含铬废水处理

2017-03-09 10:52:18 xiaoyifan 25

我国现有上千条铝型材生产线,在表面处理过程中,多产生强酸性含铬废水,废水中Cr6+的质量浓度在10~180 mg/L 之间大幅波动,造成处理及运行管理困难。目前,含铬废水的处理方法主要有化学法、离子交换树脂法、膜分离法、生物法等〔1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12〕,由于铝型材生产产生的废水量相对较少,而化学还原沉淀法又具有操作简单、处理成本低的特点,多数铝型材生产厂家选用化学还原沉淀法对其进行处理。还原沉淀法的原理是首先将废水中的Cr6+还原成Cr3+,然后在碱性条件下使Cr3+生成难溶于水的氢氧化铬沉淀,从而达到去除废水中铬离子的目的。常用的还原剂有Fe、FeSO4、NaHSO3、Na2SO3、Na2S2O5 等。根据现有运行经验,本研究采用Na2SO3、Na2S2O5 对某铝型材厂的含铬废水进行处理,为达到处理出水Cr6+< 0.5 mg/L 的要求,对处理工艺条件及处理效果进行了比较研究,以期为铝型材生产产生的含铬废水的处理提供指导依据。

1 实验部分
 
1.1 实验材料
 
仪器: pHS-3C 型pH 计,上海今迈仪器仪表有限公司; UV-1100 紫外分光光度计,上海美谱达仪器有限公司; 801 型磁力搅拌器,上海三信仪表厂。

试剂:重铬酸钾(K2Cr2O7)、亚硫酸钠(Na2SO3)、焦亚硫酸钠(Na2S2O5)、氢氧化钠(NaOH)、聚丙烯酰胺(PAM)、浓H2SO4、浓HCl,以上试剂均为分析纯。

根据某铝型材生产产生的含铬废水的浓度变化情况,用盐酸和重铬酸钾配制pH 约为2.0 的含一定 Cr6+的溶液作为模拟含铬废水。

1.2 实验方法
 
向含一定Cr6+的模拟含铬废水中加入适量的 Na2SO3 或Na2S2O5,搅拌5 min,然后加入适量的 NaOH 调节pH,继续搅拌5 min,再加入适量的PAM 絮凝剂,搅拌5 min,静置沉淀,测定上清液中的Cr6+ 浓度。

1.3 实验方法
 
pH 的测定采用玻璃电极法(GB/T 6920—1986), Cr6+浓度的测定采用二苯碳酰二肼分光光度法(GB 7467—1987)。

2 实验结果及分析
 
2.1 还原剂投加量对含铬废水处理效果的影响
 
2.1.1 还原剂为Na2SO3 的处理效果
 
配制Cr6+分别为10、25、50、75、100、150、200mg/L 的模拟含铬废水,向其中分别投加一定量的 Na2SO3,用NaOH 调节pH 至8.5~9.0,并加入0.010 g/L 的PAM,按1.2 所述的方法进行实验,结果见图 1。

 

图 1 Na2SO3 投加量对处理效果的影响 

由图 1 可以看出,对特定浓度的含铬废水,反应后上清液中的Cr6+浓度随Na2SO3 投加量的增加,前期均表现为迅速降低,后趋于平缓。根据实验结果,不同Cr6+浓度的含铬废水达到处理要求时的最小 Na2SO3 投加量见表 1。

2.1.2 还原剂为Na2S2O5 的处理效果
 
配制Cr6+分别为10、25、50、75、100、150、200 mg/L 的模拟含铬废水,向其中分别投加一定量的 Na2S2O5,用NaOH 调节pH 至8.5~9.0,并加入0.010 g/L 的PAM,按1.2 所述方法进行实验,结果见图 2。

 

图 2 Na2S2O5 投加量对处理效果的影响 

由图 2 可知,与Na2SO3 相似,对特定浓度的含铬废水,反应后上清液中的Cr6+浓度随Na2S2O5 投加量的增加,前期均表现为迅速降低,后趋于平缓。根据实验结果,不同Cr6+浓度的含铬废水达到处理要求时的最小Na2S2O5 投加量见表 2。

对比表 1 和表 2 可知,在Cr6+浓度变化范围内, Na2S2O5 的投加量比Na2SO3 减少了25.0%~37.5%。

2.2 沉淀时间对含铬废水处理效果的影响
 
分别选用Na2SO3 和Na2S2O5 作为还原剂处理 Cr6+为50、200 mg/L 的模拟含铬废水,还原剂采用达到处理要求时的最小投加量,PAM 投加量为0.010 g/L,沉淀时的pH 为8.5~9.0。沉淀时间对含铬废水处理效果的影响见图 3。

 

图 3 沉淀时间对含铬废水处理效果的影响   

由图 3 可知,沉淀时间达到1 h 后,随沉淀时间的延长,反应后上清液中的Cr6+浓度变化平缓;当沉淀时间达到2 h 后,随沉淀时间的延长,采用 Na2S2O5 作为还原剂的反应后上清液中的Cr6+浓度出现反弹,而采用Na2SO3 作为还原剂的反应后上清液中的Cr6+浓度并无明显变化,显然在以Na2S2O5 作还原剂时,其处理效果更易受沉淀时间的影响,沉淀时间应控制在1~2 h。

2.3 沉淀pH 对含铬废水处理效果的影响
 
分别选用Na2SO3 和Na2S2O5 作为还原剂处理 Cr6+为50、200 mg/L 的模拟含铬废水,还原剂采用达到处理要求时的最小投加量,PAM 投加量为0.010g/L,沉淀时间为1 h。沉淀pH 对含铬废水处理效果的影响见图 4。

 

图 4 沉淀pH 对含铬废水处理效果的影响 

由图 4 可以看出,反应后上清液中的Cr6+浓度受沉淀pH 的影响很大,为达到好的处理效果,pH 宜控制在8.2~9.0。

2.4 絮凝剂投加量对含铬废水处理效果的影响
 
分别选用Na2SO3 和Na2S2O5 作为还原剂处理 Cr6+为50、200 mg/L 的模拟含铬废水,还原剂均采用达到处理要求时的最小投加量,沉淀时的pH 为 8.5~9.0,沉淀时间为1 h。絮凝剂投加量对含铬废水处理效果的影响见图 5。

 

图 5 PAM 投加量对含铬废水处理效果的影响 

由图 5 可知,PAM 投加量对Cr6+的去除效果影响明显,当其投加量为0.010 g/L 时,除铬效果较好。

2.5 SO42-对含铬废水处理效果的影响
 
铝型材生产中采用硫酸进行表面处理,因此产生的含铬废水中存在SO42-,它与所用还原剂同为硫化合物。分别选用Na2SO3 和Na2S2O5 作为还原剂处理Cr6+为50、200 mg/L 的模拟含铬废水,还原剂均采用达到处理要求时的最小投加量,PAM 投加量为 0.010 g/L,沉淀时的pH 为8.5~9.0,沉淀时间为1 h。 SO42-对含铬废水处理效果的影响见图 6。

 

图 6 SO42-对含铬废水处理效果的影响 

由图 6 可以看出,SO42-对Na2SO3 和Na2S2O5 还原法除铬的干扰较小,随着SO42-浓度的增加,反应后上清液中的Cr6+浓度呈现略微下降或轻微波动的趋势。可见,在废水中SO42-浓度的变化范围内,SO42- 的存在不会降低Na2SO3 和Na2S2O5 的除铬效果。.

3 结论
 
实验研究表明,采用Na2S2O5 和Na2SO3 作为还原剂处理铝型材生产过程中产生的含铬废水,出水水质可达到Cr6+≤0.5 mg/L 的要求,2 种还原剂的处理效果及处理过程控制条件如下:

(1) 采用Na2SO3 和Na2S2O5 处理含铬废水,在 Cr6+浓度变化范围内,Na2S2O5 的投加量比Na2SO3 可减少25.0%~37.5% ,Na2S2O5 比Na2SO3 更适合作为实际生产中处理含铬废水的还原剂。

(2)混凝沉淀时的pH 应控制在8.2~9.0。

(3)投加适量的PAM 可提高除铬效果,PAM 投加量宜为0.010 g/L。

(4)沉淀时间应控制在1~2 h。

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