電鍍廠重金屬廢水處理試驗研究

北極星環保網訊:摘要：本文根據具體實驗入手，針對電鍍重金屬廢水的處理展開了試驗研究，通過詳細闡述了試驗的方法，並對試驗所得結果作相關分析討論，實驗證明，該處理方法能有效處理重金屬廢水，使得處理後的廢水達到排放標準，以為有關方面提供有益的參考借鑒。

關鍵詞：電鍍廠;廢水;排放;處理

電鍍行業重金屬廢水已經成為對環境污染最嚴重的工業廢水之一，電鍍廢水中含有大量重金屬，一旦處理不當而排入河道將嚴重污染自然環境。因此，對電鍍重金屬廢水進行有效處理具有極大的現實意義。在實際所需處理的電鍍廢水中含有的重金屬並不是單一種類，往往多種重金屬並存，現針對此進行試驗研究，以探索研究出針對性的科學有效處理方法，以使重金屬廢水的處理達到排放標準。

1 實驗部分

1.1 原水水質

實驗所用原水為某電鍍廠的電鍍廢水，該電鍍廢水的污染物濃度及相關排放標準如表1所示。

1.2 實驗方法

該電鍍廢水中所含氰化物和六價鉻超過《電鍍污染物排放標準》(GB21900—2008)中所規定的最高允許排放濃度，因此，該電鍍廠的電鍍廢水處理主要考慮降低該濃度，使其達到排放標準。

含氰含鉻廢水的處理方法有很多，通過對常用處理方法的對比，擬採用臭氧破氰法去除廢水中氰化物，用FeSO4-Ca(OH)2還原沉澱法去除原水中的六價鉻化合物。由於原水中含六價鉻化合物濃度較高，單純化學法可能不能去除完全，擬再採用納濾法處理化學還原沉澱後的上清液，使出水各種重金屬離子濃度進一步降低，達到《電鍍污染物排放標準》(GB21900—2008)中所規定的排放標準。

1.2.1 臭氧破氰實驗

臭氧能夠氧化氰化物和硫氰酸鹽，其化學反應方程式如下：

CN-+O3——CNO-+O2↑

2CNO-+3O3+H2O——N2↑+2HCO3-+302↑

2SCN-+11O3+4OH-——2HCO3-+2SO32-+N2↑+3H2O+11O2↑

本次實驗所用臭氧由臭氧發生器製得。取兩份原水水樣各1000mL，分別標記為水樣1和水樣2，將水樣1的pH值調節至9～11，水樣2不作調整(pH值為6～7)以作對比。分別用上述臭氧發生器製得的臭氧曝氣，進行臭氧破氰，測定出水中總氰化物的濃度。實驗條件和參數如表2所示。

水樣2 1000 9～11 2.5 25

1.2.2 硫酸亞鐵—氫氧化鈣法處理含鉻廢水實驗

含鉻廢水在酸性條件下，用硫酸亞鐵將Cr(VI)還原為Cr3+，再加入氫氧化鈣作沉澱劑，使Cr3+及其他金屬離子沉澱下來。反應式如下：

Cr2O72-+14H++6Fe2+=2Cr3++6Fe3++7H2O

Cr3++3OH-=Cr(OH)3↓

Fe3++3OH-=Fe(OH)3↓

用硫酸亞鐵—氫氧化鈣法處理含鉻廢水，還原時的pH值、還原劑硫酸亞鐵的投加量、沉澱劑氫氧化鈣的投加量都對去除效果有一定程度的影響。

①pH值對Cr(VI)去除率的影響。由化學反應式計算得到，還原劑FeSO4?7，H2O與Cr(VI)的質量比約為16：1，但實際上往往會高於理論值。於是，取含Cr(VI)=26.27mg/L的原水樣6份，每份各50mL於50mL具塞比色管中，每份水樣中按FeSO4?7H2O：Cr(VI)=25：1加入FeSO4?7，H2O後，再分別用稀HCl調節溶液的pH值，充分反應後加入過量Ca(OH)2進行沉澱，沉澱完全後測定上清液中Cr(VI)的濃度，得出該反應的最佳pH值。

②FeSO4?7H2O投加量對Cr(VI)去除率的影響。取含Cr(VI)=26.27mg/L的原水樣6份，每份各50mL於50mL具塞比色管中，分別加入稀HCl調節溶液的pH值至①實驗中得到的最佳pH值，每份水樣按不同的還原劑投加比加入FeSO4?7H2O，充分反應後加入過量Ca(OH)2進行沉澱，沉澱完全後測定上清液中Cr6+的濃度，得出最佳FeSO4?7H2O投量。

③Ca(OH)2投加量對Cr3+沉澱效果的影響。取含Cr(VI)=26.27mg/L的原水樣6份，每份各50mL於50mL具塞比色管中，分別加入稀HCl調節溶液的pH至①實驗中得到的最佳pH值，每份水樣中按②實驗得出的最佳FeSO4?7H2O投量加入FeSO4?7H2O，充分反應後按不同的沉澱劑投加比加入Ca(OH)2進行沉澱，沉澱完全後測定上清液中Cr3+的濃度，得出最佳Ca(OH)2投加量。

1.2.3 納濾法深度處理實驗

納濾是介於超濾和反滲透之間的一種壓力驅動膜過程，不僅可以截留低分子量物質，而且對溶解性無機鹽具有一定的截留能力。

納濾的試驗裝置見圖1。

由於實驗用水量較大，本次實驗用自來水配製與化學法處理後主要離子濃度相同的實驗用水進行模擬。將配製好的實驗用水接入水箱，待水位達到2/3高度後，開啟納濾進水閥和濃、淡水出口閥門。啟動原水泵，待壓力指示正常後再開啟高壓泵。觀察高壓泵出口壓力和濃水側壓力，通過濃水管路上的閥門來調節壓力以研究不同壓力對於處理效果的影響。

1.3 分析項目與方法

採用硝酸銀滴定法測定總氰化物含量;採用直接吸入火焰原子吸收法測定鉻、鎘、銅和鋅的濃度;使用攜帶型pH計測定pH值。

2 結果與討論

2.1 臭氧破氰

根據1.2.1的方法進行臭氧破氰實驗，測定實驗出水中總氰化物含量，得出水樣1和水樣2的出水中氰化物濃度分別為1.07mg/L和0.21mg/L。

由此可知，當原水pH值調節為9～11，臭氧發生器進入氧氣量為2.5L/min，臭氧曝氣時間為25min時，處理效果比不調pH值時好。此時，原水中氰化物去除率達到98.36%，，出水中氰化物濃度為0.21mg/L，達到排放標準。

其中ΔrGmθ(T)為標準吉布斯自由能變，對特定的反應方程式為定值：C表示濃度，通常C<1mol/L;T表示熱力學溫度;上標a、b表示化學計量數;下標d表示還原離子。ΔrGm(T)<0時，反應能自發進行，且此值越小，反應潛力越大。C+H越大，ΔrGm(T)越小。表觀上看，就是pH值越低，還原率R越大。

FeSO4的還原效果隨pH值變化幅度較小，這大概跟鐵氧體的形成有關。在鹼性條件下，Fe2+、Fe3+、Cr3+、OH-等形成共沉體——鐵氧體，消耗廢水中的Fe3+、Cr3+、OH-，促使方程式Cr2O72-+14H++6Fe2+=2Cr3++6Fe3++7H2O向右移動，加大向右反應進程。

由圖2可以看出，當pH值為4時，Cr(VI)的去除率最高。由以上兩種因素綜合考慮，該還原反應需要酸性條件，但是反應液酸性過大也將減小還原率。因此，實驗得出的該反應最佳pH值為4符合理論分析。

2.2.2 FeSO4?7H2O投加量對Cr(VI)去除率的影響

根據2.2.1的分析，將實驗原水的pH值調整至4。根據②方法進行實驗，測定上清液中Cr6+的濃度，計算出不同FeSO4?7H2O投加量下Cr(VI)的去除率，得出不同FeSO4?7H2O投加量與Cr(VI)去除率的關係如圖3。

由反應方程式計算得，還原劑FeSO4?7H2O與Cr(VI)的質量比約為16：1，但由於此反應會生成鉻鐵氧體，因此實際還原劑用量會比理論值大。由圖2可以看出，當FeSO4?7H2O：Cr(VI)=25：1時，Cr(VI)的去除率已經與再提高FeSO4?7H2O投加量後的去除率大致相同了。考慮經濟因素可以確定，最佳還原劑投加量為FeSO4?7H2O：Cr(VI)=25：1。

2.2.3 Ca(OH)2投加量對Cr3+沉澱效果的影響

根據2.2.1和2.2.2節的分析，將原水的pH值調整至4，每份水樣中按FeSO4?7H2O：Cr(VI)=25：1加入FeSO4?7H2O，根據1.2.3節的方法進行實驗，測定上清液中Cr3+的濃度，計算出不同Ca(OH)2投加量下Cr3+的沉澱率，得出不同Ca(OH)2投加量與Cr3+沉澱率的關係如圖4。

由圖5可以看出，原水Cr3+濃度越高，去除率越高;同一原水Cr3+濃度下，一級膜前壓越高，去除率越低;另外實驗觀察發現，隨壓力增大，濃水流量逐漸減小，淡水流量逐漸增大。

根據電鍍行業的水質要求，電導率為250～1000μS/cm，25℃時，適用於預處理和中間處理及不重要的電鍍過程(氰化鍍銅、鍍鋅及磷酸處理)。可見，不同壓力下的出水(淡水)都滿足此回用要求。因此，該電鍍廠實際水處理工藝中，可以根據設備的耐壓程度以及水流量的關係靈活選擇進水壓力。而且，如果選用更好的納濾膜，處理效果可以更好，出水電導率可以進一步降低，滿足更高要求的回用條件。

3 結論

總之，重金屬廢水水質比較複雜，為了達到更好的處理效果，需要使用多種有效方案結合利用，以確保出水水質達標排放。對於含重金屬離子廢水的處理，不但要將廢水處理達標排放，並且處理後應能將重金屬離子充分回收，將處理後的廢水回用，真正實現廢水的「零排放」，從而取得良好的經濟效益和社會效益，促進環境與工業的和諧可持續發展。

參考文獻：

[1]王志軍、岳遠鑫、屈銀龍.污水處理實時監測系統[J].廣東時報.2010(04)

[2]葉遠金、孫峰、蒙雪蘭.PLC在CASS工藝污水處理自動控制系統中的應用[J].企業研究.2010(18)

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