林曉靈

（廣州市中綠環(huán)保有限公司，廣東 廣州 510530）

鉻是一種銀白色金屬材料，質(zhì)地堅(jiān)硬，能夠溶解在各類(lèi)無(wú)機(jī)酸環(huán)境中，高溫環(huán)境下還會(huì)出現(xiàn)氧化現(xiàn)象。冶金、化工行業(yè)等多類(lèi)生產(chǎn)活動(dòng)均會(huì)生成一定數(shù)量的含鉻污水，處理難度較大。鉻化物會(huì)經(jīng)過(guò)消化系統(tǒng)、呼吸系統(tǒng)、體表皮膚等進(jìn)入人體，沉積于腎臟，并具有較強(qiáng)的致癌性。加強(qiáng)含鉻污水處理，減少人體內(nèi)鉻化物的沉積量，具有重要的研究意義。

1 污水處理現(xiàn)狀

國(guó)內(nèi)電鍍生產(chǎn)能耗較大，而且管理方式較為粗放。部分單位監(jiān)管工作不到位，超標(biāo)排放問(wèn)題時(shí)有發(fā)生，電鍍廢水直排后會(huì)造成嚴(yán)重的環(huán)境污染問(wèn)題。電鍍生產(chǎn)會(huì)排出較多的重金屬，成分以鉻化物為主，廢水水質(zhì)表現(xiàn)出復(fù)雜性，各種污染物含量占比具有浮動(dòng)性等特點(diǎn)，成為廢水處理的難點(diǎn)。當(dāng)前，用于電鍍廢水整治的工藝有化學(xué)法、生物法等。某地區(qū)有多家電鍍單位，分布較為廣泛，組織規(guī)模不大，以傳統(tǒng)工藝為主，依賴于外協(xié)進(jìn)行電鍍生產(chǎn)，增加了下游單位的經(jīng)營(yíng)成本，相應(yīng)削弱了區(qū)域內(nèi)各類(lèi)產(chǎn)業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)能力。該地區(qū)結(jié)合區(qū)域的實(shí)際經(jīng)營(yíng)狀況，給出企業(yè)的整體規(guī)劃，以此保障企業(yè)的發(fā)展質(zhì)量，對(duì)于區(qū)域內(nèi)分布零散的電鍍生產(chǎn)企業(yè)，采取融合集中管理的方法，更新企業(yè)電鍍生產(chǎn)工藝，順應(yīng)周邊區(qū)域電鍍生產(chǎn)的各項(xiàng)需求，建立電鍍生產(chǎn)的處理項(xiàng)目；采取產(chǎn)業(yè)集群形式，全面構(gòu)建電鍍生產(chǎn)體系，增強(qiáng)電鍍行業(yè)的發(fā)展能力，爭(zhēng)取獲得較高的經(jīng)濟(jì)收益[1]。

2 污水處理規(guī)范

2.1 水質(zhì)、水量規(guī)范

結(jié)合區(qū)域內(nèi)的電鍍生產(chǎn)需求量、區(qū)域整體規(guī)劃方向等因素，某區(qū)域設(shè)定的電鍍預(yù)處理項(xiàng)目應(yīng)引進(jìn)各類(lèi)生產(chǎn)工藝，包括鍍銅、鍍金等200種智能電鍍生產(chǎn)流程，表面處理范圍總和為400萬(wàn) m2/年，參數(shù)浮動(dòng)不少于90萬(wàn) m2/年。項(xiàng)目參照各項(xiàng)生產(chǎn)規(guī)范內(nèi)容，準(zhǔn)確梳理電鍍廢水類(lèi)別，廢水共分9種，包括含鉻污水、生活用水、自然降水等。項(xiàng)目結(jié)合金屬表層處理單位測(cè)算了電鍍范圍，電鍍污水的生產(chǎn)量約為137.8～155.4萬(wàn) m3/年，每日約產(chǎn)出污水4 560 m3；金屬表層處理項(xiàng)目，假設(shè)單日廢水生產(chǎn)量為5 000 m3，該項(xiàng)目參照項(xiàng)目投建差異性、廢水生成量的浮動(dòng)性，采取兩期處理站的建設(shè)方法，每日廢水處理規(guī)模均設(shè)為2 500 m3，參照相同工程的生產(chǎn)需求，含鉻污水與整體污水量的占比為14%，單日污水處理量設(shè)定為350 m3。污水輸入、凈化出水的各項(xiàng)規(guī)范如表1所示。

表1 污水輸入、凈化出水的各項(xiàng)規(guī)范

2.2 處理流程設(shè)計(jì)

2.2.1 調(diào)節(jié)池

含鉻污水的形成，主要來(lái)自鍍鉻、鈍化等多種生產(chǎn)工藝，含鉻污水廢物含有六價(jià)、三價(jià)等多種類(lèi)型，鈍化產(chǎn)生的污水含有一定的添加劑成分。多數(shù)情況下，污水中的六價(jià)鉻，其濃度小于200 mg/L，酸堿值約為5。使用調(diào)節(jié)池回收含鉻污水，以水質(zhì)調(diào)節(jié)為目標(biāo)，調(diào)節(jié)池處理時(shí)間應(yīng)不少于8 d；采取穿孔曝氣形式，進(jìn)行污水調(diào)節(jié)池設(shè)計(jì)，對(duì)含鉻污水進(jìn)行混合處理；調(diào)節(jié)池中添加了液位計(jì)，采取信號(hào)傳輸形式，使液位計(jì)聯(lián)合進(jìn)水泵共同使用，有效調(diào)整系統(tǒng)進(jìn)水量；在進(jìn)水泵的后側(cè)添加流量計(jì)；有效回收含鉻廢水后，為保持水質(zhì)、水量的平衡，進(jìn)行泵的提升處理；將調(diào)節(jié)池處理后的水排入還原池。

2.2.2 還原池

還原沉淀工藝是含鉻污水處理的常用技術(shù)，此工藝設(shè)計(jì)為酸性工況，在鉻水中添加還原劑，使鉻水在堿性工況下，轉(zhuǎn)變成氫氧化鉻物質(zhì)，并進(jìn)行固體沉淀處理，達(dá)到去除鉻離子的目的。廢水中含有三價(jià)、六價(jià)鉻離子，將六價(jià)鉻轉(zhuǎn)變成三價(jià)鉻，并對(duì)其進(jìn)行集中去除；使用酸堿值在線智能控制投加設(shè)備，加酸進(jìn)行酸堿值調(diào)節(jié)，使酸堿值大于2且不小于3；使用還原劑，集中處理六價(jià)鉻，將其還原成三價(jià)鉻，達(dá)到去鉻目標(biāo)；ORP控制系統(tǒng)，能夠智能添加ORP，添加量不大于250 mV；還原池的反應(yīng)停留時(shí)間設(shè)為60 min，使用攪拌器進(jìn)行處理，使廢水與藥劑處于全面接觸狀態(tài)。

2.2.3 一級(jí)沉淀池

還原處理后，廢水中的鉻為三價(jià)，混有少量銅離子。在堿性環(huán)境中，水中的三價(jià)鉻會(huì)與少量銅離子發(fā)生反應(yīng)，生成氫氧化物；再進(jìn)行酸堿性調(diào)節(jié)，可去除生成物，達(dá)到三價(jià)鉻、銅離子的凈化目標(biāo)；一級(jí)沉淀池中包含多個(gè)反應(yīng)流程，比如沉淀池、酸堿調(diào)節(jié)池等，假設(shè)一級(jí)沉淀池的水力保持時(shí)間為0.5 h。

將污水添加至酸堿調(diào)節(jié)池中，利用加藥程序添加氫氧化鈉，并結(jié)合氫氧化鈉的反應(yīng)情況，準(zhǔn)確獲取酸堿值。氫氧化鉻進(jìn)行固體沉淀處理時(shí)，測(cè)定其酸堿值為6.8；固體沉淀溶解完成后，再次測(cè)定酸堿值為12。堿性調(diào)節(jié)完成，三價(jià)鉻與堿性成分進(jìn)行反應(yīng)可獲取氫氧化物，此固體顆粒較??；再沉淀去除固體顆粒，達(dá)到去污效果。

投加“聚合氧化鋁”絮凝劑、“聚丙烯酰胺”助凝劑，促使廢水處于充分反應(yīng)狀態(tài)，有效分離三價(jià)鉻和銅離子；絮凝與助凝兩個(gè)流程，污水處理時(shí)間的平均值為0.5 h；混凝生產(chǎn)完成，在一級(jí)沉淀池內(nèi)添加適量的混合廢水，保證固液分離質(zhì)量；在污泥泵的作用下，污泥順利進(jìn)入污泥池，對(duì)污泥進(jìn)行濃縮存儲(chǔ)處理；污泥表層負(fù)荷參數(shù)不可高于0.7 m3/m2·h。

2.2.4 二級(jí)沉淀池

二級(jí)沉淀程序的設(shè)計(jì)，能夠提高含鉻污水的處理質(zhì)量，有效去除水中的重金屬。還可以通過(guò)向池中添加重捕劑，增強(qiáng)重金屬離子的去除效果，重捕反應(yīng)期間，酸堿度介于10～11之間，池內(nèi)污水處理的平均時(shí)間設(shè)定為0.5 h，搭配使用不銹鋼攪拌工具；重捕處理污水后，將其傳入助凝池，設(shè)立助凝池旨在增強(qiáng)重金屬的固體轉(zhuǎn)化、沉淀去除質(zhì)量，池內(nèi)的污水處理平均時(shí)間為0.5 h，配套使用不銹鋼攪拌設(shè)備，每分鐘攪拌15次，采取緩慢攪拌形式，順應(yīng)混合溶液的處理要求，控制攪拌幅度，保持助凝劑活性[2]。

混凝反應(yīng)完成，將含鉻污水轉(zhuǎn)入二級(jí)沉淀程序，集中進(jìn)行固液分離處理，以此提升去鉻質(zhì)量；使用污泥泵，將污泥傳輸至濃縮池，再進(jìn)行污泥脫水處理，污泥表層負(fù)荷參數(shù)不高于0.7 m3/m2·h；兩級(jí)沉淀處理完成，使用膜過(guò)濾進(jìn)行水凈化處理，再對(duì)水進(jìn)行生化處理；在廢水處理程序的后側(cè)，添加中間罐，配套進(jìn)行出水監(jiān)測(cè)，防止生化處理程序受到一類(lèi)污染物的威脅。含鉻污水處理程序框架如圖1所示。

圖1 含鉻污水的處理流程

2.3 各流程參數(shù)設(shè)計(jì)

2.3.1 調(diào)節(jié)池

含鉻污水處理目標(biāo)以六價(jià)鉻為主，使用調(diào)節(jié)池回收含鉻污水后，進(jìn)入還原池處理程序，選擇酸性條件，添加適量焦亞硫酸鈉，以此處理六價(jià)鉻，使其轉(zhuǎn)變成三價(jià)鉻；還原處理完成，進(jìn)入沉淀流程，以此有效凈化鉻化物；預(yù)處理完成，可有效處置污水中的重金屬，再對(duì)污水進(jìn)行生化處理。調(diào)節(jié)池參數(shù)設(shè)計(jì)如表2所示。

表2 調(diào)節(jié)池參數(shù)

表2中的提升泵參數(shù)為：提升能力為每小時(shí)15 m3，提升揚(yáng)程為10 m，泵體運(yùn)行功率為2.2 kW。

2.3.2 還原池

還原池參數(shù)設(shè)計(jì)如表3所示。

表3 還原池參數(shù)

表3中的攪拌器，選擇功率為1.1 kW的類(lèi)型。

2.3.3 一級(jí)沉淀池

一級(jí)沉淀池的參數(shù)設(shè)計(jì)如表4所示。

表4 一級(jí)沉淀池參數(shù)

一級(jí)沉淀池中，除表4配置外，再加絮凝、助凝兩個(gè)程序。刮泥機(jī)的運(yùn)行功率為0.75 kW；污泥泵的運(yùn)行參數(shù)：每小時(shí)運(yùn)泥量為15 m3，設(shè)備揚(yáng)程為15 m，設(shè)備運(yùn)行功率為3 kW；調(diào)堿池、PAC池、PAM池的運(yùn)行參數(shù)：池內(nèi)容積為12 m3，污水處理時(shí)間平均值為48 min，池體長(zhǎng)為2.4 m，池寬為1 m，池深為5 m，攪拌器的運(yùn)行功率為1.5 kW。

2.3.4 二級(jí)沉淀池

二級(jí)沉淀池參數(shù)如表5所示。

表5 二級(jí)沉淀池參數(shù)

表5中的刮泥機(jī)運(yùn)行功率為0.75 kW；污泥泵的運(yùn)行參數(shù)：每小時(shí)完成15 m3的運(yùn)泥量，運(yùn)泥揚(yáng)程為15 m，泵機(jī)運(yùn)行功率為3 kW；重捕池、PAM助凝池的池內(nèi)容積為12 m3，污水處理的平均時(shí)間為48 min，池長(zhǎng)為2.4 m，池寬為1 m，池深為5 m，攪拌器的運(yùn)行功率為1.5 kW；加藥程序有兩個(gè)，分別用于重捕劑、助凝劑的添加。

2.3.5 膜過(guò)濾膜過(guò)濾參數(shù)設(shè)計(jì)如表6所示。

表6 膜過(guò)濾參數(shù)

表6中的出水泵參數(shù)：每小時(shí)出水量為15 m3，出水揚(yáng)程為15 m，泵機(jī)運(yùn)行功率為2.2 kW；在線監(jiān)測(cè)設(shè)備主要觀測(cè)水體中的六價(jià)鉻含量。

3 污水處理成效

參照電鍍污染凈化規(guī)范的各項(xiàng)要求，預(yù)處理后排出水的金屬鉻含量應(yīng)達(dá)到排放要求，含鉻污水處理需保持生化處理的平穩(wěn)性。預(yù)處理完成，水中總鉻含量能夠符合生化反應(yīng)的各項(xiàng)規(guī)范。當(dāng)水中含有的鉻離子，其處于完全沉淀時(shí)，測(cè)算殘留離子的含量，計(jì)算數(shù)值如表7所示。

表7 金屬離子測(cè)算數(shù)值

表7中展示了金屬離子的理論測(cè)算參數(shù)，沉淀法工藝應(yīng)保證沉淀完整性高于99.9%。判斷沉淀狀態(tài)、溶液平衡性，需利用溶解度加以衡量。引起沉淀溶解度發(fā)生變化的因素有：銅離子、鹽效應(yīng)、酸效應(yīng)等。各類(lèi)因素對(duì)于金屬含量均存在一定影響，使殘留量大于理論值，實(shí)際出水含鉻量不高于排放要求[3]。

在實(shí)際去除鉻時(shí)，各類(lèi)去除方法均有一定優(yōu)勢(shì)。鐵氧體法是以酸性條件，讓低價(jià)鉻與還原劑相互反應(yīng)，生成三價(jià)鉻、三價(jià)鐵。該方法通過(guò)添加一定量的堿液，合理調(diào)整溶液酸堿值，同步調(diào)節(jié)反應(yīng)溫度，在適當(dāng)添加部分過(guò)氧化鈉后，能夠使三價(jià)鐵轉(zhuǎn)變成二價(jià)鐵，獲得三價(jià)鉻、三價(jià)鐵、二價(jià)鐵三種沉淀物。此種除鉻方法，投資較少，操作簡(jiǎn)單，沉淀量不足，反應(yīng)過(guò)程較為穩(wěn)定。含鉻鐵化物可用于電子工業(yè)的磁性用料生產(chǎn)，以此進(jìn)行廢物資源化處理，達(dá)到環(huán)保生產(chǎn)目標(biāo)。此外，活性炭工藝，具有較強(qiáng)的廢物吸附、金屬離子吸附功能，可開(kāi)展吸附鉻處理，以此降低水中的鉻含量?；钚蕴勘憩F(xiàn)出較強(qiáng)的吸附能力，去鉻性能穩(wěn)定，具有較強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)性。在去鉻過(guò)程中，可聯(lián)合使用鐵氧體、活性炭吸附等工藝，以此保證去鉻效果。實(shí)驗(yàn)中的沉淀池、調(diào)節(jié)池、膜過(guò)濾等環(huán)節(jié)，能夠保障去鉻質(zhì)量，符合電鍍廢水的處理要求，可進(jìn)行工藝推廣，以獲取理想的去鉻效果[4]。

4 結(jié)論

綜上所述，本文結(jié)合生產(chǎn)單位的除鉻需求，綜合提出預(yù)處理方案。在實(shí)際除鉻時(shí)，添加了調(diào)節(jié)池、還原池等多個(gè)流程，以保障除鉻的質(zhì)量，并參照電鍍污染排放的各項(xiàng)要求，判斷除鉻預(yù)處理方案的可行性，結(jié)果表明：在調(diào)節(jié)、還原、沉淀各流程聯(lián)合作用下，能夠有效凈化含鉻污水，去除污染物，工藝具有推廣價(jià)值。