我國含鉻廢水治理技術的發展與現狀
眾所周(zhou)知(zhi),幾(ji)(ji)乎所有(you)的(de)電鍍(du)(du)(du)廠(chang)點都有(you)鍍(du)(du)(du)鉻(ge)生產,而且其它鍍(du)(du)(du)種(zhong)的(de)鍍(du)(du)(du)前、鍍(du)(du)(du)后處(chu)理還需要使用鉻(ge)鹽。電鍍(du)(du)(du)工業中含(han)鉻(ge)廢水(shui)數量之大,可以預見。因此,電鍍(du)(du)(du)含(han)鉻(ge)廢水(shui)治(zhi)理技術(shu)已引起(qi)人們極(ji)大之關注。我國(guo)對(dui)含(han)鉻(ge)廢水(shui)的(de)處(chu)理也經過了幾(ji)(ji)個發展(zhan)階(jie)段。本文擬對(dui)我國(guo)電鍍(du)(du)(du)含(han)鉻(ge)廢水(shui)治(zhi)理技術(shu)的(de)發展(zhan)概況(kuang)與現狀(zhuang)作回顧綜述,以利于(yu)技術(shu)的(de)進一(yi)步發展(zhan)和完善,也給正在考慮選(xuan)擇處(chu)理方法的(de)一(yi)些電鍍(du)(du)(du)廠(chang)提供參考。
60年(nian)代,國內曾有少數電鍍廠用硫酸(suan)亞鐵——石灰法處理鍍鉻(ge)廢水,該方法雖然能(neng)消除Cr6+的(de)污染(ran),但污泥量大而又沒有出路,只(zhi)好(hao)棄用。其后的(de)BaCrO4沉淀法,又因收(shou)集困(kun)難,不(bu)能(neng)回用,且所用鋇鹽會引起(qi)二次(ci)污染(ran),而沒有推廣。鐵氧(yang)體法及鉻(ge)黃(huang)法,因制(zhi)得產品化學成份難以(yi)穩定,產品制(zhi)造過程(cheng)復雜、產量太小和(he)沒有銷(xiao)路,應(ying)用這兩種技(ji)術的(de)廠不(bu)多。
70年代(dai)初期,有(you)人(ren)使(shi)(shi)用(yong)了活(huo)性炭吸附(fu)(fu)、電(dian)(dian)(dian)解(jie)還(huan)原等方法處理(li)含鉻(ge)廢(fei)水(shui)。但是電(dian)(dian)(dian)解(jie)法產(chan)生(sheng)含Fe、Cr的(de)(de)污泥,且有(you)設備易受(shou)嚴(yan)重腐蝕、耗電(dian)(dian)(dian)量多、處理(li)效果不(bu)穩定等缺點,即(ji)使(shi)(shi)已(yi)經(jing)投產(chan)的(de)(de)工廠也(ye)只得放棄不(bu)用(yong)。隨(sui)后(hou),有(you)報導介紹(shao)以水(shui)合(he)肼在鍍鉻(ge)后(hou)設槽直接還(huan)原的(de)(de)方法,以為還(huan)原后(hou)即(ji)可排放,但實際上,對三價鉻(ge)及(ji)水(shui)合(he)肼還(huan)需要處理(li),加(jia)上對水(shui)合(he)肼降解(jie)規(gui)律(lv)的(de)(de)認(ren)識不(bu)夠,以致使(shi)(shi)用(yong)不(bu)久即(ji)便停用(yong)。活(huo)性炭吸附(fu)(fu)法或以活(huo)性洗滌劑脫附(fu)(fu)的(de)(de)方法,均曾在行業內(nei)進行模擬試(shi)驗(yan),也(ye)因吸收(shou)(shou)(shou)效果不(bu)佳和脫附(fu)(fu)后(hou)的(de)(de)收(shou)(shou)(shou)集問(wen)題,沒能推廣(guang)。至于槽邊電(dian)(dian)(dian)解(jie)回(hui)收(shou)(shou)(shou)法,雖有(you)回(hui)收(shou)(shou)(shou)意義,但實效不(bu)大(da)而且耗電(dian)(dian)(dian)量大(da),也(ye)不(bu)理(li)想(xiang)。
1973年(nian),我國(guo)第一次環(huan)境(jing)保護工(gong)作會(hui)議召開,有關部門參照了國(guo)外環(huan)保部門的(de)(de)一些(xie)法(fa)(fa)令,制訂并頒(ban)布了試行的(de)(de)工(gong)業(ye)廢水(shui)排放(fang)標準,促使電鍍(du)界對含鉻廢水(shui)的(de)(de)處理(li)(li)技(ji)術的(de)(de)認(ren)真研究、開發和推(tui)廣應用。當時雖然知道發達國(guo)家以(yi)采用傳統的(de)(de)化學法(fa)(fa)為治(zhi)理(li)(li)含鉻廢水(shui)的(de)(de)主要(yao)手(shou)段(duan),但鑒于(yu)我國(guo)60年(nian)代的(de)(de)治(zhi)理(li)(li)經驗,即電鍍(du)污泥難于(yu)妥善處理(li)(li),加(jia)上認(ren)為傳統的(de)(de)化學法(fa)(fa)一般都(dou)不能回收(shou)資(zi)源,因此國(guo)內一些(xie)科研機構(gou)都(dou)極力(li)探(tan)討新方法(fa)(fa),尤其著重研究既(ji)能回收(shou)化工(gong)原料又能使水(shui)循(xun)(xun)環(huan)利用的(de)(de)閉路循(xun)(xun)環(huan)治(zhi)理(li)(li)技(ji)術。
1974年(nian),離(li)子(zi)交(jiao)換樹脂處理(li)鍍(du)鉻(ge)廢(fei)水方(fang)法(fa)研(yan)究成功,1976年(nian)后(hou)在工(gong)業上大量(liang)推廣(guang)應用。70年(nian)代末期研(yan)究成功鈦(tai)質(zhi)薄膜蒸(zheng)發器(qi),用以(yi)濃縮(suo)回收鍍(du)鉻(ge)等電鍍(du)廢(fei)液(ye)。80年(nian)代初,又發展了(le)形形式式的(de)逆流(liu)漂洗技術。此后(hou),一(yi)(yi)些(xie)設(she)計部(bu)門便為(wei)工(gong)廠設(she)計了(le)不少“逆流(liu)漂洗——蒸(zheng)發濃縮(suo)——離(li)子(zi)交(jiao)換”組合治理(li)技術的(de)設(she)備。有幾家(jia)工(gong)廠還將洗脫液(ye)送(song)鍍(du)槽回用,同時(shi)(shi)處理(li)后(hou)的(de)水可循環利用。當(dang)時(shi)(shi)被(bei)認(ren)為(wei)是(shi)電鍍(du)廢(fei)水處理(li)技術的(de)一(yi)(yi)大突破,一(yi)(yi)下子(zi)壓(ya)倒了(le)傳統(tong)的(de)化(hua)學(xue)法(fa)和(he)當(dang)時(shi)(shi)在中國比較盛行的(de)電解還原(yuan)法(fa)。據不完(wan)全(quan)統(tong)計,在1976年(nian)~1981年(nian),僅上海市就有100 多家(jia)工(gong)廠采用了(le)這種方(fang)法(fa)。
離(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)交(jiao)換法(fa)(fa)1974年(nian)(nian)(nian)研究成(cheng)功(gong),1976年(nian)(nian)(nian)便開始大量推廣(guang)應用(yong)(yong)(yong),前(qian)后僅(jin)兩年(nian)(nian)(nian)時間,顯然來自生產單(dan)位的(de)(de)(de)實(shi)踐經驗不(bu)多。經過幾年(nian)(nian)(nian)的(de)(de)(de)實(shi)踐后,離(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)交(jiao)換法(fa)(fa)暴露了不(bu)少弱點,例如投資(zi)大,需要一次性投資(zi)5~10萬(wan)元(yuan)(yuan),操作管理(li)要求嚴格(ge)等(deng)。最(zui)大的(de)(de)(de)問(wen)題(ti)是回(hui)收(shou)的(de)(de)(de)鉻(ge)酸(suan)中(zhong)含過多的(de)(de)(de)CI-及,大多數(shu)工廠都(dou)難以(yi)直接(jie)送(song)電(dian)(dian)鍍槽回(hui)用(yong)(yong)(yong)。即(ji)(ji)使以(yi)電(dian)(dian)解法(fa)(fa)清除CI-,用(yong)(yong)(yong)鋇鹽(yan)法(fa)(fa)沉淀除去,仍然不(bu)能(neng)直接(jie)回(hui)用(yong)(yong)(yong)。后來也曾在(zai)行業中(zhong)推廣(guang)過如下的(de)(de)(de)方(fang)法(fa)(fa)即(ji)(ji)采用(yong)(yong)(yong)離(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)交(jiao)換法(fa)(fa)處(chu)理(li),以(yi)732型陽離(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)交(jiao)換樹脂凈化回(hui)收(shou)液中(zhong)Cr3+、Fe3+等(deng)陽離(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi),加上(shang)(shang)膜(mo)蒸發器濃縮,電(dian)(dian)解脫(tuo)氯,BaCO3沉淀,期(qi)望直接(jie)回(hui)用(yong)(yong)(yong)與(yu)零排放一起實(shi)現(xian)。但這一方(fang)法(fa)(fa),經同行業大面積(ji)實(shi)踐,證實(shi)并未能(neng)實(shi)現(xian)直接(jie)回(hui)用(yong)(yong)(yong)及零排放,也未體現(xian)出經濟(ji)(ji)效益。一般都(dou)多認為(wei):僅(jin)僅(jin)依(yi)靠離(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)交(jiao)換樹脂一種技術來處(chu)理(li)鍍鉻(ge)廢(fei)水,在(zai)經濟(ji)(ji)上(shang)(shang)是不(bu)上(shang)(shang)算的(de)(de)(de),處(chu)理(li)1噸廢(fei)水費用(yong)(yong)(yong)已由原(yuan)來的(de)(de)(de)1元(yuan)(yuan)錢左(zuo)右上(shang)(shang)升(sheng)至2~3元(yuan)(yuan)錢,遠遠超過了它回(hui)收(shou)下來的(de)(de)(de)化工原(yuan)料的(de)(de)(de)價值。認為(wei)離(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)交(jiao)換樹脂的(de)(de)(de)治理(li)作用(yong)(yong)(yong),“被(bei)不(bu)適當(dang)地作了夸(kua)大了”。
當然,離子交換法的治理作用是不能完全(quan)否定的,譬如(ru)在回收富集貴金屬廢(fei)水方面(mian),它仍然是最經濟的方法。對一些(xie)含有絡合劑不適宜化學沉淀處理的廢(fei)水,它也仍然不失為一種(zhong)好方法。
在電(dian)鍍生(sheng)產中,鍍件(jian)漂(piao)洗水(shui)(shui)量(liang)愈(yu)大則后面的(de)廢水(shui)(shui)處理(li)設(she)備愈(yu)龐大,所(suo)以(yi)(yi)我國(guo)80年代初就開始改進(jin)鍍件(jian)的(de)漂(piao)洗方式(shi),采取提高清洗水(shui)(shui)溫度(du),向回收槽中添加(jia)表(biao)面活性劑以(yi)(yi)增強脫(tuo)附效果(guo)等辦(ban)法,還采用(yong)了(le)種種形式(shi)的(de)逆流漂(piao)洗以(yi)(yi)減少污染物帶出量(liang),大幅(fu)度(du)節約漂(piao)洗水(shui)(shui),減少廢水(shui)(shui)處理(li)的(de)投資,被認(ren)為是經濟的(de)治理(li)技術(shu)。
除了間歇式(shi)(shi)及(ji)連續式(shi)(shi)逆流漂(piao)洗(xi)(xi)(xi)外,又發展了一種(zhong)“反噴淋逆流漂(piao)洗(xi)(xi)(xi)”工(gong)藝(yi)。其特點(dian)是在鍍槽(cao)后端及(ji)各級回收槽(cao)上都設置噴霧(wu)淋洗(xi)(xi)(xi)裝置,采用自控元件使(shi)這些裝置與(yu)自動電(dian)(dian)鍍生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)線的(de)運(yun)轉程序同步。每當(dang)鍍件提出液(ye)面(mian)時,用后一級漂(piao)洗(xi)(xi)(xi)槽(cao)中濃(nong)度(du)較稀的(de)廢(fei)液(ye)過(guo)噴前一級槽(cao)中的(de)鍍件,只在終端補(bu)充純水(shui)。采用這種(zhong)方式(shi)(shi)最理想的(de)結果(guo)是可節(jie)約水(shui)94%左右。正因為(wei)此(ci)項(xiang)技術效果(guo)顯著,使(shi)國內一些電(dian)(dian)鍍與(yu)環保(bao)工(gong)作者不約而同地走向為(wei)另一個極端:認(ren)為(wei)在電(dian)(dian)鍍生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)過(guo)程中,只要(yao)盡量(liang)壓縮清(qing)洗(xi)(xi)(xi)水(shui)量(liang),使(shi)清(qing)洗(xi)(xi)(xi)水(shui)量(liang)與(yu)鍍液(ye)蒸(zheng)發量(liang)之間實現平衡,就可以達到封閉循環的(de)目的(de),認(ren)為(wei)這已成(cheng)為(wei)“無(wu)排放(fang)”電(dian)(dian)鍍生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)線。有(you)人(ren)還詳盡推導了清(qing)洗(xi)(xi)(xi)水(shui)濃(nong)度(du)變化和計算公(gong)式(shi)(shi)。可惜,這只是電(dian)(dian)鍍與(yu)環保(bao)工(gong)作者的(de)一種(zhong)理想而已。
首先,在電(dian)(dian)鍍(du)(du)生產(chan)過程中(zhong),從(cong)前道工序帶(dai)入(ru)(ru)(ru)的(de)(de)(de)雜質(zhi),溶解(jie)鍍(du)(du)件(jian)和鍍(du)(du)層(ceng)所引入(ru)(ru)(ru)的(de)(de)(de)雜質(zhi),電(dian)(dian)極材料(liao)、掛具(ju)、夾具(ju)材料(liao)的(de)(de)(de)溶解(jie),以(yi)及清洗水中(zhong)的(de)(de)(de)雜質(zhi)帶(dai)入(ru)(ru)(ru)等雜質(zhi)積(ji)(ji)累(lei)(lei)是(shi)絕對的(de)(de)(de),不(bu)可(ke)(ke)避免的(de)(de)(de)。這些雜質(zhi)對電(dian)(dian)鍍(du)(du)工藝(yi)和鍍(du)(du)層(ceng)質(zhi)量(liang)又是(shi)極端有(you)害的(de)(de)(de),必需加以(yi)去除。假(jia)使無排放(fang),那(nei)么這些雜質(zhi)到哪里去了呢?對鍍(du)(du)鉻(ge)來(lai)說(shuo),積(ji)(ji)累(lei)(lei)的(de)(de)(de)可(ke)(ke)用(yong)BaCO3去除,Cl-用(yong)電(dian)(dian)解(jie)法(fa)脫除,但積(ji)(ji)累(lei)(lei)的(de)(de)(de)Fe3+、Cu2+、等就必須用(yong)樹(shu)脂(zhi)交換(huan)法(fa)才(cai)能處理(li)掉。普(pu)通離子交換(huan)樹(shu)脂(zhi)經受(shou)不(bu)住濃度大(da)于130g/L的(de)(de)(de)H2CrO4的(de)(de)(de)氧(yang)(yang)化,故(gu)只能經常采用(yong)稀釋(shi)法(fa)處理(li),使H2CrO4濃度低于130g/L。多出來(lai)的(de)(de)(de)這部(bu)分廢(fei)液(ye)(ye)怎辦?樹(shu)脂(zhi)上再生下來(lai)的(de)(de)(de)廢(fei)液(ye)(ye)和BaSO4廢(fei)渣又怎辦?即使后來(lai)南京樹(shu)脂(zhi)廠研制成(cheng)功(gong)了一(yi)種能耐強氧(yang)(yang)化性的(de)(de)(de)離子交換(huan)樹(shu)脂(zhi),但是(shi)能否經受(shou)住生產(chan)考驗,尚需通過應(ying)用(yong)證實。
其次(ci),電鍍過(guo)程中鍍液(ye)蒸發(fa)損(sun)失量(liang)很少,如強制維持平衡是無法持續操作的。在(zai)蒸發(fa)率(lv)沒能超過(guo)帶出率(lv)的情況下,清(qing)洗線就得設置數(shu)量(liang)多到不(bu)切實際的清(qing)洗槽。而且(qie),經過(guo)一定時間(jian),鍍液(ye)就會因雜質積累而受到污(wu)染。
總之(zhi),就目(mu)前國內(nei)的實際(ji)情況,要想把電鍍廢水(shui)全部消化(hua)于電鍍生產工藝過程(cheng)中(zhong),還(huan)存在著許多(duo)難以(yi)解決的技術問題。
比較離子交換與自然封閉循環法,用于鍍鉻液及鋅鈍化液的回收凈化,尚有許多問題需要解決。這兩種技術推廣“熱”之所以“降溫”,其根本原因是電鍍過程中的雜質積累問題。我們既沒有解決雜質的方法,又想同時實現水與化工原料的回用,把理想當做現實,顯然是行不通的。看來我們應先重點試驗,等取得較為豐富的實踐經驗后才再作大面積推廣。而報道新技術,也應注意報導正反兩方面的經驗,報道先進技術的優點之同時,更應真實地報道其不足之處,這才是科學的態度,才能減少盲目性,免去不必要的損失。
20年來(lai),我國對含鉻廢水的(de)治理(li),先后(hou)出現了10多種治理(li)技術,但多在經(jing)驗(yan)不足(zu)的(de)條件下(xia),倉(cang)卒間就大量(liang)推廣應(ying)用,結果(guo)出現反復(fu)。這(zhe)些(xie)經(jing)驗(yan)教(jiao)訓,應(ying)引起重(zhong)視。
由于國家對環保的要求(qiu)越來(lai)越嚴格,含鉻(ge)廢水的治理可采(cai)取化學(xue)法與逆流漂洗結合的方法進(jin)行。在化學(xue)法處理中,固(gu)液(ye)分離是關鍵也(ye)是難題。目前大多(duo)數(shu)工廠(chang)為減(jian)少(shao)沉(chen)淀污泥,已較少(shao)采(cai)用FeSO4還原,而(er)大多(duo)數(shu)采(cai)用Na2SO3、Na2S2O5及Na2S2O4類作還原劑。還原后產生(sheng)的Cr3+用稀NaOH調pH至8.5~9.5范(fan)圍,使(shi)生(sheng)成Cr(OH)3沉(chen)淀,然后進(jin)行固(gu)液(ye)分離過濾。
我國對固液(ye)分離技術,采(cai)(cai)用(yong)(yong)過(guo)(guo)氣(qi)浮(fu)(fu)(fu)法,并有(you)矩(ju)形、圓形等多種(zhong)形式的(de)(de)(de)(de)氣(qi)浮(fu)(fu)(fu)設備(bei)供(gong)應。氣(qi)浮(fu)(fu)(fu)法的(de)(de)(de)(de)缺點(dian)是能耗(hao)大,有(you)些工廠還(huan)(huan)發現氣(qi)浮(fu)(fu)(fu)法不(bu)適(shi)于含表面(mian)活性劑較多的(de)(de)(de)(de)廢(fei)水(shui)處理(有(you)些工廠為使(shi)(shi)鍍(du)(du)件所帶出廢(fei)液(ye)少(shao),向(xiang)回收(shou)槽(cao)里加入(ru)了(le)表面(mian)活性劑促(cu)使(shi)(shi)廢(fei)鉻酸脫附)。因此最(zui)近不(bu)少(shao)工廠又傾向(xiang)于采(cai)(cai)用(yong)(yong)“快速砂(sha)濾——斜管沉淀(dian)”法。為了(le)解決砂(sha)濾層中(zhong)過(guo)(guo)濾污泥堵(du)塞的(de)(de)(de)(de)問題,上海研究(jiu)成功了(le)幾種(zhong)連(lian)續砂(sha)濾囂,它能連(lian)續清洗(xi)砂(sha)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)污物(wu),使(shi)(shi)砂(sha)床始終保持(chi)通暢,保證連(lian)續運行。有(you)些工廠還(huan)(huan)采(cai)(cai)用(yong)(yong)了(le)PE管過(guo)(guo)濾囂,使(shi)(shi)水(shui)中(zhong)固體(ti)懸浮(fu)(fu)(fu)物(wu)進一(yi)步降(jiang)低。由于PE管在(zai)過(guo)(guo)濾中(zhong)易堵(du)塞,使(shi)(shi)用(yong)(yong)時間(jian)不(bu)長就得用(yong)(yong)壓縮空氣(qi)或清水(shui)反沖,不(bu)僅增(zeng)加了(le)操作(zuo)難度還(huan)(huan)降(jiang)低了(le)工作(zuo)效率。所以,PE管式過(guo)(guo)濾機對連(lian)續處理含固體(ti)懸浮(fu)(fu)(fu)物(wu)較少(shao)的(de)(de)(de)(de)電鍍(du)(du)溶(rong)液(ye)效果尚(shang)好,但對過(guo)(guo)濾固體(ti)懸浮(fu)(fu)(fu)物(wu)較多的(de)(de)(de)(de)Cr(OH)3廢(fei)水(shui),效果是不(bu)理想的(de)(de)(de)(de)。
我(wo)國的過濾(lv)機設備通過引進、消化、吸(xi)收(shou),過濾(lv)機的性能已有(you)所提高。盡管各種形式的固液分離設備層(ceng)出不窮,但是效果仍未達(da)到十分理想的狀態。筆者認(ren)為除過濾(lv)設備性能因素外,主要是鉻(ge)鹽的化學性質(zhi)所決定的。
大家知(zhi)道,Cr(OH)3沉(chen)淀(dian)具有(you)兩性,既能溶(rong)于酸又能溶(rong)于堿。如果堿用(yong)量(liang)不足(zu),反應不完全(quan),難以將(jiang)三價(jia)鉻沉(chen)淀(dian)完全(quan)。若堿用(yong)量(liang)不足(zu),又會(hui)使Cr(OH)3溶(rong)解成。而我(wo)們對堿的(de)加入量(liang),大都憑經驗加入,這就(jiu)難免出現(xian)過量(liang)或不夠(gou)的(de)問題。可以利(li)用(yong)稀氨水代替(ti)稀NaOH調(diao)pH值(zhi),因為弱堿稀氨水是不會(hui)溶(rong)解Cr(OH)3沉(chen)淀(dian)的(de)。這個方法已用(yong)于含鉻廢水的(de)治(zhi)理,并申請了中國專利(li)。
Cr(OH)3沉淀本身細小并容(rong)易(yi)(yi)形成(cheng)膠體,尤其是凈化還原槽(cao)中(zhong),Cr6+含量過高或(huo)NaHSO3與Cr6+投料比(bi)太大(超過4~5以上),均(jun)會造成(cheng)Cr(OH)3不易(yi)(yi)沉淀的(de)現象,若比(bi)值(zhi)高于(yu)或(huo)等于(yu)8,易(yi)(yi)生成(cheng)鉻合離子〔Cr2(OH)2(SO3)3〕2-,這時(shi)加NaOH也不易(yi)(yi)生成(cheng)沉淀。
加堿沉淀完Cr3+后,溶液呈堿性,其pH=8.5~9.5,在過濾過程中,若溶液中Na2SO3還原劑不足,則Cr(OH)3容易被空氣重新氧化成。以上原因均會造成含鉻廢水治理不達標。

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