含铬废水的处理方法及比较.doc
题目：含铬废水的处理方法及比较 所在系所：环境与市政工程系 专业：环境科学 姓名：巴一姝 学号： 指导老师：刘雪萍，张燕 2012-12-11 含铬废水的处理方法及比较 摘要：本文综述了国内外处理含铬废水的一些方法及研究进展，并对未来含铬废水处理方法的发展进行了展望。目前处理含铬废水的方法很多，包括化学还原沉淀法、吸附法、离子交换法、电解法、膜分离法、生物法等。其中离子交换法适用范围广，实用性能好，成本低，操作方便，设备简单，吸附速率快，饱和容量大，分离效率高，能同时回收多种离子，出水水质好，性能稳定，易于回收利用，变废为宝，已成为处理含铬废水的有效方法之一。吸附法由于材料廉价易得、成本低廉、去除效果好等特点一直受到人们的青睐。近年来，研究人员致力于寻找更加合适的新型廉价吸附材料，取得了一系列成果，工艺逐渐成熟。可用于还原Cr6+的微生物主要为细菌，包括假单胞菌、大肠杆菌、芽孢杆菌、普罗维登斯菌、脱硫弧菌、节杆菌、溶血不动杆菌、无色杆菌等。其中，除大肠杆菌、芽孢杆菌、节杆菌和假单胞菌能在有氧条件下还原Cr6+外，大多数菌种只能在厌氧条件下还原Cr6+。
介绍了从含铬废水及污泥中分离得到的一株抗Cr6+菌，该菌为好氧菌，对Cr6+有较好的耐受性和还原能力。主要影响因素有：碳源、pH值、Cr6+初始浓度、接种量、温度等。以铁板为电极，采用高压脉冲电凝聚技术处理含六价铬废水，研究了电流、通电时间、脉冲频率、溶液中六价铬初始质量浓度对含六价铬废水处理效果及能耗的影响。通过对比目前含铬废水的处理方法，认为离子交换和吸附是最佳处理方法。关键词：离子交换、吸附、细菌、高压脉冲铬作为五毒之一，对生物、土壤、水体均能造成严重危害，最常见的结合态铬为六价铬和三价铬。工业废水中，六价铬多以CrO2-4、Cr2O2-7形式存在，三价铬则可氧化为高价铬。研究表明，六价铬比三价铬毒性大100倍，且更容易被人体吸收和蓄积，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，甚至引发癌症等。鉴于铬对人体和环境的严重危害，各国都对铬的排放做出了严格的规定。我国已将六价铬列为实施总量控制的指标之一，并规定工业废水中六价铬最高浓度为0.5mg/L，总铬最高浓度为1.5mg/L，且不得采用稀释法代替必要的处理；饮用水中铬含量不得超过0.05mg/L。
如何经济、合理、有效地处理含铬废水是现阶段环保工作的重点。1、离子交换处理技术离子交换法由于适用范围广、实用性能好、成本低、操作方便、设备简单、吸附速率快、饱和容量大、分离效率高，并能同时回收多种离子，净水水质好，性能稳定，易于回收利用，变废为宝等特点，已成为处理含铬废水的有效方法之一。对树脂吸附六价铬性能的研究结果表明：常温下，树脂易吸附六价铬，硫酸根离子的存在不利于吸附，随着硫酸根离子浓度的增大，树脂对六价铬的吸附率降低；吸附率随振荡频率的增大而增大，当振荡频率大于一定值后，对吸附率影响较小。结果表明，该树脂吸附容量大，易解吸，在含六价铬废水处理中具有实际应用价值。选用弱碱性阴离子交换树脂处理钢铁钝化含铬废水，通过静态试验考察了振荡时间和离子交换树脂投加量对吸附的影响，采用反应柱动态试验法研究了树脂的再生，获得了满意的结果。阴离子交换树脂处理钢铁钝化含铬废水对六价铬有良好的去除效果，操作简单，易于控制，同时还能去除水中的一些有机污染物和其他金属污染，该处理相对经济，易于工业化实施。树脂可用碱溶液逆流再生，再生效果好，再生液可回收利用。 1.1化学还原沉淀法处理含铬废水的化学还原沉淀法主要采用废铁或硫酸亚铁作为还原剂，通过氧化还原反应，将毒性最强的含铬废水还原为低毒的含铬废水，加入絮凝剂使三价铬形成沉淀，再进行固液分离，达到除铬的目的。此法具有投资少、处理费用低、操作简单等优点，在多种类型含铬废水的处理中得到广泛应用，但其缺点是水不能回用，仍可能存在二次污染。
腐殖酸类物质也用作吸附剂用于含铬废水的处理，国外已研究了一些天然吸附剂用于低浓度含铬废水的处理，适用于含铬废水的深度净化。 1.2电解法 电解法是处理含铬废水比较成熟的技术，在我国已有20多年的历史，特别是统一一体化设备出现后，此法在中小型电镀厂及小型铬盐厂得到广泛的应用。 离子交换法 离子交换法是利用离子交换剂上的离子与水中离子的交换反应，除去水中铬离子的方法。采用阴离子交换树脂，可有效去除废水中的铬酸根或重铬酸根，采用阳离子交换树脂可去除废水中的其它金属离子。此法可用于镀铬槽洗涤水的闭路循环系统。其优点是处理后的水质优良，且水和铬酸可循环使用。离子交换树脂具有良好的物理化学性能和丰富的离子交换基团，对水溶液中的铬离子有较大的交换吸附容量，且对环境无二次污染，因此在含铬废水处理中得到广泛的应用。1.3膜分离法膜分离技术是分离物质的技术总称，主要包括电渗析反渗透液膜法，在含铬废水处理中处于研究和试验阶段，有着广阔的应用前景。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+，该过程的重要环节是保证功能菌的良好生长状态和调节菌水比。该方法虽然处于起步阶段，但充分体现了生物法投资少、运行费用低、脱毒彻底、不产生二次污染等优点，具有广阔的发展前景。由上文可以看出，虽然处理含铬废水的方法很多，但传统的化学还原沉淀法、电解法存在二次污染、铬离子不易回收利用等缺点；生物膜分离法虽然前景广阔，但仍处于研究试用阶段，大规模使用还有很长的路要走；而离子交换法和吸附法是目前处理含铬废水较好的方法，交换吸附容量大，回收效果好，对环境无二次污染，应用广泛，技术成熟，因此本文对其进行了详细综述。
2、吸附法处理含铬废水的研究吸附法由于材料廉价易得、成本低、去除效果好等特点，一直受到人们的青睐。近年来，该领域的研究人员主要致力于寻求更加合适的新型廉价吸附材料，取得了一系列成果，工艺也逐渐成熟，目前已开始应用于实际工程中。下面介绍目前较新的处理含铬废水的吸附方法。利用离子对凹凸棒石表面进行改性，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。吸附类型属于单层吸附，单层饱和吸附容量为。分析结果表明，离子不会使凹凸棒石结构发生明显变化，若用于微污染水源饮用水处理，可进一步改善水厂出水水质。它具有吸附容量大、污泥量少、成本相对较低等优点。粉煤灰具有良好的吸附性且化学性质稳定，而Cr6+具有斥力，这是粉煤灰能吸附Cr6+的主要原因。利用粉煤灰吸附含铬废水，不仅可以提高废水处理的经济效益，而且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含铬废水，具有处理效果好、操作简单、运行成本低的优点。分别采用壳聚糖和改性壳聚糖吸附法处理含六价铬模拟废水，研究了吸附剂投加量、吸附时间、废水酸度、六价铬离子初始浓度对六价铬离子去除率的影响，探究不同壳聚糖的吸附效果。其中改性壳聚糖对六价铬的吸附效果最为理想，且工艺简单，去除率较高。由于淀粉吸附剂具有可再生、可生物降解、成本低廉等特点，因此改性淀粉制备功能性高分子吸附剂作为金属离子吸附剂，用于处理含重金属离子废水成为近年来国内外研究的热点。
以交联淀粉为研究对象，结果表明交联淀粉是一种有效的去除废水中离子的吸附剂。采用活性炭吸附法处理含铬废水，系统研究了处理工艺条件。活性炭吸附法处理含铬废水具有设备简单、处理效果好、易再生等优点，在工业废水处理中可以得到越来越广泛的应用。以钠基膨润土为原料，制备了铁镍交联改性膨润土和铁镍有机复合改性膨润土，结果表明改性土壤的吸附效果明显优于原土，在最佳实验条件下，交联改性土壤和有机复合改性土壤的去除率分别达到95%和97%。[1]3.利用细菌对水溶液中六价铬的解毒虽然Cr6+对人体健康有害，但适量的Cr3+对人体健康是有益的。因此将Cr6+转化为Cr3+是减轻铬污染危害的重要途径。近年来随着生物技术的发展，微生物法处理含铬废水受到人们的重视。根据目前的研究成果，可以用来还原Cr6+的微生物主要有细菌，有假单胞菌、大肠杆菌、芽孢杆菌、普罗维登斯菌、脱硫弧菌、芽孢杆菌、节杆菌、溶血不动杆菌、无色杆菌等。其中，除大肠杆菌、芽孢杆菌、节杆菌和假单胞菌能在好氧条件下还原Cr6+外，大多数细菌只能在厌氧条件下还原Cr6+。从含铬废水和污泥中分离得到一株抗Cr6+的细菌，该菌是一种好氧细菌，对Cr6+有很好的耐受性和还原能力。
主要影响因素有以下几个：碳源、pH值、Cr6+初始浓度、接种量、温度等。虽然有许多人研究过微生物对Cr6+的解毒作用，但是其研究方法值得商榷。例如，用营养丰富的牛肉膏、蛋白胨培养基来筛选、驯化微生物，并评价这种培养基中Cr6+的毒性和微生物还原Cr6+的能力，这种方法是不科学的，实用价值不大。首先，这种培养基本身可以还原Cr6+，因此对微生物还原能力的评价就被高估了；其次，工业废液不可能有那么好的营养源，即使得到的微生物有很好的Cr6+去除效果，也没有实用价值。也就是说，对微生物还原去除Cr6+的能力的研究，应该尽可能地贴近实际情况，这样得到的结果才有意义。 [2] 4.高压脉冲电凝聚处理含六价铬废水以铁板为电极，研究高压脉冲电凝聚技术处理含六价铬废水，考察电流、通电时间、脉冲频率、溶液中六价铬初始质量浓度对含六价铬废水处理效果及能耗的影响。采用自制高压脉冲电源，取1.5L模拟含六价铬重金属离子废水(Cr6+质量浓度为30mg/L，pH为3.5)放入反应容器中，将多板铁电极置于废水中并接通电路，通电处理水3～16min。利用数字荧光示波器(泰克科技有限公司)测量处理过程中的电压、电流和脉冲宽度；利用数字电导率仪测量溶液的电导率；采用梅特勒-托利多仪器有限公司生产的pH计测定废水的pH值；采用CJ/城市废水中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：电流对六价铬去除率及能耗的影响、通电时间对六价铬去除率及能耗的影响、电源频率对六价铬去除率及能耗的影响、溶液初始质量浓度的影响等。高压脉冲电絮凝法能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，反应时间约8.0min时，六价铬去除率可达近100%，出水pH值达7.4左右，能耗为1-2kWh/t。对于一定质量浓度的六价铬溶液，电流影响反应通电时间、能耗及能源效率，达到99.9%的去除率。在反应时间一定的条件下，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，但也大大增加了能耗，降低了能源效率。随着反应时间的增加，六价铬的去除率逐渐提高，出水pH值也逐渐升高。频率对六价铬的去除率有一定影响，采用高频脉冲可以降低能耗，提高能源效率。另外，随着六价铬初始质量浓度的升高，六价铬的去除率降低，达到99.9%以上的去除率所需时间增加。综上所述，该方法在处理含六价铬废水方面具有很大的优势，产生污泥较少，能有效防止电极钝化，缩短反应时间，降低能耗，具有广阔的应用前景。
【3】5.研究前景综上所述，离子交换与吸附方法在含铬废水处理中的研究日新月异，显示出巨大的应用前景。下面对其未来的发展方向提出几点建议：环境保护：交换与吸附材料生产和使用过程中要注意原材料的选择，不要造成二次污染。经济可行性：目前国内离子交换与吸附方法的工业生产基础有待加强，尽量降低生产成本，实现工业化生产是其存在和发展的必要条件。材料环境适应性和性能的提高：废水成分复杂多变，分离材料要更有针对性，才能更好地在复杂条件下处理含铬废水。性能优化：提高离子交换材料和吸附材料的吸附容量、吸附选择器的吸附速度、再生性能和机械强度是现在和今后重要的发展方向。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]。秦丽玲，王天贵。细菌对水溶液中六价铬的解毒实验研究[J]。化学工程师，2010.(10):37-41。[3]。刘辉，吴晓翔，石汉昌，等。高压脉冲电凝聚-硅藻土组合工艺处理电镀废水[J]。中国给水排水，2008，24(2):58-60。[4]。张帅，程浩。固定化啤酒废酵母对Cr（）的吸附[J]。环境工程学报，2009，3(3):489-492。[5]。刘明星，曾荣英。碳羟基磷灰石对水中Cr（）的吸附性能研究[J]。环境污染与控制，2009，31(1)：55-58。[6]。李静.阳离子聚合物改性膨润土对六价铬的吸附特性研究[J].环境科学，2009，30(6)：1738-1743。[7]。谢志刚，季方英.柑桔渣吸附剂对六价铬的吸附性能[J].重庆大学学报，2009，32(2)：192-196。[8]。陶光华，陆少明，王建.饮用水源地突发性铬污染去除方法比较研究[J].环境工程学报，2010，4(1)：133-136。[9]。冯爱云，刘飞，陈红汉，尹国勋.硫酸盐对颗粒铁除铬动力学影响的研究[J].环境科学与技术. 2010.33(8):70-73。[10]。黄世臣,李希英,王娟。高效铬吸附菌株的筛选及条件优化[J].东北林业大学学报. 2010.38(4):105-107。[11]。晁猛,胡晓芳。粉末活性炭对汞、铅、镉等9种重金属的吸附试验研究[J].城市给水. 2011(3):70-71。[12]。潘先晓,黄全军,张楠,范志良,周宏建。含铜铬实验室废水化学处理研究[J].价值工程. 2010.(25):118。[13]。周庆玲,桂双林,吴飞。含铬废水处理技术现状及展望[J].能源研究与管理。