化学还原法处理电镀含铬废水的工程应用
0 引言
铬酐是电镀行业中使用量很大的一种化工原料,主要用于镀铬、钝化、褪镀工艺,六价铬具有强氧化性,对人体皮肤、呼吸系统及内脏都有危害,六价铬的毒性是三价铬的100倍,可在人、鱼和植物体内蓄积。处理电镀含铬废水国内一般常用铁氧体处理法和亚硫酸盐处理法[1-2]。某发动机修理厂电镀车间产生的混合含铬废水采用化学沉淀法处理,将六价铬转化为三价铬去除。
1 污水水质水量
本工程处理的电镀废水由电镀车间在镀铬、钝化、光化、褪镀等工艺中产生的漂洗废水和地面冲洗水混合而成,每天排出废水量20~30 m3,主要污染物为六价铬和其他重金属,六价铬的质量浓度为10~30 mg/L,pH值6~7。
2 污水处理工艺
由于废水中含有大量六价铬,所以处理工艺的选择以把六价铬转化为三价铬为主要目的。工程设计选用铁氧体处理法,但是投入运行后因为铁屑内电解的铁屑结块,处理效果大大下降,不能达标。后来尝试投加硫酸亚铁的处理方法,但是污泥产生量很大。最后改用了投加亚硫酸氢钠的处理方法,含铬废水不经过铁屑内电解罐而直接在集液池中投加亚硫酸氢钠,也遇到一些问题,改进后的工艺流程见图1。
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在集液池加酸将废水pH值调节到3~4,在中间池加碱将废水pH值调节到8~9。
3 主要设备与构筑物设计
(1)水泵。耐酸泵1台,型号:IH65-80-160,扬程32 m,流量25 t/h;中间泵1台,型号:SL60-50-160;反冲洗泵1台,型号:SL60-100-180;管道泵1台,型号:65SG30-15;双缸隔膜污泥泵1台,型号:TCK-100。
(2)集液池。钢筋混凝土结构,1座,规格:6.5 m×4.5m×3 m,内涂玻璃胶防腐。
(3)中间池。钢筋混凝土结构,1座,规格:6 m×4.5 m×3 m。
(4)斜管沉淀器。型号:TA-30,钢制结构,1台,规格: 4 m×5 m,水力停留时间3 h。
(5)压力砂滤罐。钢制结构,1台,规格: 1 m×3 m,处理量:10 t/h。
(6)清水池。钢筋混凝土结构,1座,规格:4.5 m×1.5m×3 m,上边缘设溢流管。
4 问题及实验研究
4.1 问题
本文所列工程刚开始运行时在不调节pH值的情况下,在集液池加入适当亚硫酸氢钠可使六价铬转化为三价铬,加药处理半小时后定性测定废水中的六价铬含量几乎为零,但处理完的废水在排放到清水池几小时后再次定性测定时又会重新出现六价铬。
4.2 实验研究
(1)试剂及测试方法。1%亚硫酸氢钠溶液,工业级;1%硫酸亚铁溶液(对比试验),工业级。六价铬浓度采用硫酸亚铁铵滴定法测定,pH值采用广泛pH试纸测定。
(2)实验过程。用大烧杯取未经处理的集液池水样1 000 mL,测水样质量浓度为15.2 mg/L,用量筒取水样100mL倒入锥形瓶中,测pH值为6~7并加一定量1%亚硫酸氢钠溶液,5 min后取50 mL水样加入2 mL指示剂定性测定,溶液不变色说明水样中不含六价铬,水样变红色说明含有六价铬。经过逐次加量反复测定,当亚硫酸氢钠溶液的加入量为7.5 mL时水样刚好不含六价铬,但是一段时间后重新对水样进行测定发现水样重新出现六价铬。当水样中加入20 mL亚硫酸氢钠溶液6 h后和8 h后进行定性测定都没有发现六价铬;再增加亚硫酸氢钠投加量也不会有六价铬重新出现的现象。加盐酸调节水样pH值到3~4,加入6.5 mL 1%亚硫酸氢钠试剂可使溶液刚好不含有六价铬,而且效果稳定,不会再出现六价铬。
在相同条件下,用1%硫酸亚铁溶液代替亚硫酸氢钠溶液测定水样,在不调节pH值时加入2.5 mL可使水样不含有六价铬而且效果稳定。
5·结论
(1)不调节原水pH值时,原水中加入少量亚硫酸氢钠会出现不含六价铬的假象,而在排放时重新进行测定又会出现六价铬,造成本工程处理含铬废水排放时出现六价铬含量超标的现象。原水中加入过量亚硫酸氢钠不能定性测出六价铬,而且一段时间后也不会再出现六价铬。
(2)原水pH值加酸调节到3~4时,加入少量亚硫酸氢钠也可以使废水不含六价铬,而且一段时间后也不会再出现六价铬。
(3)用硫酸亚铁代替亚硫酸氢钠可以在不调节废水pH值的条件下加入适量药剂使废水不含六价铬,而且保持稳定,但是工程实践证明会出现大量的污泥。
(4)本工程采用将原水pH值调节到3~4,投加适量亚硫酸氢钠的处理工艺,获得稳定的处理效果,排水达到GB21900—2008标准中六价铬质量浓度小于0.2 mg/L的标准,经济效益和环境效益显著。
参考文献
[1]贾金平,谢少艾,陈虹锦.电镀废水处理技术及工程实例[M].北京:化学工业出版社,2003:39-48.
[2]张允城,胡加南,向荣.电镀手册[M].北京:国防工业出版社,2007.
作者简介 李国会,男,1973年生,硕士,研究方向:水处理技术和大气污染控制技术。
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