亞硫酸氫鈉還原法處理電鍍含鉻廢水淺析

周瑩雯

摘 要：主要介紹了鉻酸酐的危害以及鍍鉻工藝產(chǎn)生的含鉻廢水的幾種常用處理方法。在此基礎(chǔ)上，詳細說明了采用亞硫酸氫鈉還原法處理含六價鉻廢水的條件、工藝以及六價鉻的處理效率。從工程實際運行的角度，提出了含鉻廢水污染的源頭控制措施。

關(guān)鍵詞：電鍍；含鉻廢水；亞硫酸氫鈉還原法；六價鉻

鉻是一種微帶天藍色的銀白色金屬，具有很強的鈍化性能。鉻鍍層在大氣中很穩(wěn)定，能長期保持光澤，在堿、硝酸、硫化物、碳酸鹽以及有機酸等腐蝕性介質(zhì)中也非常穩(wěn)定，且具有硬度高、耐磨性和耐熱性好、反光能力強等優(yōu)點，常用作防護-裝飾性鍍層的外表層和功能性鍍層。

傳統(tǒng)鍍鉻工藝以鉻酸酐作為電鍍液的基礎(chǔ)，以硫酸作為催化劑，因此，生產(chǎn)廢水中Cr6+濃度較高。

1 鉻酸酐和六價鉻的危害

鉻酸酐即為三氧化鉻（CrO3），是暗紅色斜方晶系結(jié)晶，溶于水和醚，有毒，密度為2.7～2.8g/cm3，熔點為196℃，熔融時稍有分解。在200℃～250℃時，分解放出氧，生成介于三氧化鉻和三氧化二鉻之間的中間化合物。遇到臭氧時，能產(chǎn)生過氧化物。鉻酸酐還是一種強氧化劑，與有機物接觸磨擦能引進燃燒，遇到酒精、苯能發(fā)生燃燒或爆炸。

六價鉻（Cr6+）為吞入性毒物、吸入性極毒物，對環(huán)境有持久性危害。急性鉻中毒多由六價鉻化合物引起，靶器官主要是肺和皮膚。鉻化合物可致畸、致突變，六價鉻化合物具有較強的致癌性。過量的（超過10ppm）六價鉻對水生生物有致死作用。

2 幾種常用的含鉻廢水處理方法

含鉻廢水的處理方法多種多樣，近年來，通過運行實踐，證明在實際工業(yè)生產(chǎn)中切實可行的處理方法主要有如下幾種：（1）逆流清洗-蒸發(fā)濃縮法；（2）電解法；（3）鐵屑還原法；（4）二氧化硫還原法；（5）鋇鹽沉淀法；（6）硫酸亞鐵還原法；（7）槽內(nèi)還原法；（8）離子交換法；（9）生化處理法；（10）鐵氧體法；（11）亞硫酸氫鈉還原法。

3 亞硫酸氫鈉還原法處理含六價鉻廢水的條件、工藝及處理效率

3.1 處理條件

Cr6+在酸性條件下，主要以重鉻酸根離子（Cr2O72-）的形式存在，在堿性條件下，主要以鉻酸根離子（CrO42-）的形式存在，還原成Cr3+必須在酸性條件下才能完成。在通常機械攪拌的情況下，當(dāng)廢水pH≤2時，還原反應(yīng)5min可以完成；pH為2.5～3時，反應(yīng)時間為20min～30min；pH=4時，反應(yīng)速度很慢；pH更高時，不再發(fā)生反應(yīng)。

NaHSO3作為還原劑，承受水質(zhì)波動沖擊能力較大，反應(yīng)速率相對較快，污泥產(chǎn)生量較少，不會造成出水色度問題。Cr6+和HSO3-反應(yīng)的理論比值是1∶3.1，實際用量通常是1∶3.5～1∶4。

3.2 處理工藝

亞硫酸氫鈉還原法處理含六價鉻廢水的工藝流程見下圖。

處理工藝流程圖

生產(chǎn)廢水進入廢水處理系統(tǒng)后，先進入調(diào)節(jié)池，通過添加H2SO4或NaOH溶液調(diào)整pH值；然后進入還原反應(yīng)槽，添加NaHSO3和H2SO4，插入ORP計（酸化還原電位計），調(diào)節(jié)廢水pH值<3，設(shè)置還原電位，通過化學(xué)反應(yīng)將Cr6+還原為無毒的Cr3+，反應(yīng)原理如下：

反應(yīng)結(jié)束后，廢水進入中和槽，添加NaOH溶液，將pH值調(diào)整到8～9之間，控制Cr3+的溶解量在0.1mg/L以下，生成沉淀物Cr（OH）3，反應(yīng)原理如下：

廢水挾帶大量Cr（OH）3進入沉淀槽，經(jīng)沉淀分離后，上部清水通過pH值檢測達標排放，下部污泥送入污泥干化池干化處理，外運處置。污泥干化池產(chǎn)生的滲出水送回調(diào)節(jié)池。

主要處理單元出水pH值建議值：還原反應(yīng)槽2.5～2.7；中和槽8.5～9.0；沉淀槽6.0～9.0。

為減輕因NaHSO3過剩產(chǎn)生的分散效果，可添加適量的CaCl2溶液。

為確保處理系統(tǒng)出水水質(zhì)達標，建議工程實際實施過程中采取以下措施：

（1）還原反應(yīng)槽、中和槽、沉淀槽均設(shè)置pH計。

（2）采用全自動控制系統(tǒng)，各處理工序可根據(jù)pH計測定值自動運行，以獲得最佳處理條件；廢水中pH計、ORP計出現(xiàn)異常，或設(shè)備發(fā)生故障時，均可被監(jiān)測到，并立即報警。

（3）設(shè)置檢測槽，沉淀槽出水在其中通過pH值檢測后，方可排放。

（4）工程設(shè)計過程中，精確計算廢水產(chǎn)生量，確保廢水處理系統(tǒng)處理能力滿足生產(chǎn)需要。

（5）根據(jù)系統(tǒng)運行情況，適時添加污泥收集裝置，提高污泥去除率。

3.3 處理效率

有關(guān)研究結(jié)果表明，在以NaHSO3為還原劑、其用量與Cr6+質(zhì)量比為4∶1、廢水pH為2.2～2.6、反應(yīng)時間為30min、快速攪拌的條件下，Cr6+處理效率可以達到99.99%。

4 污染源頭控制措施

根據(jù)國家相關(guān)環(huán)保政策的要求，對污染物采取源頭控制措施，減少其產(chǎn)生量，降低物料損失，提高企業(yè)清潔生產(chǎn)水平，已經(jīng)成為環(huán)保領(lǐng)域的發(fā)展趨勢?，F(xiàn)就電鍍行業(yè)含鉻廢水的源頭控制措施作如下簡要介紹：

4.1 通過崗前培訓(xùn)、崗位實習(xí)等手段，提高操作人員的熟練程度，減少生產(chǎn)用水量。

4.2 提高生產(chǎn)用水的循環(huán)使用率，減少廢水處理排放量。

4.3 適時淘汰原料用量大、生產(chǎn)用水量高、污染嚴重的生產(chǎn)工藝，根據(jù)行業(yè)清潔生產(chǎn)要求，選用技術(shù)先進、生產(chǎn)清潔的工藝、設(shè)備。

5 結(jié)束語

采用亞硫酸氫鈉還原法處理含六價鉻廢水，設(shè)備裝置可簡可繁，只要嚴格控制反應(yīng)條件，就能做到生產(chǎn)廢水達標排放。有條件的企業(yè)可以實現(xiàn)全過程自動化控制，在減少系統(tǒng)運行管理人員、降低處理藥劑消耗量、保證各處理設(shè)施出水水質(zhì)等方面有積極作用。

參考文獻

[1]張允誠、胡如南、向榮，電鍍手冊，第3版

[2]夏清，化學(xué)還原法處理含鉻廢水工藝條件研究，無機鹽工業(yè)，2003年5月第35卷第3期