A. 含铬废水有哪些危害
含铬废水的危害
铬化物可以通过消化道、呼吸道、皮肤和粘膜侵人人体,主要积聚在肝、肾、内分泌系统和肺部。毒理作用是影响体内物质氧化、还原和水解过程,与核酸、核蛋白结合影响组织中的磷含量。铬化合物具有致癌作用。铬化合物以蒸汽和粉尘的方式进入人体组织中,代谢和被清除的速度缓慢,会引起鼻中隔穿孔、肠胃疾患、白血球下降、类似哮喘的肺部病变。皮肤接触铬化物可引起愈合极慢的“铬疮”。水中的铬可在鱼的骨骼中积累,此时Cr3+ 比Cr6+的毒性还大。浓度为3.0 mg/ L即对淡水鱼有致死作用;浓度为0.01mg/L,便可使一些水生生物致死,使水体的自净作用受到抑制]。若用含铬的污水灌溉农田,铬便在植物体内积聚,土壤中有机质的消化作用受到抑制,造成农业减产。铬的污染主要是由工业引起。因此,各国对排放的废水、渔业水域水质、农田灌溉水质、地面水以及饮用水的铬含量,均有严格规定。我国已把六价铬规定为实施总量控制的指标之一,并规定工业排放的废水中六价铬最高浓度为0.5 mg/L,总铬的最高浓度为1.5 mg/L,且不得用稀释法代替必要的处理;生活饮用水中铬含量不得超过0.05mg/L。
B. 工业含铬废水的处理方法 工业含铬废水如何处理
1、硫酸亚铁还原法
我们可以使用硫酸亚铁还原法来处理含铬废水,药剂配制方便,成巧脊卜本较低,硫酸亚铁中主要是亚铁离子还原六价铬,还原后废水中含有Cr3+和Fe3,沉淀后所得污泥是铬与铁氢氧化物的混合污泥,但是此方法产生的污泥量大,没有回收价值。
2、电解法
电解法可以使废水中孝穗的铬通过电解过程在阴阳极发生氧化还原反应,使有野告害物质转化为无害物质。电解法除铬是用铁来做阴阳极,在酸性条件下,亚铁离子将六价铬离子还原成三价铬离子,阴极产生氢气,达到废水净化的目的。电解法占地面积小,方便控制管理,唯一不足就是铁板消耗量较多,污泥利用价值低。
3、离子交换法
离子交换法来处理含铬废水主要是利用离子交换树脂来对废水中的六价铬进行选择性吸附,六价铬和水分离,再使用试剂将六价铬洗脱袭来,进行净化。此方法投资费用大,操作管理负责,一般我们都不使用此方法。
C. 废水中铬的来源有哪些
高浓度有机废水纯铬是一种呈钢灰色的耐腐蚀金属硬度较大。随着工业的发展铬及其化合物的应用日益广泛含铬废水的排放量随之日益增加。含铬系列缓蚀剂是循环冷却系统非常有效的药剂之一曾经得到大规模应用。油墨、染料及油漆颜料的制造及铬法制革、电镀、铝阳极化处理和其他金属的清洗等工业都离不开铬化合物铬化合物还可作为木材的防火剂和阻火剂这些工业排放的生产废水中自然会含有数量不同的铬。铬在水中以六价(CrO4 2-)和三价(CrO2-)离子形态存在工业废水中主要以六价形态存在。六价铬和三价铬在一定条件下可以相互转化比如在有机质和还原剂的作用下六价铬可以还原为三价铬。因此在厌氧状态的水中铬一般以三价铬形态存在。在发现六价铬和三价铬均可能有致癌作用后铬成为严格控制的环境污染物之一。人饮用被铬污染的水后可以引起肠胃痛和肠胃功能紊乱等疾病甚至致癌变和致畸形。另外铬对水体鱼类、微生物及某些农作物的生长也有抑制作用从而影响水的利用和水体的自净功能。 含铬废水的处理方法是先将六价铬还原成三价铬再使三价铬生成氢氧化物沉淀后去除。 你可能感兴趣的: 有毒重金属的种类有哪些
D. 含铬废水的来源
含铬废水主要来源于电镀生产过程中的镀件情况、镀液过滤、废液排放等,废水中主要含三价铬、六价铬以及各种金属离子、酸、碱和各种助剂.
E. 电镀废水含什么成分,一般怎么处理
电镀废水中主要含有铬、锌、铜、镉、铅、镍等重金属离子以及酸、碱,尤其是在氰化电镀工艺中,废水中含有大量的氰化物. 这些污染物具有很大的毒性,并存在致癌的危险。
电镀废水的水质、水量与电镀生产的工艺条件、生产负荷、操作管理与用水方式等因素有关。电镀废水的水质复杂,成分不易控制,其中含有铬、镉、镍、铜、锌、金、银等重金属离子和氰化物等,有些属于致癌、致畸、致突变的剧毒物质。
废水特性
前处理
对于金属基体材料,其电镀的可分为:
1、物理处理(包括磨光、抛光、喷砂、滚光、刷光等)
2、化学处理(包括除油、除锈和侵蚀等)
3、电化学处理(包括电化学除油和电化学侵蚀等)
除油过程中常用碱性化合物如NaOH、Na2CO3、Na3PO4、Na2SiO3等,对于油污特别严重的零件有时还用煤油、汽油、丙酮、甲苯、三氯乙烯、四氯化碳等有机溶剂除油,再进行化学碱性除油。为去除某些矿物油,通常在除油液中加一定量的乳化剂,如OP乳化剂、AE乳化剂、三乙醇胺油酸皂等。因此除油过程中产生的清洗废水以及更新废液都是碱性废水,常含有油类及其它有机化合物。
酸洗除锈常用的有盐酸、硫酸,为防止镀件基体的腐蚀,常加入某些缓蚀剂如硫脲、磺化煤焦油、乌洛托品联苯胺等。酸洗除锈过程产生的清洗水一般酸度都较高,含有重金属离子及少量有机添加剂。
前处理废水是电镀废水处理中的重要组成部分,约占电镀废水总量的50%,废水中含有一定的盐份、游离酸、有机化合物等,组分变化很大,随镀种、前处理工艺以及工厂管理水平等而变。
镀层漂洗
镀层漂洗水是电镀作业中重金属污染的主要来源。电镀液的主要成分是金属盐和络合剂,包括各种金属的硫酸盐、氯化物、氟硼酸盐等以及氰化物、氯化铵、氨三乙酸、焦磷酸盐、有机膦酸等。除此之外,为改善镀层性质,往往还在镀液中添加某些有机化合物,如作为整平剂的香豆素、丁炔二醇、硫脲,作为光亮剂的有糖精、香草醛、苄叉丙酮、对甲苯磺酰胺、苯磺酸等。因此镀件漂洗废水中除含有重金属离子外,还含有少量的有机物。漂洗废水的排放量以及重金属离子的种类与浓度随镀件的物理形状、电镀液的配方、漂洗方法以及电镀操作管理水平等诸多因素而变。特别是漂洗工艺对废水中重金属的浓度影响很大,直接影响到资源的回收和废水的处理效果。
镀层后
镀层后处理主要包括漂洗之后的钝化、不良镀层的退镀以及其他特殊的表面处理。后处理过程中同样产生大量的重金属废水。一般来说,常含有Cr6+ 、Cu2+、Ni2+、Zn2+、Fe2+等重金属;H2SO4、HCl、H3BO3、H3PO4、NaOH、Na2CO3等酸碱物质;甘油、氨三乙酸、六次甲基四胺、防染盐、醋酸等有机物质。总的来说,这类镀层后处理废水复杂多变,水量也不稳定,一般都与混合废水或酸碱废水合并处理。
电镀废液
电镀、钝化、退镀等电镀作业中常用的槽液经长期使用后或积累了许多其他的金属离子,或由于某些添加剂的破坏,或某些有效成分比例失调等原因而影响镀层或钝化层的质量。因此许多工厂为控制这些槽液中的杂质在工艺许可的范围内,将槽液废弃一部分,补充新溶液,也有的工厂将这些失效的槽液全部弃去。这些废弃的各种浓度液一般重金属离子浓度都很高,积累的杂质也很多,不仅污染物的种类不同,而且主要污染物的浓度、其他金属杂质离子的浓度以及溶液介质也都往往有较大的差异。这些差异决定了这些废水的处理技术上的多样性和工艺上的特殊性。
电镀废水处理
目前普遍采用的工艺一般是物化法处理。处理方法较多,有效的也不少,但可以做到整体达标的并不多。
电镀和金属加工业废水中锌的主要来源是电镀或酸洗的拖带液。污染物经金属漂洗过程又转移到漂洗水中。酸洗工序包括将金属(锌或铜)先浸在强酸中以去除表面的氧化物,随后再浸入含强铬酸的光亮剂中进行增光处理。该废水中含有大量的盐酸和锌、铜等重金属离子及有机光亮剂等,毒性较大,有些还含致癌、致畸、致突变的剧毒物质,对人类危害极大。因此,对电镀废水必须认真进行回收处理,做到消除或减少其对环境的污染。
电镀废水处理设备由调节池、加药箱、还原池、中和反应池、pH调节池、絮凝池、斜管沉淀池、厢式压滤机、清水池、气浮反应,活性炭过滤器等组成。
1.气浮法
气浮法是向水中通入空气,产生微小气泡,由于气泡与细小悬浮物之间黏附,形成浮选体,利用气泡的浮升作用,上浮到水面,形成泡沫或浮渣,从而使水中的悬浮物质得以分离。按照气泡产生方式的不同,可分为充气气浮、溶气气浮和电解气浮三类。
气浮法是代替沉淀法的新型固液分离手段,1978年上海同济大学首次应用气浮法处理电镀重金属废水处理获得成功。随后,因处理过程连续化,设备紧凑,占地少,便于自动化而得到了广泛的应用。
气浮法固液分离技术适应性强,可处理镀铬废水、含铬钝化废水以及混合废水。不仅可去除重金属氢氧化物,而且可以去除其他悬浮物、乳化油、表面活性剂等。气浮法用于处理镀铬废水的原理是:在酸性的条件下硫酸亚铁和六价铬进行氧化还原反应,然后在碱性条件下产生絮凝体,在无数微细气泡作用下使絮凝体浮出水面,使水质变清。
2.离子交换法
离子交换法主要是利用离子交换树脂中的交换离子同电镀废水中的某些离子进行交换而将其除去,使废水得到净化的方法。
国内用离子交换技术处理电镀废水是从20世纪60年代开始进行试验研究的,到70 年代末,因为迫切需要解决环境污染问题,这一技术得到了很大发展,当前已成为处理电镀废水和回收某些金属的有效手段之一,也是使某些镀种的电镀废水达到闭路循环的一个重要环节。但是采用离子交换法的投资费用很高,系统设计和操作管理较为复杂,一般的中小型企业难以适应,往往由于维修、管理等不善而达不到预期的效果,因此,在推广应用上受到了一定的限制。
当前,国内对含铬、含镍等电镀废水采用离子交换法处理较为普遍,在设计、运行和管理上已有较为成熟的经验。经处理后水能达到排放标准,且出水水质较好,一般能循环使用。树脂交换吸附饱和后的再生洗脱液经电镀工艺成分调整和净化后能回用于镀槽,基本实现闭路循环。另外,离子交换法也可用于处理含铜、含锌、含金等废水。
3.电解法
电解法主要是使废水中的有害物质通过电解过程在阳、阴两极上分别发生氧化和还原反应,转化成无害物质;或利用电极氧化和还原产物与废水中的有害物质发生化学反应,生成不溶于水的沉淀物,然后分离除去或通过电解反应回收金属。国内在20世纪60年代开始用电解法处理电镀含铬废水,70年代末对含银、铜等废水进行实验研究,回收银、铜等金属,取得了很好的效果。
电解法处理电镀废水一般用于中、小型厂,其主要特点是不需投加处理药剂,流程简单,操作方便,占生产场地少,同时由于回收的金属纯度高,用于回收贵重金属有很好的经济效益。但当处理水量较大时,电解法的耗电较大,消耗的铁极板量也较大,同时分离出来的污泥与化学处理法一样不易处置,所以已较少采用。
4.萃取法
萃取法是利用一种不溶于水而能溶解水中某种物质(称溶质或萃取物)的溶剂投加入废水中,使溶质充分溶解在溶剂内,从而从废水中分离除去或回收某种物质的方法。萃取操作过程包括混合、分离和回收三个主要工序。
几种典型的工艺流程
☆自来水----水泵----多介质过滤器----活性炭过滤器----自动加药装置----保安过滤器----高压泵----一级反渗透----中间水箱----高压泵----二级反渗透----纯水箱----纯水泵 新工艺
☆漂洗水----水箱----水泵----多介质过滤器----保安过滤器----超滤----电镀液回收桶
☆漂洗水----水箱----水泵----多介质过滤器----保安过滤器----超滤----电镀液回收桶----高压泵----反渗透----清洗水箱
F. 铬酸废水是什么,现在有哪些处理方法
一、含铬废水处理方法为:
①通过置换反应制备液体硫酸亚铁备用,液体专硫酸亚铁的浓度为属36~42%,pH值为4-5;
②对含铬废水通过隔油调节池调节水质、去除油质;
③在还原反应池中投加新制备液体硫酸亚铁,把含铬废水中的六价铬还原成三价铬;
④在中和池中加入碱使三价铬完全形成氢氧化铬的沉淀;
⑤进入沉淀池沉淀分离后,废水排放,污泥经过压滤机后集中处理。
二、铬酸仅仅存在于溶液中。由三氧化铬溶于水中而得。其溶液用于镀铬。是假想的三氧化铬的水合物H2CrO4。只会呈溶液或盐类而存在。有时也指三氧化铬。
G. 含铬电镀废水源自哪里
含铬电镀废水源自:
(1)镀件清洗水;
(2)废电镀液;
(3)其他废水,包括冲刷车间地面,刷洗专极板洗水,通属风设备冷凝水,以及由于镀槽渗漏或操作管理不当造成的 “跑、冒、滴、漏”的各种槽液和排水;
(4)设备冷却水,冷却水在使用过程中除温度升高以外,未受到污染。电镀废水的水质、水量与电镀生产的工艺条件、生产负荷、操作管理与用水方式等因素有关。电镀废水的水质复杂,成分不易控制,其中含有铬、镉、镍、铜、锌、金、银等重金属离子和氰化物等,有些属于致癌、致畸、致突变的剧毒物质。
H. 含铬废液的处理
含铬废液的处理方法如下:
1、电解法。电解还原处理含铬废水是利用铁板作阳极,在电解过程中铁溶解生成亚铁离子,在酸性条件下,亚铁离子将六价铬离子还原成三价铬离子。同时由于阴极上析出氢气,使废水pH逐渐上升,最后呈中性,此时Cr3+、Fe3+都以氢氧化物沉淀析出,达到废水净化的目的。
2、硫酸亚铁还原法。硫酸亚铁还原法处理含铬废水是一种成熟的较老的处理方法。由于药剂来源容易,若使用钢铁酸洗废液的硫酸亚铁时,成本较低,除铬效果也很好。硫酸亚铁中主要是亚铁离子起还原作用,在酸性条件下(pH=2~3),用硫酸亚铁还原六价铬,最终废水中同时含有Cr3+和Fe3+,所以中和沉淀时Cr3+和Fe3+一起沉淀,所得到的污泥是铬与铁氢氧化物的混合污泥,产生的污泥量大,且没有回收价值,这是本法的最大缺点。
I. 废水含铬量的活性成分
铬元素被美国环保署(USEPA)列为最具毒性的污染物之一,含铬废水中的铬主要来源于电镀、制革、化工、颜料、冶金、耐火材料等行业,它以三价和六价化合物的形式存在。由于六价铬的高溶解性,它比三价铬更具有生物毒性。研究表明,六价铬化合物能够干扰重要的酶体系,经口、呼吸道或皮肤接触吸收后能引起“三致”作用。因此,含铬废水必须严格控制六价铬的质量浓度,达标后才能允许排放。
处理含铬废水的关键在于降低六价铬的含量,一般可以通过两种途径实现:(1)通过化学反应使六价铬转变为低毒易沉淀的三价铬,再进一步去除三价铬;(2)将六价铬化合物与水分离。现有的处理技术都是通过这两种途径达到去除铬的目的,具体处理方法如下。
1理化处理技术1.1反渗透法反渗透法通过给水体加压使水分子通过半透膜,实现铬化合物的浓缩,达到水与铬分离的目的。
由于其不涉及化学反应和酸碱的生成,因此,反渗透技术在控制二次污染方面具有一定的优越性。由于要给处理水体加压,电能的消耗是需要考虑的问题,所以它适合处理铬质量浓度高的废水。铬质量浓度低的废水采用反渗透技术电能消耗较大,经济上不合算。
范帅等先采用离子交换法、芬顿氧化、混凝沉淀、电凝聚等技术对含镍、含铬、含铜、含氰、前处理、混排等的废水进行预处理,再用超滤及反渗透膜处理含重金属、含氰及前处理废水后回用。王维平分析了反渗透技术在电镀废水回用中遇到的问题及对应解决思路。
1.2离子交换法离子交换法利用离子交换剂中的离子和水中的离子进行交换,进而达到去除水中特定离子的目的。
六价铬在废水中以铬酸根形式存在,因此,经常用阴离子交换树脂进行铬酸根的吸附交换(式(1)和式(2))去除水中的六价铬,树脂可用再生剂进行再生。
2ROH+CrO2-4=R2CrO4+2OH-(1)
2ROH+Cr2O2-7=R2Cr2O7+2OH-(2)
唐树和等用201×7强碱性阴离子交换树脂处理含Cr(Ⅵ)废水,在实际废水Cr(Ⅵ)初始质量浓度为1540mg/L时,出水Cr(Ⅵ)质量浓度小于0.5mg/L,达到国家排放标准,且经再生处理后树脂再生率大于95%。徐灵等分别用pH值静态试验和流量动态试验对201×7强碱性苯乙烯阴树脂吸附Cr(Ⅵ)的能力做了研究,在高Cr(Ⅵ)质量浓度的条件下,设定pH值为3、树脂管流量为3BV/h,在树脂穿透点之前,铬的去除率在99.5%以上,加之模拟废水Cr(Ⅵ)质量浓度远远高于工业废水Cr(Ⅵ)质量浓度,说明离子交换法完全可以使废水达标排放。考虑到Cr(Ⅲ)的回收再利用,CavacoSA等研究了DiaionCR11和AmberliteIRC86两种离子交换树脂对Cr(Ⅲ)的吸附交换特性,研究结果表明,两种树脂在去除Cr(Ⅲ)能力上均很有效,DiaionCR11显示了相对的去除优势。
1.3电渗析法电渗析法指在直流电的作用下,使阴、阳离子选择性地透过阴、阳离子膜,形成一个个的浓、稀空间,既达到了铬水分离的目的,又实现了铬的浓缩,为铬的回收再利用提供便利。但值得注意的是高质量浓度的含铬废水则不适宜采用电渗析法处理,因为质量浓度越高,消耗电能越大。邓永光等研究了电渗析法对铬钝化清洗废水的处理效果,结果表明:在其建立的电渗析小试装置的条件下,进水浓度对淡水水质影响不大;采用浓水循环工艺,淡水产率可提高至约80%,浓室总铬、锰离子质量浓度超过4000mg/L,为浓水的后续处理处置创造了条件。
1.4吸附法吸附法利用吸附剂与被吸附物质之间的吸附力,使被吸附物质吸附在吸附剂上,达到水体净化的目的。吸附力可以是分子间引力,也可以是通过相互反应生成化学键引起的吸附。前者为物理吸附,后者为化学吸附。在污水处理中,多数情况下,往往是多种吸附的综合结果。
理化吸附法处理含铬废水常用的吸附剂有活性炭、磺化煤、活化煤、沸石和硅藻土等。这些吸附剂在含铬废水处理中显示了较好的吸附性能,铬去除率均在70%以上,最高可达99%。
唯一的不足之处在于经济投入问题,有一定花费,寻找低投入高回报的吸附剂成为考虑的主要问题,而以废治废成为较佳的方案。作为电厂废物的粉煤灰和作为煤矿废物的煤矸石由于颗粒本身的特殊结构和性能,表现出良好的吸附性能和化学稳定性。
秦巧燕等进行了活化煤矸石处理模拟含铬废水的试验,在最优条件下,铬的去除率在90%以上。白汀汀等通过试验对比了粉煤灰吸附法和铁氧体法对Cr6+的去除率,结果表明:在最佳条件下,用粉煤灰处理废水的最佳除铬率比铁氧体法除铬率高,除铬效果更好。陈小萍等研究了活性炭纤维对六价铬的吸附作用,研究结果表明:利用活性炭纤维去除水中的Cr(Ⅵ),其适宜条件为pH值为1~3,吸附时间为1.5h;通过电化学改性可以提高吸附率,并可实现活性炭纤维的现场再生。具体联系污水宝或参见http://www.dowater.com更多相关技术文档。
2化学处理技术2.1化学还原沉淀法该方法是通过化学反应使Cr(Ⅵ)变为Cr(Ⅲ),Cr(Ⅲ)在碱性条件下生成Cr(OH)3,排出上清液,以实现铬的去除。因此选择还原性化学物质将Cr(Ⅵ)还原成容易沉淀的Cr(Ⅲ)是整个技术的关键,选择高效价廉的还原剂是最佳选择。目前常用的还原剂主要有气态的SO2、液态的水合肼以及固态的亚硫酸钠、硫代硫酸钠、硫酸亚铁等。此方法常常产生大量污泥,可从污水源头分流、污泥分类回收等途径解决污泥带来的后续处理问题。
蒋小友等研究了用水合肼回收电沉积铬废液中铬的工艺条件,试验结果表明,在30℃下于25mL含铬废液中加入1.6mLH2SO4和0.8mL水合肼,8min可使Cr(Ⅵ)还原为Cr(Ⅲ)。颜家保等用硫酸亚铁作为还原剂处理Cr(Ⅵ)废水,处理后出水六价铬和总铬的质量浓度分别在0.55及1.5mg/L以下,达到了国家排放标准;而且通过研究pH值对整个工艺的影响,得出Cr(Ⅵ)还原阶段pH值应控制为2~3,Cr(Ⅲ)沉淀阶段应控制为8~9。用亚硫酸钠作还原剂与用硫酸亚铁工艺条件相似,处理出水同样能达到排放标准。石俊仙等用矿山铁的硫化物矿物处理皮革厂含铬废水,在试验得到的最佳条件下,直接用矿山铁的硫化物矿物处理高质量浓度含铬废水,去除率达到73%。李秋菊等研究利用晶钟诱导沉积不锈钢酸洗废液中铁、铬及镍的有价金属,以达到废酸液进行资源化利用的目的,结果显示温度越低,废酸HF越高,越有利于金属沉积,且晶钟添加量对金属沉积影响不大。
2.2铁氧体法铁氧体法同样是用硫酸亚铁作为还原剂,与还原沉淀法的区别在于铁氧体法不是通过生成Cr(OH)3沉淀去除Cr(Ⅲ),而是通过形成有磁性的铁氧体达到同时去除铁和铬的目的。具体操作为:硫酸亚铁在一定酸度下还原Cr(Ⅵ)为Cr(Ⅲ);然后调节溶液pH值,使Fe3+、Cr3+以及Fe2+共沉淀;加热,通入压缩空气,使剩余Fe2+被氧化为三价,当Fe2+与Fe3+质量浓度比达到2︰1时,便形成铁氧体。反应见式(3)~式(9)。
Cr6++3Fe2+→Cr3++3Fe3+(3)
Cr3++3OH-→Cr(OH)3↓(4)
Fe3++3OH-→Fe(OH)3↓(5)
Fe2++2OH-→Fe(OH)2↓(6)
Fe(OH)3→FeOOH+H2O(7)
FeOOH+Fe(OH)2→FeOOH·Fe(OH)2(8)
FeOOH·Fe(OH)2+FeOOH→FeO·Fe2O3↓+2H2O(9)
由于Cr3+与Fe3+具有相同的离子电荷和相近的离子半径,在铁氧体形成的过程中,Cr3+取代Fe3+成为铁氧体的组成部分,从而达到去除Cr(Ⅵ)
的目的。反应见式(10)和式(11)。
2Cr3++Fe2++8OH-→FeO·Cr2O3↓+4H2O(10)
6Fe3++3Fe2++24OH-→3FeO·Fe2O3↓+12H2O(11)
魏振枢分别从FeSO4·7H2O的投加量、反应的酸碱度控制和加热与曝气几个方面对铁氧体法处理含铬废水的工艺条件进行了探讨。来风习等为了克服铁氧体法的缺陷,用一种复合方法超声波-铁氧体法处理含铬废水,结果Cr6+去除率达到99.9%以上,这就从节能和经济的角度让传统铁氧体法得以优化。
2.3电解法电解法使废水中的有害物质通过电解过程在阳、阴两极发生氧化和还原反应,或利用电极氧化和还原的产物与废水中的有害物质发生化学反应,使有害物质转化为无害物质或生成不溶于水的物质,从水中除去。电解法除铬用铁作阴极和阳极,阳极溶解产生的Fe2+将Cr(Ⅵ)还原为Cr(Ⅲ),阴极附近由于H+不断还原为H2,溶液逐渐显碱性,Fe3+和Cr(Ⅲ)生成Cr(OH)3沉淀,从而除去废水中的Cr(Ⅵ)。发生的化学反应见式(12)~式(17)。
阳极反应:Fe-2e-→Fe2+(12)
Cr6++3Fe2+→Cr3++3Fe3+(13)
阴极反应:2H2O+2e-→H2+2OH-(14)
沉淀反应:Cr3++3OH-→Cr(OH)3↓(15)
Fe3++3OH-→Fe(OH)3↓(16)
Fe2++2OH-→Fe(OH)2↓(17)
赵丽等分别从废液浓度、pH值、反应时间和换极周期4个因素考虑,利用正交试验对电解法处理含铬废水进行了研究,认为在工业废水Cr(Ⅵ)初始质量浓度较高(不小于300mg/L)时,单纯依靠普通的铁板阳极溶解的Fe2+还不能够充分还原Cr(Ⅵ),需加一定的还原剂,当废水初始质量浓度不高于600mg/L、pH值为3、反应时间为40min和换极周期为10min时,且根据前期正交试验(Fe2+与Cr2O7质量浓度比为1∶1)确定加入的FeSO4量的反应条件下,去除率可达94%以上。电解法由于有沉淀和絮体的生成,需要过滤工艺,且阴极附近氢气的生成会影响它们的沉降,GaoP等为了解决这一问题,设计了电絮凝-电浮选联合工艺,省去了过滤步骤,利用电解-电浮选产生的气泡有效地使絮体浮出水面,从而达到去除的目的。
3生物处理技术生物法处理废水一直是水处理领域研究的热点,因为它具有资源丰富、效率高、投资低、选择性强以及不产生二次污染等优点。生物法处理含铬废水主要包括氧化还原、离子交换、形成配位化合物和静电吸引等机理,主要以投加生物吸附剂和生物絮凝剂的方式来完成。
3.1生物吸附法大量研究证实,具有生物活性的生物体及非活性的生物质均具有较强的生物吸附性能。应用死的微生物细胞吸附去除污染物具有一定的优越性,它不会受到废水中毒性物质的影响,不需要持续不断地提供养分,且可以再生再利用。近几年国内外对含铬废水的处理焦点多集中在生物吸附法上,通过寻找合适的废生物质材料吸附铬等重金属,这些生物质材料包括木屑、玉米芯、板栗壳、咖啡渣、橄榄渣、椰子皮、苔藓、核桃壳及其改性产品等。
ElNemrA等从反应体系的pH值水平、污染物含量、吸附剂用量及吸附时间几个方面研究了鸡毛菜(海洋红藻)及其生物质活性炭对废水中铬去除效果的影响,结果表明,在溶液pH值为1时吸附量最大,两者最大的吸附能力为12和66mg/g。
LiuC等利用咖啡渣作为生物吸附剂还原吸附电镀废水中的Cr(Ⅵ),在试验条件下Cr(Ⅵ)被完全还原和吸附,还原生成的少量Cr(Ⅲ)在后续混凝沉淀单元被完全去除,为咖啡渣的废物利用提供了思路。DehghaniMH等利用经处理后的旧书、旧报纸吸附去除Cr(Ⅵ),研究表明,随着Cr(Ⅵ)质量浓度和反应溶液pH值的降低以及吸附剂含量的提高,Cr(Ⅵ)去除率增大;在初始Cr(Ⅵ)质量浓度为5~70mg/L、pH值为3、接触时间为60min及吸附剂投加量为3.0g/L的条件下,Cr(Ⅵ)最大吸附能力可达到59.88mg/g[41]。VieiraMGA等研究用马尾藻做填料的填料柱对Cr(Ⅵ)的吸附作用,运用因子设计方法研究了运行条件对吸附能力的影响,如进水Cr(Ⅵ)质量浓度、填料柱进液流量和吸附剂量,结果显示进水Cr(Ⅵ)质量浓度对填料柱吸附能力的影响最大,填料柱进液流量次之;在最佳运行条件下得到的吸附能力为19.06mg/g。木屑作为建筑和家具等行业的固体废物,主要由质量分数为45%~50%的纤维素和质量分数为23%~30%的木质素组成,这些成分由于结构上含有羟基、羧基和酚基等基团,使它具有绑定金属的能力,因此,大量的试验和实际工程研究应用木屑、改性木屑吸附去除废水中的铬,且去除效果明显。
3.2生物絮凝剂法生物絮凝剂是利用生物技术通过生物发酵、抽提、精制而得到的一种具有生物分解性和安全性的新型、高效、无毒、廉价的水处理剂。与传统絮凝剂相比,生物絮凝剂具有高效、无毒、易降解且不产生二次污染的特点。
马军等通过试验分析得出了微生物絮凝法处理含铬工业废水的最佳工艺条件为:pH值为7.5~8.0,水温在10℃以上,最高进水Cr(Ⅵ)质量浓度为100mg/L,活性菌体积分数为0.8‰~1.2‰,反应时间为13~16min[48]。杨思敏等用微生物絮凝剂处理Cr(Ⅵ)溶液时,结果显示黑曲霉分泌微生物絮凝剂对低质量浓度Cr(Ⅵ)还原效果较好,在pH值为1~5时,还原能力均较高,对质量浓度为20mg/L的Cr(Ⅵ)的还原率均大于99%。
4技术展望由于相关工业的快速发展,含铬废水排放仍将保持浓度高、排放量大的特征,为了保护环境,强化含铬废水治理,今后治理技术进一步开发与应用应从以下几个方面加以考虑。
(1)废物减排和再利用是治理环境污染的一种重要方式,以循环经济思路为指导,加强以废治废的技术开发,充分利用废弃物资源如煤矸石、粉煤灰及农业废弃物等,这样既减少了废物排放,又治理了其他类型的污染,可以首先从当地可利用资源考虑。
(2)前文中含铬废水治理方法各有优缺点,并各有其应用前提条件和最佳条件,应在综合分析的基础上建立联合处理或复合处理技术体系,以使处理方案兼顾社会、经济和环境综合效应,达到最佳效果。
(3)文中所述大部分相关研究是在实验室进行的,条件易于掌控,而实际处理工程则十分复杂,影响因素更为复杂,且有时难于准确控制,应加强中试以使各种方法更符合实际工程需求。
(4)由于化学法将产生大量的污泥,污泥铬含量很高,应合理进行污泥的处置。
(5)生物处理法的出水含有大量的生物,出水不易进行回收利用,因此,生物处理工艺应考虑后接消毒处理。
J. 什么是铬污染,铬污染有什么危害
铬广泛存在于自然界,其自然来源主要是岩石风化,大多呈三价;人为污染来源主要是工业含铬废气和废水的排放。工业废水中主要是六价铬的化合物,常以铬酸根离子(CrO42-)存在。煤和石油燃烧的废气中含有颗粒态铬。
铬在环境中不同条件下有不同的价态,其化学行为和毒性大小亦不同。如水体中三价铬可吸附在固体物质上而存在于沉积物(底泥)中;六价铬则多溶于水中,比较稳定,但在厌氧条件下可还原为三价铬。三价铬的盐类可在中性或弱碱性的水中水解,生成不溶于水的氢氧化铬而沉入水底。
环境中三价铬与六价铬会互相转化,所以近年来倾向于用铬的总含量,而不是用六价铬含量来规定水质标准。三价和六价铬对人体都有害,六价铬的毒性比三价铬要高100倍,是强致突变物质,可诱发肺癌和鼻咽癌。三价铬有致畸作用。铬渣(含铬固体废物)已成为铬污染的重要环境问题,亟待有效解决。
铬是银白色金属,在自然界中主要形成铬铁矿。化合价有+2、+3、+6三种。铬的天然来源主要是岩石风化,由此而来的铬大多是三价铬。
铬主要用于金属加工、电镀、制革等行业。为了防止工业生产过程中循环水对设备的腐蚀,常须加入铬酸盐。工业部门排放的废水和废气,是环境中铬的人为来源。工业废水中的铬主要是六价化合物,如铬酸根离子(CrO厈)。冶金、水泥等工业,以及煤和石油燃烧的废气中,含有颗粒态的铬。
危害
铬是人和动物所必需的一种微量元素,躯体缺铬可引起动脉粥样硬化症。铬对植物生长有刺激作用,可提高收获量。但如含铬过多,对人和动植物都是有害的。
三价铬和六价铬对人体健康都有害,被怀疑有致癌作用。一般认为六价铬的毒性强,更易为人体吸收,而且可在体内蓄积(见铬污染对健康的影响)。
三价铬和六价铬对水生生物都有致死作用。铬能在鱼体内蓄积。三价铬对鱼类的毒性比六价铬高。土壤中铬过多时,会抑制有机物质的硝化作用,并使铬在植物体内蓄积。据试验,水中含铬在1ppm时可刺激作物生长,1~10ppm时会使作物生长减缓,到100ppm时则几乎完全使作物停止生长,濒于死亡。废水中含有铬化合物,能降低废水生化处理效率。