第1章　概述

1.1　重金属污泥的来源

1.1.1　重金属废水的来源

重金属污泥的来源与重金属废水密不可分。矿山、冶炼、电解、电镀、电子、五金、化工等企业在生产过程中会产生重金属废水。废水中重金属的种类、含量及存在形态随不同生产企业而异。有的重金属废水含有汞、铅、镉、铬等生物毒性显著的重金属，有的是具有一定毒性的重金属，如锌、铜、钴、镍、锡、钒等。

与其他行业相比，电镀是通用性强、应用面广的工业行业之一，是国民经济中规模较小却必不可少的基础工艺性行业，分布在多个行业部门，其中，机械工业占30%，轻工业占20%。从电镀品种上讲，我国电镀加工中涉及最广的是电镀锌、铜、镍和铬，其中，镀锌占45%～50%，镀铜、镍、铬占30%，氧化铝和阳极化膜占15%，电子产品镀铅、锡、铁等及金、银等贵金属约5%。

电镀是金属（或非金属）的表面处理工艺，是通过化学或电化学作用在金属（或非金属）制件表面形成另一种金属膜层，而改变制件表面属性的一种加工工艺。电镀生产主要分为前处理、电镀和后处理三个工序（见图1-1）。

图1-1　电镀废水的形成

在整个电镀生产过程中前处理用水清洗镀件是为了去油除锈，从而产生大量酸碱废水，电镀的后处理清洗废水中含有金属元素，如铜、铬、镍、锌、镉和有机金属光亮剂等。表1-1列举了电镀废水中含有的重金属种类及含量。

表1-1　电镀废水中含有的重金属种类及含量

1.1.2　重金属污泥的来源

重金属废水中含有大量重金属，对环境的危害大，必须处理后达标排放。目前多采用化学沉淀的方法对重金属废水进行处理，据报道，我国约有41%的电镀厂采用化学法处理电镀废水，在日本，用化学法处理电镀废水的占85%左右。化学法处理电镀废水具有投资少、技术成熟、适应性强、自动化程度高等优点，而且随着pH自动控制仪的使用，化学法处理电镀废水将有继续增加的趋势。化学法有中和沉淀法、硫化物沉淀法、铁氧体共沉淀法等。重金属废水普遍采用酸碱中和法、絮凝沉淀法进行处理，使废水中呈溶解状态的重金属转变为不溶于水的重金属化合物，通过过滤和分离使沉淀物从水溶液中去除，从而达到去除废水中的重金属的目的。

化学法处理的最大缺点是产生大量的化学污泥，称为重金属污泥，即废水中的重金属转移到污泥中。尽管污泥的总量比废水少很多，但污泥中含有铜、锌、铬、镍、铁等重金属，而且重金属废水在化学沉淀处理过程中会加入NaClO、Na2S、FeSO4、NaOH、Ca(OH)2等各种化学药剂，因此重金属污泥中不仅含有各类重金属，还含有其他化学盐、表面活性剂、有机物等，成分十分复杂。

较为典型的重金属污泥有电镀污泥、不锈钢酸洗污泥、印制线路板行业的含铜污泥、制革污泥等，其中电镀污泥占据比例较大。

由于各电镀厂家的生产工艺及处理工艺不同，电镀污泥的化学组分相当复杂，主要含有铬、铁、镍、铜、锌等重金属化合物（见表1-2）及可溶性盐类。根据实地调查，一般新处理产生的电镀污泥含水率很高，达75%～80%，铬、铁、镍、铜及锌的化合物含量一般为1.5%～3%(以氧化物计)，石膏(硫酸钙)含量为8%～10%，其他水溶性盐类及杂质含量在5%左右。由于电镀污泥在重金属污泥中所占的比例较大，本书中的重金属污泥多指电镀污泥。

表1-2　电镀污泥中主要金属成分（干基）

不锈钢酸洗污泥来自不锈钢酸洗工艺，是为了使钢材表面整洁，在钢材加工以前用硫酸或盐酸、硝酸、氢氟酸，或用上述几种酸的混合液，一边加温一边对钢材进行酸洗初修的过程。酸洗废水主要来自冲洗钢材的表面余酸产生的清洗废水，以及酸洗液配制、酸再生排出及酸洗线地坪冲洗产生的酸性废水等，产生的不锈钢酸洗污泥多含有铬、镍、铁、钙等金属的氧化物及二氧化硅等物质。其中，最有害成分为六价 Cr以及总Cr、Ni等金属。

含铜污泥来自于印制线路板制造企业。常见印制线路板生产工艺流程如下：

覆铜箔板→切板→钻孔→电镀沉铜→干菲林(或塞孔)→图形电镀→蚀刻→湿绿油→丝印白字→喷锡→镀金→ENTEK→外形加工→终检→包装。

在蚀刻、酸洗、刷磨及水洗等工序中会产生含铜废水。含铜废水经化学混凝沉淀法后生成含铜污泥。由于在处理过程中加入混凝剂、pH调节剂及高分子助凝剂，并且为便于产生沉淀再另外投加硫酸亚铁、烧碱及石灰，因此生成的含铜污泥量大，含有除Cu(OH)2沉淀外的其他沉淀物如Fe(OH)2、Fe(OH)3、添加剂以及Ca、Al等金属。通常含水率为65%～80%，pH值则介于6.8～9.8之间，重金属铜含量介于1%～5%之间。