生物法处理冷轧厂高浓度含铬废水的中试研究.pdf
杜娟（宝钢股份）（华东理工大学）摘要总结了微生物处理冷轧厂高浓度含铬废水的中试装置和工艺流程。 该装置用于验证微生物处理冷轧厂高浓度含铬废水的效果。 出水六价铬和总铬浓度均达到上海市排放标准。 与传统化学方法相比，生物方法处理冷轧高浓度含铬废水。 工艺流程简单，易于控制和管理，系统承受冲击载荷能力强，处理成本低。 污泥产生的含铬废水危害最大。 它是六价铬的化合物，一般认为其毒性比三价铬高100倍。 传统的含铬废水处理方法多为化学还原法。 近年来，国内外学者开始研究含铬废水的生物处理，并已从过去的单一菌种发展到今天的多菌种联合使用。 李扶豆等. 成功开发了利用微生物处理电镀含铬废水的方法[1l． 近两年，宝钢开始开展钢铁行业冷轧厂钝化含铬废水的微生物处理研究。 以实验室研究为基础，建立了微生物处理高浓度含铬废水中试装置。 验证了轧机高浓度含铬废水的处理效果，比较了微生物处理含铬废水与传统化学还原法的优缺点。 2、工艺流程及设备。 微生物处理冷轧含铬钝化废水中试装置的设计参数主要根据微生物去除六价铬的机理、冷轧含铬钝化废水中金属离子的浓度、日处理废水量。
培养池和生物反应池的容积由金属离子浓度和废水量确定。 废水总量按0.4m3/h设计。 工艺流程示意图如下： 微生物法处理冷轧含铬钝化废水工艺流程示意图。 培养池中的菌液和废水按照一定比例混合后，进入反应池，然后进入絮凝池。 添加絮凝剂后，进入斜管进行沉淀。 水池。 斜管沉淀池出水经PE过滤器过滤后，部分作为培养池用水，其余排放回能杰车间。 安装有2个PE过滤器，1个使用，1个备用。 过滤器反冲洗使用压缩空气。 沉淀池中的泥浆在泥浆池中浓缩后，通过板框压滤机脱水，形成泥饼，滤液返回反应池。 3 中试结果与讨论 3.1 废水处理效果 194． 泥珠期间，原含铬废水中铬浓度变化见图2、表1。废水水质特点是浓度波动较大（六价铬最高浓度达到/L，最低仅为102 mg/L)。 浓度较高，六价铬平均浓度在/L左右。 图2 废水中铬浓度变化 表1 含铬废水浓度统计数据 最小值 316 102 日期 含铬废水经过微生物反应后，沉淀池出水中六价铬和总铬浓度的变化为如图3所示，统计数据如表2所示。 经过初级微生物处理后，废水中六价铬平均浓度仅为0。03mg/L，全部达标，总铬去除率可达98%以上。 图3 沉淀池出水六价铬和总铬浓度变化 表2 沉淀池出水六价铬和总铬浓度统计数据 最大值 最小值 平均值 61.2 0.6 9.031 0.06 O. Ol 0.03 为巩固处理效果，进一步降低处理后出水总铬浓度，在出水前增设PE过滤器。 废水中的铬浓度如图4、图5和表3所示。
从表3可知，六价铬的最大值为0.04mg/L，远低于排放标准。 检测过程中，部分SS指标和总铬指标超标。 原因是在运行初期，没有完全掌握PE过滤器的操作要领，没有进行正常的设备反冲洗，导致部分SS和总铬浓度略有超标。 从图4可以看出，1月16日后，设备运行逐渐正常，总铬浓度基本在1.0mg/L以下，满足排放标准。 195 PE 出水中 SS、T-Cr、Cr6+ 统计数据，最大值、最小值、平均值 87 14 41 2.4l O. 18 0.7l 0.04 0.01 O. 02 高浓度含铬废水生物处理与生化处理对比4.传统化学还原沉淀法4.1与传统化学法比较。 高浓度冷轧含铬废水的生物处理工艺流程很简单。 控制管理方便含铬废水应用最广泛的化学处理方法是还原沉淀法。 其基本原理是在酸性条件下向废水中加入还原剂，将Cr6+还原为Cr3+，然后在碱性条件下加入石灰或氢氧化钠生成氢氧化铬沉淀，从而去除铬离子。 可以使用的还原剂包括：sch、FeSO4、、SO3、Fe等[2]。 根据上述反应原理，要彻底去除废水中的铬离子，至少需要两个反应环境，即酸性环境和碱性环境。 生物法中，除了要求废水的pH值在2～4左右（目前彩涂机组含铬废水的pH值在2～4之间，因此不需要调节pH值），只需要微生物菌。 液体和废水混合以完成反应。
反应过程中需要控制的参数主要是菌废比（菌液：废水），大大简化了工艺流程和控制参数，有利于自动化控制和管理。 4.2系统具有较强的承受冲击载荷的能力。 由于采用了微生物单独培养的方法，增加了系统的操作灵活性。 可根据不同的废水浓度确定不同的菌废比，从而大大提高系统的抗冲击能力。 冲击负载能力。 根据测试结果，当原废水中六价铬浓度在102mg/L～/L范围内波动时，系统处理效果均能满足排放标准。 4.3 处理成本比较 a) 传统化学处理含铬废水的成本核算：以为还原剂，化学还原沉淀法处理含铬废水，主要化学反应式如下： -+3HS03-+5H+-+3S0 42 －＋2Cr3＋＋４Ｈ20】９６Ｃ＋＋＋３Ｈ－－,Cr(OH)３{，因此，根据理论计算，的用量与Cr6+的用量比例为3:1，再加上其他酸处理过程中使用的碱性化学品，处理1g六价铬所需的化学品用量约为0.01元。 但实际工程处理中往往需要添加较大量的化学品才能保证最终出水六价铬浓度达标。 事实上，19种六价铬每次处理大约消耗0.2元。 b) 含铬废水生物处理成本核算：实验过程中，考虑微生物培养成本、处理废水时微生物使用量、设备运行成本等，生物处理成本为 19六价铬约为0.11元。 。
因此，如果仅考虑废水中有害元素六价铬的去除，生物法去除六价铬的运行成本仅为化学法的55%左右。 同时，含铬废水生物处理的成本主要集中在微生物的培养上。 因此，可以通过以下两个方面的研究来降低废水处理成本：一是对微生物培养条件进行优化试验，寻找最佳培养比例。 削减开支。 二是开发微生物处理含铬废水的潜力，提高处理效率，研究回用的可行性，降低废水处理成本。 4.4 污泥产生量比较 含铬废水化学处理后产生的污泥具有较好的脱水性能。 经板框压滤机脱水后，含水率在5096～60%之间。 采用生物法处理含铬废水后，产生的污泥脱水性能比化学污泥差。 同样，使用板框压滤机脱水后，泥饼含水量在70%左右。 可见，采用生物法处理含铬废水时，污泥的脱水性能变差。 但污泥总产量远低于化学减量法。 污泥产量仅为化学减量法的30%左右，可减少污泥排放70%以上。 4.5 出水色度比较。 含铬废水经化学还原法处理后，出水清澈透明，而生物法处理后的出水具有一定的色度。 同时，由于残留微生物的存在，经过生物处理后，出水放置一段时间后，微生物的生长会使颜色加深。 这些问题可以通过增加活性炭过滤或添加杀菌剂等方式解决，并计划进行实验验证。
结论1）冷轧高浓度含铬废水经过微生物处理后，废水中六价铬全部达标，平均浓度仅为0.03mg/L，总铬去除率可达到以上超过98%。 出水经PE过滤器过滤后，六价铬最大值为0.04mg/L，平均值为0.02mg/L。 设备正常运行情况下，废水中总铬、SS指标均满足排放标准。 2）与传统化学方法相比，生物方法处理冷轧高浓度含铬废水。 工艺流程简单，易于控制和管理； 系统承受冲击载荷的能力强； 单位除铬处理成本低； 虽然采用生物法处理含铬废水时，污泥脱水性能变差，泥饼含水率在70%左右，但污泥产量仍低于化学法，可减少污泥排放70%以上。 缺点是当对含铬废水进行生物处理时，出水含有一定的颜色。 如果不进一步处理，放置一段时间后颜色可能会加深、变黑。 致谢：本工作得到国家自然科学基金委和联合钢铁基金的资助。 项目批准号。周吉明、唐志强、杨静等参与了该项目的研究工作。 参考文献 1 利福德. 电镀废水的微生物处理方法电镀与表面处理，2002.24（2）：35-37 2 张晓庆，王文洲，王伟。 含铬废水的处理方法。 环境科学与技术，2004.27（增刊）：111-