含铬废水的处理方法及比较

题目：含铬废水的处理方法及比较系别：环境与市政工程系专业：环境科学姓名：巴亦舒学号：022409101指导教师：刘雪平、张岩2012-12-11-1-含铬废水的处理方法及比较摘要：本文综述了目前国内外处理含铬废水的一些方法及研究的进展。并对今后含铬废水处理方法的发展做出了展望。目前处理含铬废水的方法很多，有化学还原沉淀法吸附法离子交换法电解法膜分离法、生物法等。离子交换法由于具有适用范围宽实用性能好成本较低操作方便设备简单吸附速率快饱和容量大分离效率高可同时回收多种离子净水水质好性能稳定易于循环利用变废为宝等优点，已成为处理含铬废水的有效方法之一。吸附法因其材料便宜易得，成本低，去除效果好而一直受到人们的青睐近年来研究者在这方面的研究主要集中在寻求更为合适的新型廉价吸附材料上，已取得一系列成果，工艺逐步成熟。可用来还原Cr6+的微生物主要为细菌，分别来自假单胞菌，大肠杆菌，芽孢杆菌，普罗威登斯菌脱硫孤菌杆菌节杆菌，溶血不动杆菌无色杆菌，等等其中除了大肠杆菌，芽孢单菌，节杆菌以及假单胞菌能在好氧条件下将Cr6+还原，绝大多数菌种只能在厌氧条件下还原Cr6+。本文介绍从含铬废水和污泥中分离出一株耐Cr6+细菌，该菌为好氧菌，对Cr6+有较好的耐受性和还原能力。其影响因素主要有几点：碳源、PH值、初始Cr6+浓度、接种量、温度等。用铁板作为电极,对高压脉冲电絮凝技术处理含六价铬废水进行了研究,考察了电流、通电时间、脉冲频率、溶液六价铬初始质量浓度等对含六价铬废水的处理效果和能耗的影响。通过对目前含铬废水不同处理方法的比较，认为离子交换法及吸附法是效果较佳的处理方法。关键词：离子交换法、吸附法、细菌、高压脉冲-2-铬作为五毒之一,对生物、土壤、水体都会产生严重的危害。化合态的铬以六价和三价最为常见。在工业废水中,六价铬多以CrO2-4、Cr2O2-7形式存在,而三价铬可以被氧化成高价铬。研究表明,六价铬的毒性是三价铬的100倍,且更易被人体吸收并积累,当体内铬含量较高时,会引起流鼻涕、打喷嚏、鼻出血、皮肤糜烂、呼吸道感染，甚至癌变。鉴于铬对人体及环境的严重危害,各国都对铬的排放做出了严格的规定。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0.5mg/L，总铬的最高浓度为1.5mg/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。如何经济、合理、有效的处理含铬废水是现阶段环保工作的重点。1.离子交换法治理技术离子交换法由于具有适用范围宽实用性能好成本较低操作方便设备简单吸附速率快饱和容量大分离效率高可同时回收多种离子净水水质好性能稳定易于循环利用变废为宝等优点，已成为处理含铬废水的有效方法之一。通过利用树脂吸附六价铬的性能研究结果表明：室温下该树脂容易吸附六价铬，硫酸根离子存在对吸附不利，随硫酸根离子浓度增大，树脂对六价铬的吸附率降低；吸附速率随振荡频率增加而加快，振荡频率大于一定数值时对吸附速率的影响很小结果表明该树脂吸附容量较大且易解吸，在含六价铬废水的处理中有实际应用价值。选用弱碱性阴离子交换树脂处理钢铁钝化含铬废水，通过静态试验考查了振荡时间和离子交换树脂用量对吸附效果的影响，使用反应柱动态试验法研究了树脂的再生，得到了令人满意的结果阴离子交换树脂处理钢铁钝化含铬废水时对六价铬有很好的去除效果，操作简单，容易控制，同时还可以去除水中的部分有机污染物和其它金属污染，处理比较经济，工业易于实现，树脂可用碱性溶液进行逆流再生，再生效果好，再生液可回收。1.1化学还原沉淀法化学还原沉淀法处理含铬废水主要是以废铁屑或硫酸亚铁作还原剂，通过氧化还原反应，使含铬废水中毒性最大的被还原成低毒的，再加絮凝剂将使三价铬生成沉淀，然后进行固液分离，以达到除铬的目的此法具有投资少，处理成本低，操作简单等优点，广泛适用于多类含铬废水治理，但它不足之处在于水不能回用，二次污染依然可能存在。腐植酸类物质作为吸附剂，也用于含铬废水的处理国外研究了一些天然的吸附剂，用于处理含铬废低浓度的含铬废水，适用于含铬废水深度净化。1.2电解法电解法在处理含铬废水的技术上较为成熟，在我国已有二十多年历史，特别-3-是出现一元化整体设备后，该法在中小型电镀厂小铬盐厂得到广泛应用离子交换法离子交换法是一种借助于离子交换剂上的离子和水中的离子进行交换反应而除去水中含铬离子的方法，利用阴离子交换树脂，可以有效地去除废水中呈铬酸根或重铬酸根状态的，利用阳离子交换树脂则可以去除废水中及其它金属离子此法可用于镀铬槽的洗涤水闭路循环系统，优点是处理后出水，水质极好，水和铬酸可回收利用。离子交换树脂具有良好的理化性能和丰富的离子交换基团，对水溶液中的含铬离子有较大的交换吸附容量，对环境无二次污染，故在含铬废水处理中使用较为广泛。1.3膜分离法膜分离技术是对物质进行分离的技术总称，主要包括电渗析反渗透液膜法在含铬废水治理方面正处在研究和试用阶段，此法具有广阔的应用前景。1.4生物法生物法是通过细菌的生长繁殖，将含铬废水中的Cr6+还原为Cr3+，此工艺的重要环节是保证功能菌的生长状态良好及调整好菌与废水的配比虽然此法处于开始阶段，但充分显示了生物法的投资少，运行费用低，解毒彻底，无二次污染等优点，该法具有广阔的发展前景由上可见，虽然处理含铬废水的方法很多，但传统的化学还原沉淀法电解法存在有二次污染，铬离子难以回收利用等缺点；生物法膜分离法虽然前景广阔，但目前还处在研究试用阶段，大规模利用尚待时日；而离子交换法及吸附法是目前处理含铬废水较好的方法，具有交换吸附容量大，回收利用效果好，对环境无二次污染，应用较广泛，技术较成熟等优点，因此在本文中重点进行了综述。2.吸附法处理含铬废水的研究吸附法因其材料便宜易得，成本低，去除效果好而一直受到人们的青睐近年来研究者在这方面的研究主要集中在寻求更为合适的新型廉价吸附材料上，已取得一系列成果，工艺逐步成熟，现在已开始应用在实际工程中，下面就对目前较新的吸附法用于处理含铬废水的研究作一介绍。离子对凹凸棒石进行表面改性，并探讨改性凹凸棒石表面性质的变化及对六价铬的吸附性能。吸附类型属于型单分子层吸附，单分子层饱和吸附量为分析结果表明，离子不会引起凹凸棒石结构的明显改变该改性凹凸棒石。如用于微污染水源饮用水的处理，能进一步提高水厂出水质量，且其吸附量较大，污泥量少，成本相对较低粉煤灰具有良好的吸附性与稳定的化学性，且Cr6+有排斥力，这是粉煤灰能吸附Cr6+的主要原因用粉煤灰吸附处理含铬废水，既可提高废水处理的经济效益，又可以解决粉煤灰对环境的污染问题。粉煤灰吸附处理利用粉煤灰吸附处理含铬废水，具有处理效果好，操作简单，-4-运行费用低等优点。使用壳聚糖和改性壳聚糖吸附法分别处理含六价铬模拟废水，研究了吸附剂用量吸附时间废水酸度及六价铬离子初始浓度等对六价铬离子去除率的影响并探讨不同壳聚糖的吸附效果。改性后的壳聚糖对六价铬吸附效果最为理想，工艺简便，去除率高由于淀粉类吸附剂具有可再生，可生物降解，成本低等优点，因此对淀粉进行改性制备功能性高分子吸附剂，用作金属离子的吸附剂和用来处理含重金属离子的废水成为近年来国内外的热点研究课题。以交联淀粉为研究对象，结果表明，交联淀粉是一种有效去除废水中离子的吸附剂。利用活性炭吸附法处理含铬废水，对处理的工艺条件进行系统研究。采用活性炭吸附法处理含铬废水，具有设备简单，处理效果好，易于再生等优点，可以在工业废水治理方面得到日益广泛的应用。以钠基膨润土为原料，制备铁镍交联改性膨润土铁镍有机复合改性膨润土，结果表明，改性土的吸附效果明显优于原土，在最佳实验条件下交联改性土有机复合改性土去除率分别达到了95％和97％。[1]3.用细菌解毒水溶液中六价铬虽然Cr6+对人类健康有害，但适量的Cr3+却对人体健康有益。因此，将Cr6+转化Cr3+是减少铬污染危害的重要途径。微生物法处理含铬废水近些年随着生物技术的发展而受到关注。从目前的研究结果看，可用来还原Cr6+的微生物主要为细菌，分别来自假单胞菌，大肠杆菌，芽孢杆菌，普罗威登斯菌，脱硫孤菌，杆菌，节杆菌，溶血不动杆菌，无色杆菌等等。其中除了大肠杆菌，芽孢单菌，节杆菌以及假单胞菌能在好氧条件下将Cr6+还原，绝大多数菌种只能在厌氧条件下还原Cr6+。从含铬废水和污泥中分离出一株耐Cr6+细菌，该菌为好氧菌，对Cr6+有较好的耐受性和还原能力。其影响因素主要有几点：碳源、PH值、初始Cr6+浓度、接种量、温度等。尽管有很多人研究微生物解毒Cr6+，但是其研究方法值得商榷比如用营养丰富的牛肉膏和蛋白胨培养基筛选驯化微生物，并在此培养基中评价Cr6+的毒性以及微生物还原Cr6+的能力，这种方法不科学，实用价值也不大首先，这种培养基本身就可以还原Cr6+，因此，得到的微生物还原能力评价被高估了；其次，工业上的含废液不可能有那么好的营养源，即便得到的微生物有非常好的Cr6+脱除效果，也没有实用价值这就是说，研究微生物还原脱除Cr6+能力要尽可能接近实际情况，这样得到的结果才有意义。【2】4.高压脉冲电絮凝处理含六价铬废水用铁板作为电极,对高压脉冲电絮凝技术处理含六价铬废水进行了研究,考察了电流、通电时间、脉冲频率、溶液六价铬初始质量浓度等对含六价铬废水的处理效果和能耗的影响。-5-采用自制的高压脉冲电源,取1.5L的含六价铬重金属离子的模拟废水(Cr6+的质量浓度为30mg/L,pH为3.5)于反应容器中,将多板铁电极放入废水中并连接电路,接通电源处理水，处理时间为3-16min。采用泰克科技有限公司的数字式荧光示波器(digitalphosphoroscilloscope，TDS3032B)测定处理过程中的电压、电流以及脉宽；用DDS11A型数显电导率仪测定溶液的电导率；用梅特勒托利多仪器有限公司生产的pH计测定废水的pH值；用CJ/T711999城市污水六价铬的测定二苯碳酰二肼分光光度法测定电镀废水中的六价铬。影响因素有以下几点：电流对六价铬去除率和能耗的影响，递电时间对六价铬去除率和能耗的影响，电源频率对六价铬去除率和能耗的影响，溶液初始质量浓度的影响等。采用高压脉冲电絮凝法可以有效去除废水中的六价铬，当处理水量为1.5L，六价铬质量浓度为30mg/L，电流为0.5A，脉冲频率为10kHz，反应时间8.0min左右时，六价铬的去除率可以达到近100%，出水pH值达到7.4左右,能耗为1-2kWh/t。对于一定质量浓度的六价铬溶液，电流影响了达到99.9%去除率的反应通电时间、能耗和能量效率，在反应时间一定的情况下，六价铬的去除率随电流的增加而增大，增大电流虽然可以缩短反应时间,但同时大大增加了能耗、降低了能量效率。六价铬的去除率随反应时间的增加而逐渐增加，出水pH值也逐渐增大。频率对六价铬去除率有一定的影响,使用高频脉冲，可以降低能耗,提高能量效率。另外,随着六价铬初始质量浓度的增加,六价铬去除率降低，且达到99.9%以上去除率所需的时间增长。综上，该方法在处理含六价铬废水方面具有很大优势，产生的污泥量较少,可以有效地防止电极钝化，缩短反应时间，减少能耗，具有广阔的应用前景。【3】5.研究展望综上所述，离子交换法及吸附法在含铬废水处理方面的研究日新月异，显示出了巨大的应用前景现就其今后的发展方向提出几点建议：环保性：交换及吸附材料的生产和使用过程中注意原料的选择，不能造成二次污染。经济性和可行性：当前国内的离子交换法及吸附法的工业化生产的基础还有待加强，最大程度地降低生产成本实现工业化生产是其存在和发展的一个必要条件。材料环境适应性和使用性能的提高：废水的成分复杂多变，因此分离材料应该更加具有针对性，以便在复杂情况下能够更好的处理含铬废水。使用性能优化：提高离子交换材料及吸附材料的吸附容量，吸附选择件吸附速度再生利用性能及机械强度是现在乃至今后的一个重要发展方向。-6-参考文献：[1].闫旭，李亚峰.含铬废水的处理方法[J].辽宁化工,2010.39(2):144-145.[2].秦利玲,王天贵.用细菌解