開展，電鍍材料市場在競爭中取得了快速發(fā)展，通過引進和吸收國外先進工藝和電鍍化學品的生產(chǎn)技術(shù)，出現(xiàn)了一批規(guī)模較大、技術(shù)水平較高的電鍍原料供應(yīng)商。生產(chǎn)電鍍的主要原料，陽極材料、金屬鹽類及各類新型添加劑等。這些產(chǎn)品較傳統(tǒng)產(chǎn)品質(zhì)量有了提升，金屬有效利用率提高，有害成分降低。電鍍行業(yè)的這些變化在一定程度上減輕了重金屬廢水處理的壓力。
清潔生產(chǎn)和節(jié)能降耗不是權(quán)宜之計，也不是一次性的整改，而是一個持續(xù)提高的過程，降低重金屬材料的消耗，減少重金屬電鍍廢水是無止境的，靠一朝一夕不可能解決所有污染問題必須依靠行業(yè)管理上的不斷提高和技術(shù)上的不斷進步，才能實現(xiàn)重金屬污染治理的創(chuàng)新和突破。電鍍企業(yè)應(yīng)在不斷提高產(chǎn)品質(zhì)量和性能的基礎(chǔ)上要不斷追求兩大目標:一是金屬材料轉(zhuǎn)化率最大化;二是重金屬污染物及廢水數(shù)量最小化。
2009年，我國開始實施《循環(huán)經(jīng)濟促進法》，循環(huán)經(jīng)濟是更廣泛意義上的清潔生產(chǎn)，是涉及全社會的系統(tǒng)工程。循環(huán)經(jīng)濟是傳統(tǒng)經(jīng)濟“資源→產(chǎn)品→廢棄物”向“資源→產(chǎn)品→廢棄物→再生資源→產(chǎn)品”的轉(zhuǎn)變，是建立在資源回收和循環(huán)利用基礎(chǔ)上的發(fā)展生產(chǎn)模式。簡單的說，就是將一個企業(yè)的廢棄物用作另一個企業(yè)的原料，通過廢棄物交換和使用，將不同企業(yè)聯(lián)系在一起，形成“資源→產(chǎn)品→資源再利用”的良性循環(huán)過程。如將含重金屬電鍍廢水處理后的污泥用于水泥、瀝青的固化工藝中;含鉻污泥作為陶瓷顏料、鞣革劑及高分子材料的改性劑，這都是有益的嘗試。
總之，通過清潔生產(chǎn)和循環(huán)經(jīng)濟的持續(xù)開展，電鍍行業(yè)要堅持做到不斷使重金屬廢水數(shù)量和危害最小化。少量的重金屬污染物在社會經(jīng)濟的大循環(huán)中開辟新途徑，實現(xiàn)回收利用、變廢為寶的目標是值得期待的。
6·結(jié)語
電鍍行業(yè)排放的重金屬廢水危害極大。治理重金屬污染功在當代、利在千秋。當前應(yīng)從源頭預(yù)防、末端達標排放抓起，做到不欠自然生態(tài)的“新帳”;并逐步償還以往的“欠賬”。從電鍍行業(yè)持續(xù)發(fā)展的角度考慮，應(yīng)加強重金屬污染治理技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用，在清潔生產(chǎn)和循環(huán)經(jīng)濟中，實現(xiàn)電鍍重金屬廢水的有效治理，恢復(fù)自然生態(tài)的本來面貌。
