含铬废水高效膜处理新技术的应用

Posted 2023-01-11 应用

篇首语：时人不识凌云木，直待凌云始道高。本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了含铬废水高效膜处理新技术的应用相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

本文对含铬废水的传统处理技术进行了简要论述，并介绍了超滤膜分离技术在含铬废水处理中的优缺点，着重阐述了高效膜处理新技术对膜污染的控制及在含铬废水处理中的应用与资源化综合利用。
近年来随着工业生产和城市现代化水平的发展，废水排放量日趋增大，水源中重金属积累加剧，重金属污染越来越严重。按照国家“十二五"规划的要求，重金属废水治理为污水处理中的一项重要内容，重金属废水的治理刻不容缓。含铬废水作为重金属废水中的一类污染物，污染问题日益突出。含铬废水主要来源于电镀、制革、化工、颜料、冶金、耐火材料等行业。含铬废水中铬的存在形式有Cr6+和Cr3+两种，其中以Cr6+的毒性最大，它的毒性比Cr3+约高一百倍，可引起肺癌、肠道疾病和贫血等。鉴于六价铬对环境的严重危害作用，环保部对铬的排放有严格的规定，在《电镀污染物排放标准》(GB21900-2008)中规定，新建企业的车间或生产设施废水排放口，水中Cr6+的最高容许浓度为0.2mg/L，总铬的最高容许浓度为1.0mg/L，并不得用稀释法代替必要的处理。就电镀废水而言，全国约有1万家电镀厂，每年排放出的废水达40×108m3，并且呈逐年上升趋势。对含铬废水的治理受到国内外科研工作者的高度重视。本文论述了含铬废水的处理现状及超滤膜分离技术的优缺点，并着重阐述了高效膜处理新技术在含铬废水中的应用及发展趋势。
1.含铬废水的传统处理技术
电镀废水中的六价铬主要以CrO42-和Cr2O72-两种形式存在，在酸性条件下，六价铬主要以Cr2O72-形式存在，碱性条件下则以CrO42-形式存在。对含铬废水的治理一般可分为两大类：一类是以达到排放标准为目的，如化学还原法、电解法等；另一类是以回用废水或者回收铬资源为目的，如钡盐法、离子交换法和活性炭吸附法、膜分离法等。
传统的含铬废水处理技术主要包括化学法(化学沉淀法、铁氧体法、二氧化硫法)、电解法、离子交换法等。化学还原法、沉淀法处理含铬废水虽然工艺简单，但是废水中Cr6+含量容易出现反弹现象。电化学法处理含铬废水的主要优点是离子选择性高，便于对处理产物回收利用，克服了沉淀法处理含铬废水的不足。但是电化学法耗电量大，处理费用高，处理时间长，而且产生的大量沉渣容易结块，影响处理系统运行。铁氧体法处理含铬废水虽然处理量大、净化效果好、去除率高，并最终能得到回收产物铁氧体，但是铁氧体的回收利用价值不高。离子交换法主要应用于处理电镀含铬废水，出水水质好，可回收有用物质，便于实现自动化。但该法的树脂易被氧化和污染，对预处理要求较高。
2.超滤膜分离技术对含铬废水处理的优缺点
膜分离法是一种新型隔膜分离技术，利用一种特殊的半透膜使溶液中的某些组分隔开，某些溶质和溶剂渗透而达到分离、纯化、浓缩的目的。它具有分离效率高、无相变、无二次污染、能耗低、等优点，被誉为本世纪最具有应用前景的六大新技术之一。
超滤膜技术作为膜分离技术中的一种也迅速的发展起来，它是一种以机械筛分原理为基础，以膜两侧压差(100KPa～100KPa)为驱动力的膜分离技术。它可分离液相中分子量大于500道尔顿、粒径大于2nm～20nm的颗粒。用超滤技术去除实验室废液中Cr6+，处理后的废液中Cr6+浓度符合国家一级污染物排放标准。银玉容等用抗污染超滤膜(聚偏氟乙烯合金膜)、高压纳滤膜(聚芳香酰胺膜)处理含Cr6+，Ni2+，Cu2+等重金属离子的电镀废水，工艺流程为：电镀废水—预处理(加入Na2SO3先将Cr6+还原为Cr3+，然后将电镀废水PH值调节至碱性，金属离子与OH-结合生成沉淀，再加入絮凝剂絮凝沉淀)—抗污染膜超滤—高压纳滤，实验结果显示采用抗污染膜超滤—纳滤多级膜处理后Cr6+去除率可达93.8%，电镀废水可达电镀清洗水标准，回用率达到85%。易琼通过向实验室废液中加入NaOH调节pH值，采用微滤+超滤工艺对水的浊度却具有很好的去除效果。与传统含铬废水处理技术相比，超滤膜技术具有高效、快捷、处理效果好等优点，但在运行过程中膜的堵塞、污染一直未得到良好的解决。
3.含铬废水高效膜处理新技术的应用
采用超滤膜在含铬废水处理运行的过程中经常会遭遇颗粒、胶体污染，为解决这一难题，以往膜处理工艺需添加大量的絮凝剂，从而保证进膜设备的废液浓度低于50ppm来减少膜的污染。对于膜污染问题，我们设计的高效膜处理新技术采用双循环的运行模式，并将超滤膜技术与气浮技术相结合连接特制的分离装置，有效地解决了膜污染问题，延长了膜的清洗周期及使用寿命，提高了膜的工作效率。根据实验证明，该技术不仅可允许进膜装置的废液浓度最高可达20000ppm，而且出水水质更好。
含铬废水高效膜处理新技术是将传统的化学还原法与超滤膜污染控制技术相结合，本技术不仅解决了膜污染问题，还打破了繁琐且操作困难的传统技术，从全新的角度出发，设计出适合重金属污染企业较为实用的新技术，从而简化了处理流程，降低了工程投资，减少占地面积，节约了大量时间，同时也增强了可操作性，在后续处理过程中以纯物理的方法处理废水，避免了投加化学药剂所带来的二次污染，不仅能够实现水资源的重复利用，还提高了铬渣的纯度，可实现资源化利用。
整套含铬废水高效膜处理新技术系统由含铬废水预处理(调节、反应、沉淀)、高效膜处理装置、板框收渣三大部分组成。处理工艺图如下：

3.1含铬废水(含Cr6+、Cr3+等重金属离子)进入调节池，调节水质水量后进入反应池，调节PH并加入还原剂，将Cr6+还原成Cr3+，然后废水进入沉淀池，加入氢氧化钠调节废水篇pH值至7～8，使废水中的Cr3+沉淀，化学反应方程式如下：

3.2沉淀后的上层清液进入高效膜处理装置，下层沉淀废水先进入污泥浓缩池之后被打入板框压滤机内，经板框压滤后的压滤液进入反应池进行循环过滤，而滤渣则为高纯度的铬渣，干化后回收利用；
3.3将膜装置与气浮技术相叠加，通过曝气作用，使Cr3+更容易析出，而膜过滤所得的滤液为主要含有亚硫酸氢钠的清水，由于含铬量已优于国家《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)标准中铬含量的规定：铬(六价)含量不得超过0.05mg/L，因此可工艺回用：作为电镀冲洗工艺用水回用，相当于传统的槽边处理技术，可优化废水处理效果缩短处理时间，减少处理费用；作为酸碱冲洗水，可防止硫酸钠的富集，从而保证处理工艺的完整性、可靠性。
此工艺已在河南多家企业应用，当地环保部门及企业的连续两年的跟踪说明其运行可靠，部分检测结果如下：

4.结语
随着全球可持续发展战略的实施和工业绿色化生产进程的加快，循环经济和绿色生产技术越来越受到人们关注，电镀含铬废水已进入综合防治、回收利用与总量控制阶段。含铬废水治理将从治本开始，防治结合，采用综合防治技术，避免二次污染，向多回收、多利用，变废为宝发展。含铬废水高效膜处理新技术作为含铬废水处理技术的一种新选择，具有其他处理方法无可比拟的优点，不仅可实现水的回用还可实现铬渣的回收，具有良好的经济效益及社会效益，其应用具有跨时代的意义。