含铬废水深度处理试验研究

董晓丹

(宝武水务科技有限公司,上海 200183)

前言

铬是工业废水中一种常见的重金属污染物，铬离子由于其毒性较大且不可生物降解，属于一类污染物，因此含铬废水的处理一直是重点关注和监管的对象[1]。钢铁行业冷轧工艺在一些钝化和涂层工序会产生少量的含铬废水[2,3]。钢铁企业执行《钢铁工业水污染物排放标准》，2012 年修订。新标准中总铬的排放标准由1.5 mg/L降低至0.1 mg/L，六价铬由0.5 mg/L降低至0.05 mg/L[4]。因此，钢铁企业需要对原有的含铬废水处理工艺进行升级改造，以满足新的排放要求。

研究了气浮、重金属捕获剂以及离子交换树脂吸附三种工艺对含铬废水的处理效果，有助于对含铬废水深度处理工艺的选择提供借鉴和参考。

1 试验用水

试验用水水质如表1所列。试验采用了两种水样，一种可以满足一般排放标准但不能满足特殊限值排放标准；另一种属于严重超标的水样。研究对于这两种水样，不同深度处理工艺的处理效果。

表1 实验用含铬废水水质

2 试验条件与方法

2.1 试验药剂与仪器

试验药剂见表2。

表2 试验药剂

试验仪器见表3。

表3 试验仪器

2.2 分析方法

（1）总铬分析方法

总铬测定方法采用原子吸收分光光度法（ICPAES）测定。水样测定前进行预处理，方法如下：取10 mL原水置于50 mL小烧杯中，加入优级纯浓硝酸10 mL，置于加热板上，200 ℃加热消解，消解1 h。将烧杯从加热板上取下，冷却，将溶液转移至50 mL容量瓶中，用去离子水定容至刻度线，摇匀。将上述溶液过0.22 μm滤膜，置于15 mL离心管待测。

（2）六价铬分析方法

六价铬测定方法采用《水质六价铬的测定二苯碳酰二肼分光光度法》（GB7467-87）。对于浑浊或色度较深的水样、含有二价铁等还原性物质的水样，应对水样进行预处理之后再加入铬试剂显色，待显色稳定后，于540 nm 波长处，以蒸馏水做参比，测定其吸光度，并做空白校正。再通过六价铬标准曲线计算得出六价铬的含量。

3 试验结果与讨论

3.1 气浮深度处理工艺

鉴于水样1 和水样2 均含有六价铬，首先需要要将六价铬还原为三价铬。气浮工艺的主要工艺流程为：调节pH 为2～3，采用NaHSO3作为还原剂；采用NaOH 作为中和剂将还原后废水的pH 调整至8；再利用实验室微气泡进行序批式气浮分离，设置两组平行。试验结果见表4，从试验结果可以看出，对于两种水样，采用气浮深度处理工艺可以满足特殊限值排放标准，但是在铬浓度较高时已接近排放标准，因此气浮深度处理工艺比较适合处理铬含量相对较低的废水。气浮深度处理工艺的详细工艺参数如表5所列。

表4 混凝气浮深度处理试验结果

表5 气浮深度处理工艺参数

3.2 重金属捕获剂深度处理

重金属捕获剂深度处理试验用水与气浮工艺相同。其主要工艺流程为调节pH为2～3，NaHSO3还原，NaOH 调节pH 至7，再投加TX100 型重金属捕获剂，投加量为25 mg/L，之后进行沉淀泥水分离。重金属捕获剂深度处理工艺的处理效果见表6。从表中数据可以看到，无论是那种水样，采用重金属捕获剂都可以保证含铬废水稳定达标。总药剂费用为2.79 元/t 废水，其中捕获剂药剂费用0.75 元/t 废水。详细处理工艺参数详见表7。

表6 重金属捕获剂深度处理试验结果

表7 重金属捕获剂深度处理工艺参数

3.3 树脂吸附深度处理工艺

树脂吸附试验主要针对表6 中水样2 进行，采用阳离子树脂吸附三价铬、阴离子树脂吸附六价铬。

（1）阳离子交换树脂

阳离子交换树脂有H 型和Na 型，H 型阳离子交换树脂引入Na+杂质较少，若后续需要对Cr(VI)进行进一步的处理，联合使用碱型阴离子交换树脂还可以使水中的酸碱结合，使pH 更接近于中性。因此采用001*7 强酸性阳离子交换树脂。

a）树脂最佳质量比摸索(摇瓶实验)

随着树脂投量的增加，出水总铬含量降低，但改变并不明显，且出水总磷有上升趋势。见表8。故对于超低浓度含铬废水，H 型阳离子交换树脂的投加对出水质量影响改变并不明显。

表8 阳离子交换树脂最佳质量比摸索

b）吸附动力学曲线——时间与剩余物质的关系

从表9 可以看出，在2 h 内，H 型阳离子交换树脂几乎对低浓度含铬废水没有去除效果。

表9 阳离子交换树脂吸附动力学曲线

（2）阴离子交换树脂

阴离子交换树脂有Cl型和碱型，但Cl型树脂可能会引入氯离子，故选用碱性为待用树脂。且使用碱型阴离子交换树脂联合前端H 型阳离子交换树脂还可以使水中的酸碱结合，使pH更接近于中性。

a）树脂最佳质量比摸索

随着树脂投量的增加，出水总铬含量降低，但改变并不明显，且出水总磷有上升趋势。见表10。故对于超低浓度含铬废水，碱型阳离子交换树脂的投加对出水质量影响改变并不明显。

表10 阴离子交换树脂最佳质量比摸索

b）吸附动力学曲线（以最佳质量比为基础）

从表11可见，在2 h内，碱型阳离子交换树脂的几乎对低浓度含铬废水没有去除效果。

表11 阴离子交换树脂吸附动力学曲线

从试验结果来看，阳离子树脂和阴离子树脂对含铬废水中铬的吸附效果都较差，不能满足排放标准，因此不适合于含铬废水的深度处理。

4 结论

从研究混凝气浮、重金属捕获剂以及离子交换树脂吸附三种工艺对含铬废水深度处理的试验效果，得出以下结论：

（1）离子交换树脂吸附工艺对含铬废水中铬的吸附效果较差，不能满足特殊限值排放标准，不适合于含铬废水的深度处理。

（2）气浮深度处理工艺可以满足特殊限值排放标准，但是在铬浓度较高时已接近排放标准，因此气浮深度处理工艺比较适合处理铬含量相对较低的废水。

（3）TX100 重金属捕获剂对含铬废水中的铬有较好的处理效果，可以保证含铬废水稳定地满足特殊限值排放标准，推荐作为含铬废水的深度处理的参考工艺。