重金属污泥处理探讨

－355－重金屬污泥處理技術探討重金屬污泥處理技術探討胡紹華大漢技術學院資源工程系助理教授摘要摘要重金屬污泥主要來自於金屬表面處理產業以及金屬工業，其製程之物件清洗水含有重金屬離子、氰化物或鉻酸等毒性物，低濃度氰化物廢水須先以氧化方法破壞氰化物結構，再將含鉻酸廢水以還原沉澱去除鉻離子或離子交換、蒸發濃縮等方式回收鉻酸，而廢水中尚含有硫酸、鹽酸或硝酸及鐵、鋅及銅等金屬離子，再與鹼性廢水中和，並將pH調整至8-9使廢水中的金屬離子沉澱。經廢水處理所產生的污泥通常含有毒性之重金屬成份，常常造成重金屬離子溶出濃度超過毒性物質溶出試驗規範，因此根據廢棄物清理法規定將其歸類為有害事業廢棄物，污泥須進一步中間處置後方能掩埋。由於固化方法之操作工程簡單及設備成本低廉，因此國內傳統上皆採用固化方式對重金屬污泥進行中間處理，然而固化方法不但對污泥減量並無幫助，反而因為添加固化劑造成污泥體積增加，且其中的金屬資源無法再生利用，對資源永續利用而言並無助益。若就資源永續利用的觀點而言，金屬資源屬於耗竭性資源無法由自然界重新再生，為避免金屬資源的持續耗竭，有關重金屬污泥的資源化技術目前正積極開發研究中，常見之重金屬污泥資源化技術包含酸浸漬、氨浸漬、微生物浸漬技術及高溫熔融等方法，這些技術雖然已有模廠或實廠運轉，但是容易因為重金屬污泥組成改變、臭味、反應速率及成本等因素而受到影響，因此未來應該積極發展新穎的資源化技術克服上述問題。由於重金屬污泥的成份及組成與天然礦產相近，且金屬品位大多高於礦產之可開採品位下限，因此有部分研究朝重金屬污泥礦物化的方向研究，以礦物化技術將重金屬污泥形成適合分選冶煉的礦物型態，再利用已經成熟之選礦及冶煉技術將金屬資源回收，由於礦物化技術仍處於萌芽階段，相關之商業化操作仍不多見，因此仍有相當的空間可以努力。關鍵詞關鍵詞：重金屬污泥、資源化、固化、礦化技術壹、前言壹、前言一般所稱之污泥泛指生產製程或廢水處理產生含水量在99%以下、固形量在1%以上且呈泥狀的廢棄物，其固形量因污泥來源不同而有非常大的差異，部分甚至可以低至0.5%，有些卻可以高至數十百分比[1-2]，因此根據污泥產出來源不同可以區分為製程所產生的污泥及廢水處理所產生的污泥，其分類特性如下所述：(一)製程污泥有機性污泥：包含澱粉、血液、製紙污泥、有機性廢藥劑等種類，具有腐敗性、分解性及發臭等特性。無機性污泥：屬於非水溶性者為赤泥(鋁礬土生產氧化鋁之殘渣)、矽藻土渣及硫磺等；而屬於水溶性者有電鍍老化液、顯影液及電石渣等。(二)廢水污泥有機性污泥：包含下水道污泥、生物處理污泥及含重油污泥、油泥(含油廢液之資源與環境學術研討會,2005,花蓮－356－乳油泥)。無機性污泥：包含凝集沉降污泥、廢水吸附劑、鋁金屬表面處理污泥、氟化鈣污泥、建設工地污泥、彭潤土系污泥及水庫污泥等種類。而重金屬污泥主要來自於金屬表面處理產業以及金屬工業，金屬表面處理之加工程序通常包含剥除表面氧化物、表面清潔、電鍍等步驟，大部分的剥除浴槽溶液為酸性，所使用的酸包含硫酸、硝酸和鹽酸，但是鹼性浴槽則使用硫化鈉、氰化物與氫氧化物；清潔操作則使用有機溶劑或鹼性化合物進行表面清潔；當被鍍件的前處理工作完成後即可準備進行電鍍工作。而電鍍廢水中的含鉻廢水和氰化物廢水通常分開處理，氰化物廢水大部分採用鹼性氯化法處理，通常將1磅CN-氧化成N2須消耗氫氧化鈉與氯氣各6磅，另外為達到完全氧化的效果，氯化週期須達24小時。而含鉻電鍍廢水須以FeSO4、SO2或NaHSO3將Cr6+還原為Cr3+，當還原作用完成後加入鹼劑沉澱Cr3+，最後將去除氰化物與Cr3+的廢水與其他金屬電鍍廢水合併，以中和沉澱方式將廢水的金屬離子形成氫氧化物沉澱，此即所謂凝集沉降污泥。而另一重金屬污泥來源主要來自金屬工業與礦產工業，鋼廠於製成鋼成品之前須進行浸洗程序(picklingprocess)，以去除金屬表面的油垢、油脂及氧化鐵垢。該程序通常將鋼浸於稀硫酸液(15~25%)，由於硫酸與鐵反應形成FeSO4，當FeSO4濃度高至某一程度就會影響浸洗效果，該浸洗廢水一般則稱為浸洗母液，含有0.5~2.0%硫酸。而鋼件離開浸洗槽必須用水清洗以去除鋼件的酸液，該清洗液一般含有0.02~0.5%硫酸及0.03~0.45%硫酸亞鐵，因為在清洗過程使用大量的水，造成清洗液體積為浸洗母液的4~20倍。由於浸洗廢水含有硫酸與硫酸亞鐵，因此部分工廠以回收方式處理，其回收副產品有FeSO4、H2SO4、Fe2(SO4)3、Fe3O4及鐵粉。另外該廢水亦有利用便宜的中和劑(如石灰石與白雲石)進行中和沉澱，但是常常因為淤泥的沉降速度緩慢而造成困擾。另外選礦程序所產生的廢水、含可溶性金屬離子的酸性礦排水及浸漬操作時產生含鹼或酸的廢液，一般而言，該廢水的危害性並不高，除非在製程