電鍍含鉻廢水處理探究論文

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摘要：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(yùn)行效果好。近來(lái)也有很多其他的新方法被研究出來(lái)。本文綜合比較這些方法，說(shuō)明各自的優(yōu)缺點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：含鉻廢水處理還原

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(yùn)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(xiàn)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(xiàn)將所查到的資料綜合總結(jié)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(diào)整pH值，使三價(jià)鉻形成氫氧化鉻沉淀除去。這種方法設(shè)備投資和運(yùn)行費(fèi)用低，主要用于間歇處理。

常用處理工藝為在第一反應(yīng)池中先將廢水用硫酸調(diào)pH值至2～3，再加入還原劑，在下一個(gè)反應(yīng)池中用NaOH或Ca（OH）2調(diào)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(yīng)池中直接投加硫酸亞鐵，用NaOH或Ca（OH）2調(diào)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(bào)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(tǒng)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(bào)道內(nèi)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(diào)節(jié)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(xù)通過(guò)（廢水自上而下）兩級(jí)沉淀過(guò)濾池。一級(jí)過(guò)濾池內(nèi)有填料：木炭、焦炭、爐渣；二級(jí)過(guò)濾池內(nèi)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(shè)備

調(diào)節(jié)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(tái)。

3.結(jié)果與分析

某電鍍廠電鍍廢水處理設(shè)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(nèi)填料定期集中于鍋爐房摻燒，達(dá)到了綜合治理電鍍含鉻廢水的目的。

該處理技術(shù)雖然運(yùn)行可靠，操作簡(jiǎn)單，但應(yīng)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(nèi)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(duì)處理設(shè)施加強(qiáng)管理非常重要。

4.結(jié)論

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

2）該工藝投資較小，技術(shù)成熟，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，操作方便，易于管理，適應(yīng)于不同規(guī)模的電鍍生產(chǎn)企業(yè)。

三、其他國(guó)內(nèi)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(guó)內(nèi)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、小型電鍍廠的廢水處理，具有重大的實(shí)用價(jià)值，易于推廣。國(guó)內(nèi)外對(duì)SRB菌（硫酸鹽還原菌）[1]、SR系列復(fù)合功能菌[2]、SR復(fù)合能菌[3]、脫硫孤菌[4]、脫色桿菌（Bac.Dechromaticans）、生枝動(dòng)膠菌（Zoolocaramigera）[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(xiàn)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)廢棄物及人類糞便一起混合，用石灰作為凝結(jié)劑，然后進(jìn)行化學(xué)—凝結(jié)—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(yǎng)的功能菌，它具有靜電吸附作用、酶的催化轉(zhuǎn)化作用、絡(luò)合作用、絮凝作用、包藏共沉淀作用和對(duì)pH值的緩沖作用。該法操作簡(jiǎn)單，設(shè)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(xiàn)了清潔生產(chǎn)、無(wú)污水和廢渣排放。投資少，能耗低，運(yùn)行費(fèi)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(dāng)膜兩側(cè)存在某種推動(dòng)力（如壓力差、濃度差、電位差等）時(shí)，原料側(cè)組分選擇性透過(guò)膜，以達(dá)到分離、除去有害組分的目的。目前，工業(yè)上應(yīng)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(yīng)器、微濾等尚處于基礎(chǔ)理論研究階段，尚未進(jìn)行工業(yè)應(yīng)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(kuò)散，從而實(shí)現(xiàn)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(nèi)擴(kuò)散，在膜內(nèi)界面上解絡(luò)，重金屬離子進(jìn)入膜內(nèi)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(zhuǎn)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(yùn)行費(fèi)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(yīng)用，水和金屬離子可達(dá)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(yùn)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(wěn)定劑，工藝操作方便，設(shè)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?gòu)U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(guó)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(fèi)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(wěn)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?jiān)€(wěn)定，不會(huì)引起二次污染。鐘長(zhǎng)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(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。研究者認(rèn)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(yīng)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(dǎo)體作催化劑處理水中有機(jī)污染物方面已有許多報(bào)道。以半導(dǎo)體氧化物（ZnO/TiO2）為催化劑，利用太陽(yáng)光光源對(duì)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(dá)99%以上。

1.5槽邊循環(huán)化學(xué)漂洗

這一技術(shù)由美國(guó)ERG/Lancy公司和英國(guó)的EffluentTreatmentLancy公司開(kāi)發(fā)，故也叫Lancy法。它是在電鍍生產(chǎn)線后設(shè)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(shè)在車間外面。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(xù)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(zhǎng)[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體系的槽邊循環(huán)化學(xué)漂洗處理工藝，水回用率高達(dá)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)和車間循環(huán)相結(jié)合[23].

1.6水泥基固化法處理中和廢渣[24]

對(duì)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(xiǎn)物轉(zhuǎn)變?yōu)榉俏ｋU(xiǎn)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(dāng)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(fù)雜，在綜合利用之前應(yīng)對(duì)各種廢液進(jìn)行單獨(dú)和分類處理。對(duì)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(diào)節(jié)pH；對(duì)于陰離子交換樹(shù)脂，只需將它變?yōu)镹a2CrO4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(zhuǎn)化為相應(yīng)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(zhuǎn)變?yōu)镹a2Cr2O7，利用Na2SO4與Na2Cr2O7溶解度差異，分別結(jié)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(zhuǎn)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(diào)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(yīng)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(jù)估算，按年處理電鍍廢液200t，年平均回收18t紅礬鈉，可實(shí)現(xiàn)年創(chuàng)收4萬(wàn)余元。效益可觀。

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(dāng)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(rùn)為6000余元。可見(jiàn)利用含鉻廢液生產(chǎn)鉻鞣劑的經(jīng)濟(jì)效益是十分顯著的。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?yàn)楹t污泥是電鍍車間污泥的主要品種，根據(jù)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。

化學(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(jié)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(xiàn)了工業(yè)化，有的尚處于實(shí)驗(yàn)室基礎(chǔ)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(tǒng)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(jì)電鍍含鉻廢水處理方法的發(fā)展趨勢(shì)，可以預(yù)計(jì)在不久的將來(lái)，微生物法會(huì)得到更為廣泛的應(yīng)用。