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(jiàn)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(duì)象[1]。鋼鐵行業(yè)冷軋工藝在一些鈍化和涂層工序會(huì)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(jià)鉻由0.5 mg/L降低至0.05 mg/L[4]。因此，鋼鐵企業(yè)需要對(duì)原有的含鉻廢水處理工藝進(jìn)行升級(jí)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(shù)脂吸附三種工藝對(duì)含鉻廢水的處理效果，有助于對(duì)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(duì)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(jiàn)表2。

表2 試驗(yàn)藥劑

試驗(yàn)儀器見(jiàn)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(cè)定方法采用原子吸收分光光度法（ICPAES）測(cè)定。水樣測(cè)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(jí)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(guò)0.22 μm濾膜，置于15 mL離心管待測(cè)。

（2）六價(jià)鉻分析方法

六價(jià)鉻測(cè)定方法采用《水質(zhì)六價(jià)鉻的測(cè)定二苯碳酰二肼分光光度法》（GB7467-87）。對(duì)于渾濁或色度較深的水樣、含有二價(jià)鐵等還原性物質(zhì)的水樣，應(yīng)對(duì)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(zhǎng)處，以蒸餾水做參比，測(cè)定其吸光度，并做空白校正。再通過(guò)六價(jià)鉻標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算得出六價(jià)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(jià)鉻，首先需要要將六價(jià)鉻還原為三價(jià)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(jiàn)表4，從試驗(yàn)結(jié)果可以看出，對(duì)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(shí)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(duì)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(jiàn)表6。從表中數(shù)據(jù)可以看到，無(wú)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)?？偹巹┵M(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(jiàn)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(shù)脂吸附深度處理工藝

樹(shù)脂吸附試驗(yàn)主要針對(duì)表6 中水樣2 進(jìn)行，采用陽(yáng)離子樹(shù)脂吸附三價(jià)鉻、陰離子樹(shù)脂吸附六價(jià)鉻。

（1）陽(yáng)離子交換樹(shù)脂

陽(yáng)離子交換樹(shù)脂有H 型和Na 型，H 型陽(yáng)離子交換樹(shù)脂引入Na+雜質(zhì)較少，若后續(xù)需要對(duì)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(shù)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(yáng)離子交換樹(shù)脂。

a）樹(shù)脂最佳質(zhì)量比摸索(搖瓶實(shí)驗(yàn))

隨著樹(shù)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(shì)。見(jiàn)表8。故對(duì)于超低濃度含鉻廢水，H 型陽(yáng)離子交換樹(shù)脂的投加對(duì)出水質(zhì)量影響改變并不明顯。

表8 陽(yáng)離子交換樹(shù)脂最佳質(zhì)量比摸索

b）吸附動(dòng)力學(xué)曲線——時(shí)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(yáng)離子交換樹(shù)脂幾乎對(duì)低濃度含鉻廢水沒(méi)有去除效果。

表9 陽(yáng)離子交換樹(shù)脂吸附動(dòng)力學(xué)曲線

（2）陰離子交換樹(shù)脂

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

a）樹(shù)脂最佳質(zhì)量比摸索

隨著樹(shù)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(shì)。見(jiàn)表10。故對(duì)于超低濃度含鉻廢水，堿型陽(yáng)離子交換樹(shù)脂的投加對(duì)出水質(zhì)量影響改變并不明顯。

表10 陰離子交換樹(shù)脂最佳質(zhì)量比摸索

b）吸附動(dòng)力學(xué)曲線（以最佳質(zhì)量比為基礎(chǔ)）

從表11可見(jiàn)，在2 h內(nèi)，堿型陽(yáng)離子交換樹(shù)脂的幾乎對(duì)低濃度含鉻廢水沒(méi)有去除效果。

表11 陰離子交換樹(shù)脂吸附動(dòng)力學(xué)曲線

從試驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，陽(yáng)離子樹(shù)脂和陰離子樹(shù)脂對(duì)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(shù)脂吸附三種工藝對(duì)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(shù)脂吸附工藝對(duì)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(shí)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(duì)較低的廢水。

（3）TX100 重金屬捕獲劑對(duì)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。