药剂还原法处理含铬污水的试验研究

药剂还原法处理含铬污水的试验研究

陈友岚1，杨文进2

陈友岚1，杨文进2（1.长江大学城市建设学院，湖北荆州434023；2.中国市政工程中南设计研究院，武汉430010）

作者简介：陈友岚，男，湖北荆州人，硕士研究生，讲师，工程师，主要从事教学管理工作。

摘要：含铬废水多来源于电镀厂、制革厂和某些化工厂。所有铬的化合物都有毒性，其中以六价铬的毒性最大。铬对人体的毒害为全身性的，并可引起变态反应并有致癌作用，因此必须对其进行妥善处理。

关键词：含铬废水；药剂还原法；实验研究

中图分类号：TQ042文献标志码：A文章编号：1000-8772（2009）18-0123-02

药剂还原法处理含铬废水大体分为两个步骤：首先使用还原剂把六价铬还原成为三价铬，然后提高pH值使三价铬沉淀，此法在国外已经有效地使用了很多年。

一、六价铬的还原

（一）常用还原剂及其反应原理

1.反应原理。国外使用的还原剂一般为：二氧化硫、亚硫酸氢钠、硫酸亚铁、焦亚硫酸钠、亚硫酸钠等，也有利用烟道气中的二氧化硫还原六价铬。几种常用的还原剂，其反应如下：

3SO2+2H2CrO4→Cr2（SO4）3+2H2O

6NaHSO3+3H2SO4+4H2CrO4→2Cr2（SO4）3+3Na2SO4+10H2O

6FeSO4·7H2O+6H2SO4+2H2CrO4→Cr2（SO4）3+3Fe2（SO2）2+50H2O

Na2S2O5的反应与NaHSO3相同，因为Na2S2O5加入水中以后，即生成NaHSO3：

Na2S2O5+H2O→2NaHSO3

2.二氧化硫：在国外使用得最普遍，一般是把二氧化硫在圆柱筒中压成液体，使用时通过磺化器投加，也可以从液筒中向污水直接投加。因为二氧化硫有毒，一般都应当有足够的通风设施。使用二氧化硫为还原剂时，可以不加酸，因为二氧化硫能使污水pH值降低；而且二氧化硫在pH=4.5时，在理论投加量的情况下，反应可以达到完全。但不少工厂仍然在加酸，还原沉淀后的污泥量很少。

3.亚硫酸氢钠（NaHSO3）及焦亚硫酸钠（Na2S2O5）是二氧化硫的盐。使用这些还原剂时，处理池也需要通风，因为处理时有二氧化硫释放出来，使用这两种药剂的污泥量也少。焦亚硫酸钠适用于处理少量的铬，投药可用粉剂或浓度为5%~10%的溶液。使用亚硫酸氢钠或二氧化硫的另一优点是回收铬比较方便。

4.炉烟：美国运行经验说明，用炉烟的处理费用只相当其他方法的25%，但剩余的六价铬的量比较大，需要再加药剂进一步处理。

（二）pH值的影响

试验资料证明，pH值低则还原的效果好，pH值低至1时，反应实际上立即发生，但这样低的pH值所需要的投酸量又嫌太高。如果污水pH值高，则反应就进行得慢，在碱性介质中还原反应实际上是停止了。

日本认为，用硫酸亚铁还原，pH值为6~8时也可以。如果污水pH值高，应当加酸调整pH值。所用的酸一般多用硫酸，但也有用37%盐酸的。

（三）反应时间的影响

反应时间受到加药量、pH值、含铬浓度等因素的影响。试验资料表明，用亚硫酸氢钠做还原剂，当Cr+6为72.42~376.8mg/L，1克Cr+6投加5.21~7.49mg/LNaHSO3时，反应时间有5分钟已经足够。

（四）投药量

实际投药量受下述因素等影响：

1.污水含铬浓度：浓度愈小，1公斤Cr+6所需要的还原剂则愈高。试验资料表明，在pH=2-3，接触时间为5分钟的情况下，当Cr+6浓度为400mg/L以上时，1mgCr+6可以用5.2mgNaHSO3处理；但是当Cr+6浓度为140mg/L左右时，处理1mgCr+6则需要NaHSO37.5mg以上。

另一资料表明，还原一份Cr+6需要3~9份SO2；当Cr+6浓度小于5mg/L时，SO2的过量最大。二氧化硫的过量与铜的浓度也有关系，铜的含量愈高，二氧化硫的需要量也随之增高。

2.溶解氧：水中溶解氧为9mg/L时，约消耗二氧化硫35mg/L。

二氧化硫在pH=3时反应很快，还原剂按过量20%~50%投加。

（五）处理设备

电镀污水处理前的水质均衡池的最短停留时间为1小时。间歇处理适用于小污水量，连续处理适用于大污水量，而且需要pH值及氧化还原势（ORP）的自动控制。

一般用两个池，一个池酸性还原六价铅，另一个池中和沉淀三价铬，这一方法比较经济。至于采用次硫酸钠在酸性条件下还原六价铬并立即沉淀，虽然可以用一个池，但次硫酸钠很贵，还原时利用率低，而且也需要连续控制氢氧化钠投加量。

加药方法比较常见的是在加药反应过程中，用水泵将反应池的污水不断循环，通过水射器向循环水中加还原剂，反应池另设有搅拌器进行搅拌。

二、三价铬的沉淀

（一）加碱及反应原理

还原以后所生成的三价铬，可以用石灰、碳酸钠、氢氧化钠等提高污水pH值，使三价铬沉淀。一般用石灰或碳酸钠，而不用氢氧化钠，因为投加氢氧化钠时易使pH值提高到8.5~9以上，而致三价铬重溶。

投加石灰的反应式，还原剂为亚硫酸钠时：Cr2（SO4）3+3Ca（OH）2=2Cr（OH）3+3CaSO4；还原剂为硫酸亚铁时：Cr2（SO4）3+3Fe2（SO4）3+12Ca（OH）2=2Cr（OH）3+6Fe（OH）3+12CaSO4

（二）pH值

pH值在8~9.5之间时，三价铬溶解度最小。过高或过低都会使三价铬的溶解度增大，而不利于三价铬的沉淀除去。国外资料分别介绍过的pH值有以下几种：7~8.5，7.5~9，7.8~8.2，8~8.5，8~9，8.5。碱的投加量一般是根据pH值的要求来确定的，但也有资料规定：石灰投加量与铬的重量比为6:1。

（三）反应及沉淀

英美资料报导，电镀厂含氰、含铬污水分别经过氧化、还原以后，多数都与其他污水混合进行中和沉淀。沉淀池没有特殊要求，参考一般污水沉淀池设计。

在含铬污水单独进行中和及沉淀的情况下，加石灰的中和池停留时间为20分钟，加石灰后的沉淀时间不短于30分钟。

用石灰作中和沉淀剂时，亚硫酸氢钠作还原剂的污泥为氢氧化铬及硫酸钙的混合物。硫酸亚铁作还原剂的污泥为氢氧化铬、硫酸钙及氢氧化高铁的混合物，污泥中还含有金属盐等。用碳酸钠或氢氧化钠中和时，污泥中不含硫酸钙，所以污泥量少。

处理1kg六价铬所产生的污泥量如表3所示。

由于氢氧化铬具有胶凝性质，因而用过滤分离法是存在困难的。用污泥浓缩器、沉淀池及污泥床的方法比较好。

参考文献：

[1]TheAmericanElectroplators′SocietyEnvironmentalPollutionSubcommittee，Plating57（9）：889-892，1970.

[2]Cepesa，M.etal.，MetalFinishing66（6）：112-118，1968.

[3]TransactionsoftheInstituteofMetalFinishingV.49，Part1，PP.12-15，1971.

（责任编辑：袁凌云）