1.5　重金属污泥处理技术

电镀污泥是含多组分重金属共存的复杂物料，针对其特点及其危害性，从环境污染防治和资源循环利用的角度考虑，主要采用以下两种处理方式：一是经过处理后，使污泥不会引起二次污染而丢弃并贮存，即无害化处理处置；二是对污泥资源化利用。又分为两种：一种是将污泥中的重金属提取出来，进行资源回收；另一种是将电镀污泥作为原料制备其他材料，进行综合利用。

1.5.1　无害化处理处置技术

1.5.1.1　固化/稳定化技术

固化/稳定化技术是投加固化剂，使电镀污泥与固化剂如水泥混合，进行固化，从而使污泥内的有害物质封闭在固化体内不被浸出，达到解除污染的目的。或投加稳定剂与污泥发生化学反应，生成无害的物质。经固化后的固化体由于是安全无害，多采用填埋方式进行处置。

在危险固体废物诸多处理手段中，固化技术是危险废物处理中的一项重要技术，在区域性集中管理系统中占有重要地位，相对比较成熟，和其他处理方法相比，它具有固化材料易得、处理效果好、成本低的优势。固化技术是一种能够大量消纳污泥的电镀污泥处置和利用方法，适合于重金属含量低的电镀污泥。近年来，美国、日本及欧洲一些国家对有毒固体废物普遍采用固化处置技术，并且认为这是一种将危险物转变为非危险物的最终处置方法，所采用的固化材料有水泥、石灰、玻璃和塑料等。其中，水泥固化是国内外最常用的固化技术，它被证明对一些重金属的固定是非常有效的。

另外，也有按照一定配比，往电镀污泥中添加某些原料，生产其他材料的方法，即材料化技术，这时电镀污泥为原料或辅料。可制作建筑材料，如砖、陶粒、生态水泥、改性塑料等。尽管重金属没有回收，而是包裹在新材料中，但都是综合利用，也是资源化技术。

1.5.1.2　焚烧技术

电镀污泥的热化学技术主要是一个深度氧化和熔融的过程，通过热处理可以使电镀污泥中某些剧毒成分毒性降低，从而达到治理的目的。热处理最主要的是焚烧法，其可以大幅度减小电镀污泥的体积，降低污泥对环境的危害，近年一些研究人员在焚烧减容的基础上对焚烧渣的资源化利用进行了广泛的研究。选择合适的焚烧温度，电镀污泥经焚烧预处理后的体积和重量都能大幅度减小，降低其对环境的危害，从而使焚烧灰渣中的重金属含量提高，有利于进行回收利用。由于是焚烧灰渣回收重金属，因此将焚烧法放在第3章介绍。

焚烧技术虽然可以大幅度减小电镀污泥的体积，但电镀污泥可燃成分少，热值低，焚烧中需要加辅助燃料；焚烧费用较高；焚烧过程中容易对环境造成二次污染；焚烧法对焚烧设备和条件有一定要求，目前难以得到大范围的推广。焚烧回收法热处理电镀污泥时，重金属在灰渣中的残留特性、重金属的析出特性及处理过程中产生的二次污染物的性质、成分等问题，都将成为未来研究的热点。

1.5.1.3　填埋技术

通常是将重金属污泥进行固化/稳定化处理后，进行填埋，填埋技术在我国应用普遍。尽管在国外填埋逐渐减少，而且填埋侵占大量土地资源，但限于我国对含重金属废弃物的处理处置技术，而且考虑到污泥的卫生学指标、重金属指标难以满足农用标准，因此污泥填埋是一种适合国情的选择，它投资少、容量大、见效快，通过将污泥与周围环境隔绝，可以最大限度地避免污泥对公众健康和环境安全的威胁。

1.5.2　资源化利用技术

电镀污泥的资源化利用符合当今社会可持续发展的要求，既能有效消除电镀污泥危害，又能带来可观的经济效益和环境效益，成为电镀污泥处理技术发展的重点。有一定可行性的资源化途径主要有两种：一种是将电镀污泥中的部分重金属回收，从而加以利用；另一种也是材料化技术，不同的是，材料化时利用了重金属污泥含有的特定金属。

1.5.2.1　火法、湿法技术

金属回收技术主要有火法冶金技术和湿法冶金技术，其中湿法技术运用较多，主要原因是湿法技术与火法技术相比具有成本低、二次污染小等特点。火法技术有高温熔融法、焙烧法和焚烧法。

湿法技术包括化学浸出和微生物浸出两种。化学浸出法对重金属的回收率较高，有酸浸出和氨浸出两种。酸浸法是固体废物浸出法中应用最广泛的一种方法，通常采用硫酸、盐酸等强酸。对电镀、铸造、冶炼等工业废物的处理而言，硫酸是一种最有效的浸取试剂，因其具有价格便宜、挥发性小、不易分解等特点而被广泛使用，也可用其他酸性提取剂(如酸性硫脲)来浸取电镀污泥中的重金属。氨浸法一般采用氨水溶液作为浸取剂，原因是氨水具有碱度适中、使用方便、可回收使用等优点。酸浸法的主要特点是对铜、锌、镍等有价金属的浸取效果较好，但对杂质的选择性较低，特别是对铬、铁等杂质的选择性较差；而氨浸法则对铬、铁等杂质具有较高的选择性，但对铜、锌、镍等的浸出率较低。化学浸出法的不足之处在于浸出后的污泥减量化，这方面的改进是将浸出法先热处理进行减量化后，再进行重金属离子的浸出及回收。目前这些新研究途径中都存在很多有待解决的问题。微生物浸出法主要是通过氧化亚铁硫杆菌(Thiobacillus ferooxidan)或氧化硫硫杆菌(Thiobacillus thiooxidans)的直接或间接作用，对污泥中重金属发生氧化、还原、交换、配合、吸附或者溶解作用，将固相中某些不溶性成分（如重金属、硫及其他金属）分离浸提出来的一种技术。微生物处理技术是目前国际上新兴起的技术，应用于矿山废渣、废弃电子产品、滤灰、焚烧飞灰、城市污泥等回收有价重金属方面，具有廉价、高效、无二次污染、吸附材料来源广泛等优点，最具有发展潜力。微生物浸出技术对固体废弃物进行有效重金属回收，既节约资源，又保护生存环境，有助于解决目前的资源短缺问题。微生物浸出技术关键在于如何培养出适应性强、治废效率高的菌种，以适应电镀污泥中高含量的重金属对微生物的毒害作用。微生物浸出法的研究日益深入，一些关键问题如微生物如何处理重金属的机理，尚需要进一步的研究。

重金属污泥浸出后需要进一步分离和富集回收目标金属，湿法工艺有化学沉淀法、溶剂萃取法、电解和还原法（加压氢还原和铁还原）。湿法工艺在矿产冶金领域是成熟工艺，上述这些湿法工艺已得到工程化的应用。化学沉淀法可根据溶液中的目标金属特点，投加药剂发生沉淀反应，将目标金属沉淀析出，是一种应用广泛的简单工艺。溶剂萃取法是利用目标金属在有机溶剂中的溶解度，将萃取剂加入浸出液中，通过传质过程，使目标金属从浸出液转移到有机相，从而达到回收的目的。溶剂萃取操作简单、快速、高效，在湿法冶金中应用广泛。电解法是将溶液中的金属通过电解的方式回收，在分离回收金属工艺方面应用广泛。还原法是将溶液中的金属离子还原，从而回收单质金属。加压氢还原在湿法冶金工业上是成熟工艺，是利用清洁无毒的氢气，在高温和高压下，将金属离子还原成单质金属的工艺。其他还原方法还有铁还原等。

除火法和湿法工艺外，还有将湿法与火法相结合工艺回收金属，分为先火法再湿法、先湿法再火法和湿法与火法相穿插串联三种工艺。先火法再湿法工艺如国外以焚烧作为预处理，与湿法结合回收灰渣中金属的工艺，但后续的湿法回收工艺与金属在灰渣中存在的形式不同而导致难度较大，主要是由于焚烧处理工艺中不同焚烧温度和焚烧时间会导致金属在灰渣中有不同的存在形式。有先酸溶再焙烧的湿法火法工艺，或酸溶、焙烧、再酸溶等多种湿法与火法工艺串联。

1.5.2.2　材料化技术

材料化技术是利用了污泥中含有某种特定金属而制成新材料。如制备的复合铁氧体磁性材料是利用了污泥中含有大量的铁离子，这些铁离子以及其他多种金属离子被束缚在反尖晶石面型立方结构的四氧化三铁晶格格点上，其晶体结构稳定。如含铬污泥可制成铁铬红，或铁红底漆，是很好的涂料原料。也可利用电镀污泥中含有的各类金属制得磁性肥料，这种磁性肥料有利于农作物的生长，并且缩短了其生长周期。还可制成鞣剂、抛光膏、涂料原料等。