董曉丹

(寶武水務(wù)科技有限公司,上海 200183)

前言

鉻是工業(yè)廢水中一種常見的重金屬污染物，鉻離子由于其毒性較大且不可生物降解，屬于一類污染物，因此含鉻廢水的處理一直是重點(diǎn)關(guān)注和監(jiān)管的對象[1]。鋼鐵行業(yè)冷軋工藝在一些鈍化和涂層工序會產(chǎn)生少量的含鉻廢水[2,3]。鋼鐵企業(yè)執(zhí)行《鋼鐵工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》，2012 年修訂。新標(biāo)準(zhǔn)中總鉻的排放標(biāo)準(zhǔn)由1.5 mg/L降低至0.1 mg/L，六價鉻由0.5 mg/L降低至0.05 mg/L[4]。因此，鋼鐵企業(yè)需要對原有的含鉻廢水處理工藝進(jìn)行升級改造，以滿足新的排放要求。

研究了氣浮、重金屬捕獲劑以及離子交換樹脂吸附三種工藝對含鉻廢水的處理效果，有助于對含鉻廢水深度處理工藝的選擇提供借鑒和參考。

1 試驗(yàn)用水

試驗(yàn)用水水質(zhì)如表1所列。試驗(yàn)采用了兩種水樣，一種可以滿足一般排放標(biāo)準(zhǔn)但不能滿足特殊限值排放標(biāo)準(zhǔn)；另一種屬于嚴(yán)重超標(biāo)的水樣。研究對于這兩種水樣，不同深度處理工藝的處理效果。

表1 實(shí)驗(yàn)用含鉻廢水水質(zhì)

2 試驗(yàn)條件與方法

2.1 試驗(yàn)藥劑與儀器

試驗(yàn)藥劑見表2。

表2 試驗(yàn)藥劑

試驗(yàn)儀器見表3。

表3 試驗(yàn)儀器

2.2 分析方法

（1）總鉻分析方法

總鉻測定方法采用原子吸收分光光度法（ICPAES）測定。水樣測定前進(jìn)行預(yù)處理，方法如下：取10 mL原水置于50 mL小燒杯中，加入優(yōu)級純濃硝酸10 mL，置于加熱板上，200 ℃加熱消解，消解1 h。將燒杯從加熱板上取下，冷卻，將溶液轉(zhuǎn)移至50 mL容量瓶中，用去離子水定容至刻度線，搖勻。將上述溶液過0.22 μm濾膜，置于15 mL離心管待測。

（2）六價鉻分析方法

六價鉻測定方法采用《水質(zhì)六價鉻的測定二苯碳酰二肼分光光度法》（GB7467-87）。對于渾濁或色度較深的水樣、含有二價鐵等還原性物質(zhì)的水樣，應(yīng)對水樣進(jìn)行預(yù)處理之后再加入鉻試劑顯色，待顯色穩(wěn)定后，于540 nm 波長處，以蒸餾水做參比，測定其吸光度，并做空白校正。再通過六價鉻標(biāo)準(zhǔn)曲線計算得出六價鉻的含量。

3 試驗(yàn)結(jié)果與討論

3.1 氣浮深度處理工藝

鑒于水樣1 和水樣2 均含有六價鉻，首先需要要將六價鉻還原為三價鉻。氣浮工藝的主要工藝流程為：調(diào)節(jié)pH 為2～3，采用NaHSO3作為還原劑；采用NaOH 作為中和劑將還原后廢水的pH 調(diào)整至8；再利用實(shí)驗(yàn)室微氣泡進(jìn)行序批式氣浮分離，設(shè)置兩組平行。試驗(yàn)結(jié)果見表4，從試驗(yàn)結(jié)果可以看出，對于兩種水樣，采用氣浮深度處理工藝可以滿足特殊限值排放標(biāo)準(zhǔn)，但是在鉻濃度較高時已接近排放標(biāo)準(zhǔn)，因此氣浮深度處理工藝比較適合處理鉻含量相對較低的廢水。氣浮深度處理工藝的詳細(xì)工藝參數(shù)如表5所列。

表4 混凝氣浮深度處理試驗(yàn)結(jié)果

表5 氣浮深度處理工藝參數(shù)

3.2 重金屬捕獲劑深度處理

重金屬捕獲劑深度處理試驗(yàn)用水與氣浮工藝相同。其主要工藝流程為調(diào)節(jié)pH為2～3，NaHSO3還原，NaOH 調(diào)節(jié)pH 至7，再投加TX100 型重金屬捕獲劑，投加量為25 mg/L，之后進(jìn)行沉淀泥水分離。重金屬捕獲劑深度處理工藝的處理效果見表6。從表中數(shù)據(jù)可以看到，無論是那種水樣，采用重金屬捕獲劑都可以保證含鉻廢水穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。總藥劑費(fèi)用為2.79 元/t 廢水，其中捕獲劑藥劑費(fèi)用0.75 元/t 廢水。詳細(xì)處理工藝參數(shù)詳見表7。

表6 重金屬捕獲劑深度處理試驗(yàn)結(jié)果

表7 重金屬捕獲劑深度處理工藝參數(shù)

3.3 樹脂吸附深度處理工藝

樹脂吸附試驗(yàn)主要針對表6 中水樣2 進(jìn)行，采用陽離子樹脂吸附三價鉻、陰離子樹脂吸附六價鉻。

（1）陽離子交換樹脂

陽離子交換樹脂有H 型和Na 型，H 型陽離子交換樹脂引入Na+雜質(zhì)較少，若后續(xù)需要對Cr(VI)進(jìn)行進(jìn)一步的處理，聯(lián)合使用堿型陰離子交換樹脂還可以使水中的酸堿結(jié)合，使pH 更接近于中性。因此采用001*7 強(qiáng)酸性陽離子交換樹脂。

a）樹脂最佳質(zhì)量比摸索(搖瓶實(shí)驗(yàn))

隨著樹脂投量的增加，出水總鉻含量降低，但改變并不明顯，且出水總磷有上升趨勢。見表8。故對于超低濃度含鉻廢水，H 型陽離子交換樹脂的投加對出水質(zhì)量影響改變并不明顯。

表8 陽離子交換樹脂最佳質(zhì)量比摸索

b）吸附動力學(xué)曲線——時間與剩余物質(zhì)的關(guān)系

從表9 可以看出，在2 h 內(nèi)，H 型陽離子交換樹脂幾乎對低濃度含鉻廢水沒有去除效果。

表9 陽離子交換樹脂吸附動力學(xué)曲線

（2）陰離子交換樹脂

陰離子交換樹脂有Cl型和堿型，但Cl型樹脂可能會引入氯離子，故選用堿性為待用樹脂。且使用堿型陰離子交換樹脂聯(lián)合前端H 型陽離子交換樹脂還可以使水中的酸堿結(jié)合，使pH更接近于中性。

a）樹脂最佳質(zhì)量比摸索

隨著樹脂投量的增加，出水總鉻含量降低，但改變并不明顯，且出水總磷有上升趨勢。見表10。故對于超低濃度含鉻廢水，堿型陽離子交換樹脂的投加對出水質(zhì)量影響改變并不明顯。

表10 陰離子交換樹脂最佳質(zhì)量比摸索

b）吸附動力學(xué)曲線（以最佳質(zhì)量比為基礎(chǔ)）

從表11可見，在2 h內(nèi)，堿型陽離子交換樹脂的幾乎對低濃度含鉻廢水沒有去除效果。

表11 陰離子交換樹脂吸附動力學(xué)曲線

從試驗(yàn)結(jié)果來看，陽離子樹脂和陰離子樹脂對含鉻廢水中鉻的吸附效果都較差，不能滿足排放標(biāo)準(zhǔn)，因此不適合于含鉻廢水的深度處理。

4 結(jié)論

從研究混凝氣浮、重金屬捕獲劑以及離子交換樹脂吸附三種工藝對含鉻廢水深度處理的試驗(yàn)效果，得出以下結(jié)論：

（1）離子交換樹脂吸附工藝對含鉻廢水中鉻的吸附效果較差，不能滿足特殊限值排放標(biāo)準(zhǔn)，不適合于含鉻廢水的深度處理。

（2）氣浮深度處理工藝可以滿足特殊限值排放標(biāo)準(zhǔn)，但是在鉻濃度較高時已接近排放標(biāo)準(zhǔn)，因此氣浮深度處理工藝比較適合處理鉻含量相對較低的廢水。

（3）TX100 重金屬捕獲劑對含鉻廢水中的鉻有較好的處理效果，可以保證含鉻廢水穩(wěn)定地滿足特殊限值排放標(biāo)準(zhǔn)，推薦作為含鉻廢水的深度處理的參考工藝。