羅 文

（太原市環(huán)境科學(xué)研究院， 山西 太原 030002）

電鍍行業(yè)為國(guó)內(nèi)外各行各業(yè)服務(wù)，是不可或缺的產(chǎn)業(yè)。一般而言，電鍍行業(yè)屬于勞動(dòng)密集型企業(yè)，在電鍍過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生大量的廢水，且電鍍廢水水質(zhì)復(fù)雜，廢水中含有各種有毒有害物質(zhì)，因此，電鍍行業(yè)被認(rèn)為是當(dāng)今全球三大污染工業(yè)之一[1]。我國(guó)電鍍企業(yè)的主要特征為耗能高、排污量大、產(chǎn)品附加值低，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，全國(guó)電鍍廢水總排量已經(jīng)達(dá)到80×109t。我國(guó)電鍍廢水主要來(lái)源于鍍件清洗水、堿性除油液等，主要污染物質(zhì)為重金屬離子，如鉻、鎳、銅等，這些有毒有害物質(zhì)不僅會(huì)污染環(huán)境，還可以以空氣、水體、食物等為介質(zhì)，危害人類(lèi)健康。目前我國(guó)電鍍行業(yè)正在不斷開(kāi)拓新技術(shù)、新工藝[2]，研究新的電鍍廢水處理工藝，以減少其對(duì)環(huán)境的污染和對(duì)人類(lèi)的危害。

電鍍污泥是電鍍行業(yè)中廢水處理過(guò)程中產(chǎn)生的沉淀物，這些重金屬污泥成分復(fù)雜，很難處理和利用[3]，被列入國(guó)家危險(xiǎn)廢物名單中的第十七類(lèi)危險(xiǎn)廢物。為此，對(duì)于電鍍廢水處理尤其對(duì)于電鍍污泥的優(yōu)化處理對(duì)電鍍行業(yè)發(fā)展及人類(lèi)生存環(huán)境的保護(hù)具有重要的意義。

1 試驗(yàn)材料與方法

1.1 試驗(yàn)用水

選擇某電鍍工業(yè)園廢水為研究對(duì)象，經(jīng)長(zhǎng)期調(diào)研與檢測(cè)，其水質(zhì)如表1所示。

1.2 試驗(yàn)主要藥劑及儀器與設(shè)備

本試驗(yàn)中用到的主要試劑為：濃硫酸，98%；聚丙烯酰胺（PAM），粉末狀；次氯酸鈉溶液，10%；高錳酸鉀，分析純；過(guò)氧化氫，27.5%；重鉻酸鉀，分析純；丙酮，分析純；氫氧化鈉，分析純；七水合硫酸亞鐵，分析純；硫化鈉，分析純。

表1 試驗(yàn)用水水質(zhì)

試驗(yàn)中用到的主要試驗(yàn)儀器設(shè)備有：COD消解儀，DR200，青島明博環(huán)?？萍加邢薰?；電子天平，JA2003N，上海精科天美儀器有限公司；pH計(jì)，PHS-25，上海精密科學(xué)儀器有限公司；原子吸收分光光度計(jì)，日立Z-2000，日立高科技貿(mào)易(上海)有限公司；氣泵，海利ACO-308AC交流電磁式空氣壓縮機(jī)；混凝試驗(yàn)攪拌機(jī)，ZR4-6，上海標(biāo)卓科學(xué)儀器有限公司；曝氣生物濾池，Φ250 mm×1 800 mm，山東濰坊譽(yù)德環(huán)保科技有限公司。

1.3 試驗(yàn)方法與原理

據(jù)調(diào)研顯示，多數(shù)研究者對(duì)酸性電鍍廢水的處理采用投入石灰以提高廢水的pH，加入硫酸亞鐵引進(jìn)具有還原作用的Fe2+，但硫酸亞鐵中含有硫酸根等雜質(zhì)與石灰易生成硫酸鈣，增加了廢水在后續(xù)處理過(guò)程中結(jié)垢的風(fēng)險(xiǎn)。

本試驗(yàn)主要以廢水pH與Cr6+體積分?jǐn)?shù)為研究對(duì)象，由于Fe2+是還原Cr6+的真正起作用的部分，加之原水為酸性廢水，因此可直接采用鐵屑與酸性廢水反應(yīng)，不僅可以消耗H+，提高廢水的pH，生成可以還原Cr6+的Fe2+，還可減少因硫酸亞鐵的投入而帶來(lái)的硫酸根及為調(diào)高pH所投入的石灰量，最終減少污泥量。

1.3 檢測(cè)項(xiàng)目和測(cè)試分析方法

本試驗(yàn)檢測(cè)項(xiàng)目均采用標(biāo)準(zhǔn)分析方法，具體如表2所示。

表2 試驗(yàn)主要檢測(cè)項(xiàng)目及分析方法

2 試探性基礎(chǔ)試驗(yàn)

試探性試驗(yàn)步驟如下：首先，將100 g鐵屑投入5 L酸性廢水中，并對(duì)其進(jìn)行攪拌，使之充分反應(yīng)，同時(shí)每隔3 h測(cè)廢水pH值的變化，并記錄pH值；其次，在鐵屑與原酸性廢水充分反應(yīng)，也就是廢水pH值穩(wěn)定后，記下穩(wěn)定后的pH值；第三，將含鉻廢水分別與1倍、2倍、3倍、4倍、5倍、6倍及7倍體積的經(jīng)鐵屑充分反應(yīng)pH值穩(wěn)定后的酸性廢水混合；最后，比較原含鉻廢水（未混合酸性廢水）及含鉻廢水與1倍、2倍、3倍、4倍、5倍、6倍及7倍體積的酸性廢水混合廢水的鉻離子的剩余含量，考察混合后對(duì)鉻離子的去除情況。

2.1 pH值變化結(jié)果

100 g鐵屑投入5 L酸性廢水中，廢水pH值的變化如圖1所示。

圖1 加入鐵屑后原廢水pH值隨時(shí)間變化

由圖1可知，酸性廢水初始pH值為2.5，加入鐵屑經(jīng)過(guò)反應(yīng)穩(wěn)定后的pH值約為5.5。具體的，在加入鐵屑的0～24 h之內(nèi)，隨著時(shí)間的推移及反應(yīng)的不斷進(jìn)行，廢水的pH值不斷升高，且基本呈線(xiàn)性關(guān)系；而當(dāng)廢水pH值在反應(yīng)進(jìn)行24 h時(shí)，pH值達(dá)到5.5左右，之后，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，酸性廢水pH值保持穩(wěn)定，變化不大。可能是因?yàn)殍F屑被氧化需要一定的時(shí)間，當(dāng)反應(yīng)24 h后，鐵屑被完全氧化為Fe2+，不再消耗H+，因此，24 h之后，酸性廢水pH值保持穩(wěn)定。

2.2 鉻離子含量變化結(jié)果

不同體積比的經(jīng)鐵屑處理后的酸性廢水與含鉻廢水混合后的鉻離子含量變化結(jié)果如圖2所示。

圖2 含鉻廢水與加鐵屑后酸性廢水不同體積比混合后鉻含量

由圖2可知，隨著V含鉻廢水與V酸性廢水之比的逐漸減小，即V酸性廢水的不斷增大，混合液中鉻含量逐漸降低，在體積比小于1∶5時(shí)，在V酸性廢水大于5份時(shí)，廢水鉻含量達(dá)到國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)。具體的，當(dāng)V含鉻廢水∶V酸性廢水為 1∶1～1∶3 之間時(shí)，隨著體積比的逐漸減小，鉻含量的下降幅度最大；當(dāng)體積比小于1∶3時(shí)，隨著體積比的逐漸減小，鉻離子剩余含量下降緩慢，最后基本保持不變。同時(shí)，在體積比小于1∶4時(shí)，即V酸性廢水大于4份之后，總鉻與六價(jià)鉻離子濃度趨于一致。

3 系統(tǒng)性?xún)?yōu)化試驗(yàn)

3.1 pH值和Fe2+隨反應(yīng)時(shí)間的變化規(guī)律

由試探性基礎(chǔ)試驗(yàn)結(jié)果可知，直接采用鐵屑與酸性廢水反應(yīng)，確實(shí)可以提高廢水的pH，并降低鉻含量，試驗(yàn)思路可行。而為了進(jìn)一步明確試驗(yàn)條件，提高鐵屑對(duì)鉻的去除率，本試驗(yàn)對(duì)pH值和Fe2+隨反應(yīng)時(shí)間的變化規(guī)律作了研究。即，取25 L酸性廢水，將其平均分成5份，并將pH值分別調(diào)至1、2、3、4、5，之后將5份200 g的鐵屑分別投入不同pH值的廢水中，測(cè)量和記錄pH值和Fe2+隨反應(yīng)時(shí)間的變化規(guī)律，結(jié)果如圖2、圖3所示。

圖3 不同初始pH值的酸性廢水加入鐵屑后pH值變化規(guī)律

圖3表明，水樣pH值都是隨著時(shí)間的延長(zhǎng)先快速增加，后趨于平穩(wěn)，且當(dāng)初始pH值越大，趨穩(wěn)后越廢水pH值接近中性，但廢水初始pH值對(duì)趨穩(wěn)后pH值影響差距較小，結(jié)果不大。圖4顯示，初始pH值為1時(shí)，F(xiàn)e2+產(chǎn)生最快，產(chǎn)生量也最大，具體的，在前 10 h 之內(nèi) ρ（Fe2+）迅速躍升到 425 mg/L，而初始pH值為2、3、4、5時(shí)，F(xiàn)e2+產(chǎn)生速度及產(chǎn)生量明顯不及初始pH值為1時(shí)的情況。原因可能是由于初始pH值越大，生成的Fe2+較少，部分Fe2+被空氣氧化為Fe3+的緣故。

圖4 不同初始pH值的酸性廢水加入鐵屑后Fe2+變化規(guī)律

3.2 鉻離子的去除對(duì)比試驗(yàn)

由3.1試驗(yàn)結(jié)果可知，初始pH值為1時(shí)，水樣pH的提升和產(chǎn)生Fe2+的綜合效果最好，為此，將其與含鉻廢水以不同的體積比混合，測(cè)定鉻的剩余含量，結(jié)果如表3所示。同時(shí)，將本試驗(yàn)結(jié)果與不同投加量的硫酸亞鐵對(duì)鉻離子的去除效果（如表4所示）作對(duì)比。

由表3和表4可知，總體而言，加鐵屑后酸性廢水混合反應(yīng)對(duì)鉻離子的去除效果要好于加硫酸亞鐵對(duì)鉻離子的去除效果，且達(dá)到相同去除率的加鐵屑后酸性廢水混合反應(yīng)的石灰投加量也遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于加硫酸亞鐵反應(yīng)的，也就是說(shuō)鐵屑與酸性廢水的混合反應(yīng)能大大減少污泥量。

表3 加鐵屑后酸性廢水混合反應(yīng)對(duì)鉻離子的去除效果

表4 加硫酸亞鐵對(duì)鉻離子的去除效果

4 結(jié)語(yǔ)

現(xiàn)階段，電鍍重金屬污泥的處置方法主要有水泥、鐵氧體固化，填?；蚍贌?。而本試驗(yàn)證明，在電鍍廢水處理中可以在酸性廢水池中投入一定量的鐵屑，在提高pH值，產(chǎn)生亞鐵離子之后，收集電鍍廢水中的酸性廢水，并以逆流的形式將其向上進(jìn)水，通入含鉻等原水池中進(jìn)行混合，以達(dá)到降低鉻等含量，和減少電鍍廢水處理所產(chǎn)生的污泥量的效果，降低廢水處理成本。

[1]Ying Xu，Tianyi Xu.Heavy Metal Complexes Wastewater Treatment with Chelation[J].Precipitation，2008（2）：2 789-2 793.

[2]郁祖湛.電子電鍍中若干新工藝和新技術(shù)[J].電鍍與涂飾，2006，25（9）：4-7.

[3]彭昌盛，盧壽慈，徐玉琴，等.電鍍廢水處理過(guò)程中的二次污染[J].電鍍與涂飾，2002，21（2）：41-43.