含铬废水处理

我国现有上千条铝型材生产线，在表面处理过程中，多产生强酸性含铬废水，废水中Cr6+的质量浓度在10～180 mg/L 之间大幅波动，造成处理及运行管理困难。目前，含铬废水的处理方法主要有化学法、离子交换树脂法、膜分离法、生物法等〔1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12〕，由于铝型材生产产生的废水量相对较少，而化学还原沉淀法又具有操作简单、处理成本低的特点，多数铝型材生产厂家选用化学还原沉淀法对其进行处理。还原沉淀法的原理是首先将废水中的Cr6+还原成Cr3+，然后在碱性条件下使Cr3+生成难溶于水的氢氧化铬沉淀，从而达到去除废水中铬离子的目的。常用的还原剂有Fe、FeSO4、NaHSO3、Na2SO3、Na2S2O5 等。根据现有运行经验，本研究采用Na2SO3、Na2S2O5 对某铝型材厂的含铬废水进行处理，为达到处理出水Cr6+＜ 0.5 mg/L 的要求，对处理工艺条件及处理效果进行了比较研究，以期为铝型材生产产生的含铬废水的处理提供指导依据。

1 实验部分
 
1.1 实验材料
 
仪器： pHS-3C 型pH 计，上海今迈仪器仪表有限公司； UV-1100 紫外分光光度计，上海美谱达仪器有限公司； 801 型磁力搅拌器，上海三信仪表厂。

试剂：重铬酸钾（K2Cr2O7）、亚硫酸钠（Na2SO3）、焦亚硫酸钠（Na2S2O5）、氢氧化钠（NaOH）、聚丙烯酰胺（PAM）、浓H2SO4、浓HCl，以上试剂均为分析纯。

根据某铝型材生产产生的含铬废水的浓度变化情况，用盐酸和重铬酸钾配制pH 约为2.0 的含一定 Cr6+的溶液作为模拟含铬废水。

1.2 实验方法
 
向含一定Cr6+的模拟含铬废水中加入适量的 Na2SO3 或Na2S2O5，搅拌5 min，然后加入适量的 NaOH 调节pH，继续搅拌5 min，再加入适量的PAM 絮凝剂，搅拌5 min，静置沉淀，测定上清液中的Cr6+ 浓度。

1.3 实验方法
 
pH 的测定采用玻璃电极法（GB/T 6920—1986）， Cr6+浓度的测定采用二苯碳酰二肼分光光度法（GB 7467—1987）。

2 实验结果及分析
 
2.1 还原剂投加量对含铬废水处理效果的影响
 
2.1.1 还原剂为Na2SO3 的处理效果
 
配制Cr6+分别为10、25、50、75、100、150、200mg/L 的模拟含铬废水，向其中分别投加一定量的 Na2SO3，用NaOH 调节pH 至8.5～9.0，并加入0.010 g/L 的PAM，按1.2 所述的方法进行实验，结果见图 1。

图 1 Na2SO3 投加量对处理效果的影响 

由图 1 可以看出，对特定浓度的含铬废水，反应后上清液中的Cr6+浓度随Na2SO3 投加量的增加，前期均表现为迅速降低，后趋于平缓。根据实验结果，不同Cr6+浓度的含铬废水达到处理要求时的最小 Na2SO3 投加量见表 1。

2.1.2 还原剂为Na2S2O5 的处理效果
 
配制Cr6+分别为10、25、50、75、100、150、200 mg/L 的模拟含铬废水，向其中分别投加一定量的 Na2S2O5，用NaOH 调节pH 至8.5～9.0，并加入0.010 g/L 的PAM，按1.2 所述方法进行实验，结果见图 2。

图 2 Na2S2O5 投加量对处理效果的影响 

由图 2 可知，与Na2SO3 相似，对特定浓度的含铬废水，反应后上清液中的Cr6+浓度随Na2S2O5 投加量的增加，前期均表现为迅速降低，后趋于平缓。根据实验结果，不同Cr6+浓度的含铬废水达到处理要求时的最小Na2S2O5 投加量见表 2。

对比表 1 和表 2 可知，在Cr6+浓度变化范围内， Na2S2O5 的投加量比Na2SO3 减少了25.0%～37.5%。

2.2 沉淀时间对含铬废水处理效果的影响
 
分别选用Na2SO3 和Na2S2O5 作为还原剂处理 Cr6+为50、200 mg/L 的模拟含铬废水，还原剂采用达到处理要求时的最小投加量，PAM 投加量为0.010 g/L，沉淀时的pH 为8.5～9.0。沉淀时间对含铬废水处理效果的影响见图 3。

图 3 沉淀时间对含铬废水处理效果的影响   

由图 3 可知，沉淀时间达到1 h 后，随沉淀时间的延长，反应后上清液中的Cr6+浓度变化平缓；当沉淀时间达到2 h 后，随沉淀时间的延长，采用 Na2S2O5 作为还原剂的反应后上清液中的Cr6+浓度出现反弹，而采用Na2SO3 作为还原剂的反应后上清液中的Cr6+浓度并无明显变化，显然在以Na2S2O5 作还原剂时，其处理效果更易受沉淀时间的影响，沉淀时间应控制在1～2 h。

2.3 沉淀pH 对含铬废水处理效果的影响
 
分别选用Na2SO3 和Na2S2O5 作为还原剂处理 Cr6+为50、200 mg/L 的模拟含铬废水，还原剂采用达到处理要求时的最小投加量，PAM 投加量为0.010g/L，沉淀时间为1 h。沉淀pH 对含铬废水处理效果的影响见图 4。

图 4 沉淀pH 对含铬废水处理效果的影响 

由图 4 可以看出，反应后上清液中的Cr6+浓度受沉淀pH 的影响很大，为达到好的处理效果，pH 宜控制在8.2～9.0。

2.4 絮凝剂投加量对含铬废水处理效果的影响
 
分别选用Na2SO3 和Na2S2O5 作为还原剂处理 Cr6+为50、200 mg/L 的模拟含铬废水，还原剂均采用达到处理要求时的最小投加量，沉淀时的pH 为 8.5～9.0，沉淀时间为1 h。絮凝剂投加量对含铬废水处理效果的影响见图 5。

图 5 PAM 投加量对含铬废水处理效果的影响 

由图 5 可知，PAM 投加量对Cr6+的去除效果影响明显，当其投加量为0.010 g/L 时，除铬效果较好。

2.5 SO42-对含铬废水处理效果的影响
 
铝型材生产中采用硫酸进行表面处理，因此产生的含铬废水中存在SO42-，它与所用还原剂同为硫化合物。分别选用Na2SO3 和Na2S2O5 作为还原剂处理Cr6+为50、200 mg/L 的模拟含铬废水，还原剂均采用达到处理要求时的最小投加量，PAM 投加量为 0.010 g/L，沉淀时的pH 为8.5～9.0，沉淀时间为1 h。 SO42-对含铬废水处理效果的影响见图 6。

图 6 SO42-对含铬废水处理效果的影响 

由图 6 可以看出，SO42-对Na2SO3 和Na2S2O5 还原法除铬的干扰较小，随着SO42-浓度的增加，反应后上清液中的Cr6+浓度呈现略微下降或轻微波动的趋势。可见，在废水中SO42-浓度的变化范围内，SO42- 的存在不会降低Na2SO3 和Na2S2O5 的除铬效果。.

3 结论
 
实验研究表明，采用Na2S2O5 和Na2SO3 作为还原剂处理铝型材生产过程中产生的含铬废水，出水水质可达到Cr6+≤0.5 mg/L 的要求，2 种还原剂的处理效果及处理过程控制条件如下：

（1） 采用Na2SO3 和Na2S2O5 处理含铬废水，在 Cr6+浓度变化范围内，Na2S2O5 的投加量比Na2SO3 可减少25.0%～37.5% ，Na2S2O5 比Na2SO3 更适合作为实际生产中处理含铬废水的还原剂。

（2）混凝沉淀时的pH 应控制在8.2～9.0。

（3）投加适量的PAM 可提高除铬效果，PAM 投加量宜为0.010 g/L。

（4）沉淀时间应控制在1～2 h。