電鍍含鉻廢水處理的技術(shù)

通過(guò)查資料，電鍍工業(yè)含鉻廢水的處理最常用的方法有還原法、電解法，工藝成熟，運行效果好。但是近來(lái)又有很多其他的方法被研究出來(lái),綜合比較會(huì )發(fā)現這些方法也各有優(yōu)缺點(diǎn)。作為新方法，他們自有借鑒之處。

現將所查到的資料綜合總結如下：

一．還原沉淀法

化學(xué)還原法是利用硫酸亞鐵、亞硫酸鹽、二氧化硫等還原劑將廢水中六價(jià)鉻還原成三價(jià)鉻離子，加堿調整pH值，使三價(jià)鉻形成氫氧化鉻沉淀除去。這種方法設備投資和運行費用低，主要用于間歇處理。

常用處理工藝為在第一反應池中先將廢水用硫酸調pH值至2～3，再加入還原劑，在下一個(gè)反應池中用NaOH或Ca(OH)2調pH值至7～8，生成Cr(OH)3沉淀，再加混凝劑,使Cr(OH)3沉淀除去。改良的工藝為在第一反應池中直接投加硫酸亞鐵，用NaOH或Ca(OH)2調pH值至7～8，生成Cr(OH)3沉淀，再加混凝劑，使Cr(OH)3沉淀除去。使用該技術(shù)后，含鉻廢水日處理量為1000M3,廢水中鉻含量為10mg/l。該技術(shù)適用于含鉻工業(yè)廢水處理。

在一些報道中也有提到利用聚合氯化鋁鐵處理電鍍含鉻廢水。聚合氯化鋁鐵兼有傳統絮凝劑PAC ,PFC的優(yōu)點(diǎn),形成的絮凝體大而重,沉降速度快。其出水色度比聚合氯化鐵好,除濁效果和絮凝體沉降性能又優(yōu)于聚合氯化鋁。具體報道內容附于文后。

二.電解法沉淀過(guò)濾

1.工藝流程概況

電鍍含鉻廢水首先經(jīng)過(guò)格柵去除較大顆粒的懸浮物后自流至調節池, 均衡水量水質(zhì), 然后由泵提升至電解槽電解, 在電解過(guò)程中陽(yáng)極鐵板溶解成亞鐵離子, 在酸性條件下亞鐵離子將六價(jià)鉻離子還原成三價(jià)鉻離子, 同時(shí)由于陰極板上析出氫氣, 使廢水pH 值逐步上升, 最后呈中性。此時(shí)Cr3+ 、Fe3+ 都以氫氧化物沉淀析出, 電解后的出水首先經(jīng)過(guò)初沉池,然后連續通過(guò)(廢水自上而下) 兩級沉淀過(guò)濾池。一級過(guò)濾池內有填料: 木炭、焦炭、爐渣; 二級過(guò)濾池內有填料: 無(wú)煙煤、石英砂。污水中沉淀物由過(guò)濾池填料過(guò)濾、吸附, 出水流入排水檢查井。而后通過(guò)泵進(jìn)入循環(huán)水池作為冷卻用水。過(guò)濾用的木炭、焦炭、無(wú)煙煤、爐渣定期收集在鍋爐房摻燒。

2.主要設備

調節池1 座; 初沉池1 座、沉淀過(guò)濾池2 座; 循環(huán)水池1 座; 電源控制柜、電解槽、電解電源、電解電壓1 套; 水泵5 臺。

3.結果與分析

某電鍍廠(chǎng)電鍍廢水處理設備在正常工況條件下, 間隔不同的時(shí)間多次取樣。電鍍含鉻廢水采用電解法沉淀過(guò)濾工藝處理后全部回用, 過(guò)濾池內填料定期集中于鍋爐房摻燒, 達到了綜合治理電鍍含鉻廢水的目的。

該處理技術(shù)雖然運行可靠, 操作簡(jiǎn)單, 但應注意幾個(gè)方面: a) 需要定期更換極板; b) 在一定的酸性介質(zhì)中, 氫氧化鉻有被重新溶解的可能; c) 沉淀過(guò)濾池內的填料必須定期處理, 焚燒徹底, 否則會(huì )引起二次污染。由此可見(jiàn), 對處理設施加強管理非常重要。

4.結論

1) 該處理工藝對電鍍含鉻廢水治理徹底, 過(guò)濾池內填料定期統一處理, 不會(huì )引起二次污染; 處理后清水全部回用, 可節省水資源, 具有明顯的經(jīng)濟效益。

2) 該工藝投資較小, 技術(shù)成熟, 運行穩定可靠,操作方便, 易于管理, 適應于不同規模的電鍍生產(chǎn)企業(yè)。

三. 其他國內外含鉻廢水處理方法的研究進(jìn)展

1.1 生物法

生物法治理含鉻廢水,國內外都是近年來(lái)開(kāi)始的。生物法是治理電鍍廢水的高新生物技術(shù),適用于大、中、小型電鍍廠(chǎng)的廢水處理,具有重大的實(shí)用價(jià)值,易于推廣。國內外對ＳＲＢ菌(硫酸鹽還原菌)[1]、ＳＲ系列復合功能菌[2]、ＳＲ復合能菌[3]、脫硫孤菌[4]、脫色桿菌(Ｂａｃ.Ｄｅｃｈｒｏｍａｔｉｃａｎｓ)、生枝動(dòng)膠菌(Ｚｏｏｌｏｃａｒａｍｉｇｅｒ ａ)[5]、酵母菌[6]、含糊假單胞菌、熒光假單胞菌[7]、乳鏈球菌、陰溝腸桿菌、鉻酸鹽還原菌[8]等進(jìn)行研究,從過(guò)去的單一菌種到現在多菌種的聯(lián)合使用,使廢水的處理從此走向清潔、無(wú)污染的處理道路。將電鍍廢水與其它工業(yè)廢棄物及人類(lèi)糞便一起混合,用石灰作為凝結劑,然后進(jìn)行化學(xué)—凝結—沉積處理。研究表明,與活性的淤泥混合的生物處理方法,能除去Ｃｒ6+和Ｃｒ3+,ＮＯ3氧化成ＮＯ3-。已用于埃及輕型車(chē)輛公司的含鉻廢水的處理[9]。

生物法處理電鍍廢水技術(shù),是依靠人工培養的功能菌,它具有靜電吸附作用、酶的催化轉化作用、絡(luò )合作用、絮凝作用、包藏共沉淀作用和對ｐＨ值的緩沖作用。該法操作簡(jiǎn)單,設備安全可靠,排放水用于培菌及其它使用;并且污泥量少,污泥中金屬回收利用;實(shí)現了清潔生產(chǎn)、無(wú)污水和廢渣排放。投資少,能耗低,運行費用少。

1.2 膜分離法

膜分離法以選擇性透過(guò)膜為分離介質(zhì),當膜兩側存在某種推動(dòng)力(如壓力差、濃度差、電位差等)時(shí),原料側組分選擇性透過(guò)膜,以達到分離、除去有害組分的目的。目前,工業(yè)上應用的較為成熟的工藝為電滲析、反滲透、超濾、液膜。別的方法如膜生物反應器、微濾等尚處于基礎理論研究階段,尚未進(jìn)行工業(yè)應用。電滲析法是在直流電場(chǎng)作用下,以電位差為推動(dòng)力,利用離子交換膜的選擇透過(guò)性,從而使廢水得到凈化。反滲透法是在一定的外加壓力下,通過(guò)溶劑的擴散,從而實(shí)現分離。超濾法也是在靜壓差推動(dòng)下進(jìn)行溶質(zhì)分離的膜過(guò)程。液膜包括無(wú)載體液膜、有載體液膜、含浸型液膜等。液膜分散于電鍍廢水時(shí),流動(dòng)載體在膜外相界面有選擇地絡(luò )合重金屬離子,然后在液膜內擴散,在膜內界面上解絡(luò ),重金屬離子進(jìn)入膜內相得到富集,流動(dòng)載體返回膜外相界面,如此過(guò)程不斷進(jìn)行,廢水得到凈化。膜分離法的優(yōu)點(diǎn):能量轉化率高,裝置簡(jiǎn)單,操作容易,易控制、分離效率高。但投資大,運行費用高,薄膜的壽命短。主要用于回收附加值高的物質(zhì),如金等。

電鍍工業(yè)漂洗水的回收是電滲析在廢液處理方面的主要應用,水和金屬離子可達到全部循環(huán)利用,整個(gè)過(guò)程可在高溫和更廣的ｐＨ值條件下運行,且回收液濃度可大大提高,缺點(diǎn)為僅能用于回收離子組分。液膜法處理含鉻廢水,離子載體為ＴＢＰ(磷酸三丁酯),Ｓｐａｎ80為膜穩定劑,工藝操作方便,設備簡(jiǎn)單,原料價(jià)廉易得。也有選用非離子載體,如中性胺,常用Ａｌａｎｍｉｎｅ336(三辛胺),用2%Ｓｐａｎ80作表面活性劑,選用六氯代1,3-丁二烯(19%)和聚丁二烯(74%)的混合物作溶劑,分離過(guò)程分為:萃取、反萃等步驟[10,11]。近來(lái),微濾也有用于處理含重金屬廢水,可去除金屬電鍍等工業(yè)廢水中有毒的重金屬如鎘、鉻等[12,13]。

1.3 黃原酸酯法

70年代,美國研制成新型不溶重金屬離子去除劑ＩＳＸ[14～16],使用方便,水處理費用低。ＩＳＸ不僅能脫除多種重金屬離子,而且在酸性條件下能將Ｃｒ6+還原為Ｃｒ3+,但穩定性差。不溶性淀粉黃原酸酯[17]脫除鉻的效果好,脫除率>99%,殘渣穩定,不會(huì )引起二次污染。鐘長(cháng)庚[18,19]等人用稻草代替淀粉制成稻草黃原酸酯,處理含鉻廢水,鉻的脫除率高,很容易達到排放標準。研究者認為稻草黃原酸酯脫除鉻是黃原酸鉻鹽、氫氧化鉻通過(guò)沉淀、吸附幾種過(guò)程共同起作用,但黃原酸鉻鹽起主要作用。此法成本低,反應迅速,操作簡(jiǎn)單,無(wú)二次污染。

1.4 光催化法[20,21]

光催化法是近年來(lái)在處理水中污染物方面迅速發(fā)展起來(lái)的新方法,特別是利用半導體作催化劑處理水中有機污染物方面已有許多報道。以半導體氧化物(ＺｎＯ/ＴｉＯ2)為催化劑,利用太陽(yáng)光光源對電鍍含鉻廢水加以處理,經(jīng)90ｍｉｎ太陽(yáng)光照(1182.5Ｗ/ｍ2),使六價(jià)鉻還原成三價(jià)鉻,再以氫氧化鉻形式除去三價(jià)鉻,鉻的去除率達99%以上。

1.5 槽邊循環(huán)化學(xué)漂洗

這一技術(shù)由美國ＥＲＧ/Lancy公司和英國的Effluent Treatment Lancy公司開(kāi)發(fā),故也叫Lancy法。它是在電鍍生產(chǎn)線(xiàn)后設回收槽、化學(xué)循環(huán)漂洗槽及水循環(huán)漂洗槽各一個(gè),處理槽設在車(chē)間外面。鍍件在化學(xué)循環(huán)漂洗槽中經(jīng)低濃度的還原劑(亞硫酸氫鈉或水合肼)漂洗,使90%的帶出液被還原,然后鍍件進(jìn)入水漂洗槽,而化學(xué)漂洗后的溶液則連續流回處理槽,不斷循環(huán)。加堿沉淀系在處理槽中進(jìn)行,它的排泥周期很長(cháng)[22]。廣州電器科學(xué)研究所開(kāi)發(fā)了分別適用于各種電鍍廢水的三大類(lèi)體系的槽邊循環(huán)化學(xué)漂洗處理工藝,水回用率高達95%、具有投藥少、污泥少且純度高等優(yōu)點(diǎn)。有時(shí),用槽邊循環(huán)和車(chē)間循環(huán)相結合[23]。

1.6 水泥基固化法處理中和廢渣[24]

對于暫時(shí)無(wú)法處理的有毒廢物,可以采用固化技術(shù),將有害的危險物轉變?yōu)榉俏ｋU物的最終處置辦法。這樣,可避免廢渣的有毒離子在自然條件下再次進(jìn)入水體或土壤中,造成二次污染。當然,這樣處理后的水泥固化塊中的六價(jià)鉻的浸出率是很低的。

2 電鍍含鉻廢液及污泥的綜合利用

由于電鍍含鉻老化廢液有害物質(zhì)含量高,成分復雜,在綜合利用之前應對各種廢液進(jìn)行單獨和分類(lèi)處理。對于鍍鋅鈍化液、銅鈍化液及含磷酸的鋁電解拋光液均用酸堿調節ｐＨ;對于陰離子交換樹(shù)脂,只需將它變?yōu)椋危?ＣｒＯ4即可。

2.1 利用鉻污泥生產(chǎn)紅礬鈉[25]

在高溫堿性條件介質(zhì)Ｎａ2ＣｒＯ4中三價(jià)鉻可被空氣氧化為Ｎａ2Ｃｒ2Ｏ7,同時(shí)污泥中所含的鐵、鋅等轉化為相應的可溶鹽ＮａＦｅＯ2、Ｎａ2ＺｎＯ2。用水浸取堿熔體時(shí),大部分鐵分解為Ｆｅ(ＯＨ)3沉淀而除去。將濾液酸化至ｐＨ<4,Ｎａ2ＣｒＯ4即轉變?yōu)椋危?Ｃｒ2Ｏ7,利用Ｎａ2ＳＯ4與Ｎａ2Ｃｒ2Ｏ7溶解度差異,分別結晶析出。采用高溫堿性氧化鉻污泥制紅礬鈉的條件是ｎ(Ｎａ2ＣＯ3)∶ｎ(Ｃｒ2Ｏ3)=3.0∶1.0,溫度780℃,時(shí)間2.5ｈ,鉻的轉化率在85%以上。

2.2 生產(chǎn)鉻黃[26]

利用純堿作沉淀劑去除電鍍廢液中的雜質(zhì)金屬離子,再利用凈化后的電鍍廢液替代部分紅礬鈉生產(chǎn)鉛鉻黃。電鍍液加入Ｎａ2ＣＯ3飽和液后,調整ｐＨ至8.5～9.5。進(jìn)行過(guò)濾,濾液備用。在堿性條件下將濾渣中的Ｃｒ3+用Ｈ2Ｏ2氧化為Ｃｒ6+,再經(jīng)過(guò)濾,濾液與上述濾液混合。將濾液與硝酸鉛溶液和助劑,在50～60℃反應1ｈ,然后經(jīng)過(guò)濾、水洗,洗去氯根、硫酸根以及其它部分可溶性雜質(zhì),再經(jīng)干燥粉碎即得成品鉛鉻黃。利用電鍍廢液生產(chǎn)鉛鉻黃,不僅解決了污染問(wèn)題,而且使電鍍廢液中的鉻得到了回收利用。據估算,按年處理電鍍廢液200ｔ,年平均回收18ｔ紅礬鈉,可實(shí)現年創(chuàng )收4萬(wàn)余元。效益可觀(guān)。

2.3 生產(chǎn)液體鉻鞣劑及皮革鞣劑堿式硫酸鉻[27,28]

含鉻廢液先用氫氧化鈉去除金屬離子雜質(zhì),控制ｐＨ=5.5～6.0,然后過(guò)濾,濾液待用,污泥用鐵氧體無(wú)害化處理。然后,在濾液中投加還原劑葡萄糖,使Ｎａ2Ｃｒ2Ｏ7還原為Ｃｒ(ＯＨ)ＳＯ4,在100℃條件下,進(jìn)一步聚合,當堿度為40%時(shí),分子式為4Ｃｒ(ＯＨ)3·3Ｃｒ2(ＳＯ4)3,即為鉻鞣劑。河北省無(wú)極縣某皮革廠(chǎng)就是利用電鍍含鉻廢水生產(chǎn)液體鉻鞣劑。按每天生產(chǎn)5ｔ液體鉻鞣劑,每天可得利潤為6000余元�？梢�(jiàn)利用含鉻廢液生產(chǎn)鉻鞣劑的經(jīng)濟效益是十分顯著(zhù)的。另外,可將含鉻的污泥與碳粉混合,在高溫下煅燒,從而可制得金屬鉻[29]。因為含鉻污泥是電鍍車(chē)間污泥的主要品種,根據電鍍處理方法不同,污泥的回收利用也不同[30]。電解法污泥:(1)做中溫變換催化劑的原料;(2)做鐵鉻紅顏料的原料�；瘜W(xué)法的污泥:(1)回收氫氧化鉻;(2)回收三氧化二鉻拋光膏。鐵氧體污泥做磁性材料的原料等等。

3 結束語(yǔ)

以上介紹的含鉻廢水的處理方法及其資源化利用,有的已經(jīng)實(shí)現了工業(yè)化,有的尚處于實(shí)驗室基礎研究階段。在實(shí)際使用過(guò)程中并不一定限定于上述的處理方法,也可將上述的幾種處理方法一起使用。從環(huán)保角度出發(fā),人們將擯棄傳統的化學(xué)法,而選擇微生物法、膜分離法等。微生物法將代表21世紀電鍍含鉻廢水處理方法的發(fā)展趨勢,可以預計在不久的將來(lái),微生物法會(huì )得到更為廣泛的應用。來(lái)源：谷騰水網(wǎng)