还原-固液分离法处理电镀废水后的铬反弹成因分析与对策

第28卷第4期2002年8月水处理技术TECHN()L()GY0FWATERTREATMENTVo1．28NO．4Aug．．2002还原一固液分离法处理电镀废水后的铬反弹成因分析与对策王淑红，刘洪杰，张新国(1．山东省潍坊市环境监测站，山东潍坊；2．山东省潍坊市环保局．山东潍坊261041)摘要：从化学热力学和电化学理论出发，对固一液分离后的上清液和沉降污泥Cr含量以及Cr一Cr。之间的形态转化相关性进行研究和分析，进而提醒人们要特别注意控制含铬污水中铬反弹及全过程处理的完整性。关键词：絮凝沉淀；固液分离；化学自由能；反应方向；综合利用中图分类号：X7O3文献标识码：A文章编号：1ooo一3770(2002)04—0230—02l概述在电镀含铬废水处理过程中，还原一固液分离法以其原理明晰，操作简便，投资较少，运行费用低，适应性较强而独树一帜，并被普遍认可采用。该方法的基本原理是以铁屑(Fe)或FeSO作还原剂，先将Cr还原为Cr，再加絮凝剂将Cr絮凝沉淀，然后进行固液分离，以达到对电镀废水进行处理的目的。其实，在整个含铬废水处理过程中，絮凝沉淀，固液分离只是一项前期工作，对末端固体状污泥和上清液如何处置?则是关系到治理效果乃至成败的关键一环。目前多数做法是：将污泥随意弃之或将其拌入煤中燃烧后混入炉渣被建材等行业利用；上层清液则是达标(Cr。≤0．05mg／L)后排放。然而这些简单的处理方法不仅可能造成已转化的铬离子再发生逆转，使处理前功尽弃，甚至会由于扩散造成更为严重的污染局面。2处理后Cr+反弹成因和超标现象2．1废渣弃之使Cr再现污染废渣的主要污染成分是Cr(OH)。，当其裸露于空气中，在碱性条件下，能被空气中的O氧化，使其可逆转变为Cr。其结论可用化学热力学方法予以验证。假定反应成立，则反应方程式为：收稿日期：2001—03—21基金项目：山东省环保局基金项目4Cr(OH)3+3O2+8OH=4CrO]一+1OHO在常温(298K)下，该反应的自发性由物理化学吉布斯(Jebuser)自由能决定。根据热力学公式：△G，(298)：∑AG。，(298)生成物一∑AG。，(298)反应物经计算：△GfJ，(2=一2180．3kJ△G饥<0，反应自发进行，标准吉布斯自由能如此低下，则较大程度地反映出反应的自发性较强。由实验测定结果，也证实了暴露在空气中的污泥仍可与O反应生成cr”。这些“变性”的污泥受到风吹雨淋，会四溢飘散，致使污染扩散，给环境带来更加严重的后果。2．2焚烧入渣不能消除Cr。污染在锅炉高温(1200C)条件下，污泥Cr(OH)。变成crO。，同时Cr受到高温被活化无形中加速了与O2的反应2Cr2O。+302=4CrO。。根据化学热力学公式：△HO丁一△Ho298=C声d7ASen一AS0298一d7’△G07一△H0一7’AS经计算：△H们-_1823．3kJ△G0=一507．5kJ由此可见，该反应为放热反应，高温下△G们尽管不如常温下低，但反应速度却大大加快，废渣在锅炉中经过一系列的反应后，部分CrH转化为Cr并进入炉渣。如果这些炉渣被用来铺路或被建材行业维普资讯http://www.cqvip.com王淑红等，还原一固液分离法处理电镀废水后的铬后弹成因分析与对策231利用，那么将给环境和人体健康带来不可想象的危害。2．3上清液外排后仍可出现Cr。超标现象当上清液中Cr。的浓度不高于0。05mg／L即可达标排放。然而，由于其中含有一定量的Cr(OH)。和Cr，尽管浓度不高，但在一定条件下仍能转化成Cr，进而导致上清液重新出现超标现象。其转化的可能性可以用化学方法予以判断。根据化学方程式：4Cr(OH)3+302+80H一一4Cr()j一十1OH2O若将化学方程式分解为两个半反应，则表示为：CrO：一+4H2O+3e=Cr(OH)3+5OH—E()一一0．13VO2+2H2O+4e一4OH—E()一0．401V加絮凝剂后pH一10，EOH一]一1．0×10mg／L，含铬废水治理达标时CrO一浓度应等于或低于1．0×1O-Smol／L，根据能斯特(Nenster)公式：一。+RT经计算：E㈤／Cr(OH)一．~0166VE0／0H一一0．471VE0／r】，，一Ef：一／Cr(Ol1)一．x0305VE>0，反应自发正向进行。因此，达标外排的上清液，经过一段时间后，超标现象会重新显现。既然污泥和上清液不能弃，不能烧，也不能任意排放，就必须采取措施加以妥善处理。3主要应对措施3．1改变介质酸度法从还原一固液分离法基本原理可以看出，无论污泥还是上清液中Cr之所以能被()氧化成Cr，根本原因在于Cr”处在碱性介质条件之下，如果分别改变污泥和上清液介质酸碱度，Cr则不能转变为Cr。据此，污泥存放和上清液排放前，应先加稀HS