混凝-微滤膜工艺处理含铬废水

©1994-2010ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net文章编号:1007-8924(2004)04-0017-04混凝-微滤膜工艺处理含铬废水董亚玲顾平陈卫文刘耀(天津大学环境科学与工程学院,天津300072)摘要:采用混凝-微滤膜工艺处理含铬废水,流程简单、工作压力低、停留时间短、处理效果好.当进水含六价铬质量浓度为50mg/L时,出水总铬质量浓度低于0.5mg/L,六价铬质量浓度低于0.1mg/L,浊度低于0.5NTU,pH值在6～8,并且装置有良好的抗冲击负荷能力.运行中发现当温度较高时,反应器中有铁氧体形成.关键词:混凝-微滤膜;含铬废水;膜通量中图分类号:TQ028.8;X703.1文献标识码:A铬被广泛应用于制革、电镀、金属表面精整及油墨和染料的制造等,这些行业会排放出大量的含铬废水.铬在水中常以三价(Cr3+)和六价(Cr6+)离子形态存在.在工业废水中,铬主要以六价形态的CrO42-和Cr2O72-的形式存在[1].许多文献都报道了对含铬废水的不同处理方法.其中普遍应用的有化学还原沉淀法、离子交换法、反渗透和活性炭吸附法.这些方法的处理效果都很好,但是还存在一些缺陷,例如污泥量大、水力停留时间长,或者是投资大、处理成本高、操作复杂等[2,3].本文采用的混凝-微滤工艺是将传统的化学沉淀与微滤膜分离相结合的一种新的处理方法.已有研究报道应用此工艺生产饮用水[4]和处理放射性废水[5],出水效果优于单一的混凝法或膜分离法.混凝-微滤工艺应用于含铬废水的处理与上述方法相比具有流程简单、工作压力低(0.01～0.03MPa)、水力停留时间短(1.5h)、能耗低、污泥量少、占地面积小的优点,出水满足国家污水综合排放标准(GB8978—1996).1原理微孔过滤是以静压差为推动力,利用筛网状过滤介质膜的“筛分”作用进行分离的膜过程[6].由于微滤膜的孔径通常大于0.1μm,因此不能直接截留重金属离子,所以必须先进行预处理,使铬离子形成沉淀,然后通过微滤膜去除.由于六价铬在任何pH值下都是可溶的,而三价铬在pH值较高时可形成沉淀,因此首先加入还原剂FeSO4将六价铬还原为三价铬,然后加碱调pH,使其在碱性条件下生成氢氧化铬沉淀,同时Fe3+离子也形成Fe(OH)3沉淀,与氢氧化铬成为共沉物,通过微滤膜去除.反应式:CrO42-+3Fe2++8H+Cr3++3Fe3++4H2O(1)Cr2O72-+6Fe2++14H+2Cr3++6Fe3++7H2O(2)Cr3++3OH-Cr(OH)3(3)Fe3++3OH-Fe(OH)3(4)2试验装置与分析方法2.1试验条件的选择在试验装置正式运行之前,进行烧杯实验,确定反应的最佳条件.实验以含六价铬50mg/L的自配水作原水,分别对原水的pH值、还原剂的投加量、曝气条件、混合液pH值等参数进行优化选择.实验确定:当原水pH值为2～3时,投加理论计算量为1.3倍的FeSO4,即投药比FeSO4·7H2O∶Cr6+约为2∶1,并对混合液进行曝气,然后加NaOH调节混合收稿日期:2004-01-24;修改稿收到日期:2004-04-30作者简介:董亚玲(1978-),女,天津市人,硕士,研究方向为水污染控制与资源化.第24卷第4期膜科学与技术Vo1.24No.42004年8月MEMBRANESCIENCEANDTECHNOLOGYAug.2004©1994-2010ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net液pH值为6～8,最后经微滤膜过滤出水.2.2工艺流程与试验装置工艺流程见图1.整个装置由PLC自动控制,采用连续曝气、间歇出水的方式运行.原水经提升泵进入膜反应器,到达高水位时结束进水,投药泵A与进水同时启动,加入硫酸亚铁,在进水结束前完成药剂投加.反应器内发生氧化还原反应.然后投药泵B启动,加入NaOH,生成氢氧化铬和氢氧化铁沉淀,反应一段时间后,经微滤膜过滤间歇出水.当反应器到达低水位时停止出水,提升泵与投药泵A又启动,下一个反应周期开始.图1试验装置工艺流程Fig.1Flowchartoftheexperimentation2.3装置及主要参数原水为含六价铬的质量浓度为50mg/L的自配水,膜组件采用膜天膜公司生产的孔径为0.22μm的中空纤维膜,面积0.5m2,材料为聚偏氟乙烯(PVDF).反应器的具体参数见表1.表1试验装置主要参数Tab.1Parametersofthetestunit处理能力/(L·d-1)HRT/hp/M