论文摘要：采用铁屑与酸性废水混合的方法对广东省清远市某电镀厂废水进行处理现场小试研究。实验结果表明：利用在酸性废水中投加铁屑的方法，使废水的pH值明显上升，且产生的Fe 随着原水的酸度的增加而增多。而且投加铁屑后的酸性废水和含铬废水的混合对六价铬离子也有一定程度的去除作用，且可以大大减少用于中和的石灰和提供亚铁离子的硫酸亚铁投加量，从而减少废水处理工艺污泥的产生量。

　　论文关键词：铁屑，电镀废水，石灰，污泥量

　　电镀行业是当今全球三大污染工业之一，其产生的废水具有极大的毒性和危害性。电镀废水的处理方法主要包括化学沉淀法、内电解法和生物法等。其中，化学处理法是指向废水中投加一些化学药剂，

　　通过化学反应改变废水中污染物的化学性质，使其变成无害物质或易于与水分离的物

　　质，再进一步从废水中除去的处理方法。目前，化学法仍是国内外电镀废水中处理的主

　　流技术，具有技术成熟、投资小、费用低、

　　*通信作者：汪晓军（1964-），男，博士，教授，研究方向为水污染控制理论与技术，E-mail：cexjwang@scut.edu.cn

　　适应性强、自动化程度高等特点，但其缺点也是非常明显的，电镀污泥是化学法处理电镀废水的最大的缺陷。由于电镀废水本身就含有Cr、Zn、Cu、Ni等重金属离子，在处理过程中要不断的消耗化学药剂如硫酸亚铁、石灰等，发生反应产生沉淀而形成大量的污泥，这些重金属污泥成分复杂，很难处理和利用。本试验是在广东省清远市某电镀厂进行现场研究，采用铁屑与酸性废水混合的方法减少化学药剂的投加量，进而减少污泥的产生量。

　　1.试验部分

　　1.1试验装置

　　PHS-25精密pH计，JA2003N电子天平，ZR4-6混凝试验搅拌机，15L的大桶5只，分光光度计

　　1.2实验药剂

　　KCrO固体（A·R）（在100—110℃下烘干1小时）、0.2%二苯胺磺酸钠、85%HPO4、3mol/LHSO、FeSO·7HO（C·P）、200g/L尿素、50g/L铜铁试剂、1+1氢氧化铵、丙酮、1+1磷酸、4g/L氢氧化钠溶液、80g/L硫酸锌溶液、40g/LKMnO、20g/LNaNO、二苯碳酸二肼

　　1.3分析方法

　　总铬：重铬酸钾氧化-二苯碳酸二肼分光光度法；Cr（VI）：二苯碳酸二肼分光光度法；Fe：重铬酸钾法

　　1.4原水水质：

　　清远某电镀厂原水水质和排放标准见表1

　　表1原水水质和排放标准

　　Tab1Qualityofrawwastewateranddischargingstandard

　　污染物名称

　　污染物浓度

　　备注

　　排放标准

　　pH

　　1~3

　　酸性废水

　　6~9

　　Cr（VI）（mg/L）

　　≤115

　　含铬废水

　　0.5

　　1.5实验方法与原理：

　　采用铁屑与电镀厂的酸性废水混合，铁屑经酸性废水反应后产生亚铁离子，并提高废水的pH。与单纯的用石灰提高pH，再投加亚铁盐相比，铁屑与酸性废水的混合具有很大的优势。首先，对于Cr（VI），亚铁离子是还原的真正起作用的部分。采用硫酸亚铁还原六价铬，亚铁离子的含量只占硫酸亚铁的1/5，同时硫酸亚铁中含有硫酸根等杂质与石灰易生成硫酸钙，而直接采用铁屑与酸性废水反应，能够减少因硫酸亚铁的投入而带来的硫酸根，减少了废水在后续处理过程中结垢的风险。另外，pH的升高减少了调高pH所投入的石灰量，最终减少石灰引起的污泥量。

　　2.试验结果与讨论

　　2.1试探性试验

　　取酸性废水5L，投入100g的铁屑，每隔3小时测废水pH的变化，并在pH稳定后，将含铬废水与经铁屑处理后的酸性废水分别以1：0（未混合酸性废水）、1：1、1：2、1：3、1：4、1：5、1：6、1：7的体积比相混合，测铬离子的剩余含量，进而考察混合后对铬的去除情况。

　　图1加入铁屑后pH值随时间变化

　　Fig1EffectonthepHvaluewithtime

　　图2含铬废水与加铁屑后酸性废水不同体积比混合后铬离子含量的变化

　　Fig2Theeffectonchromiumionsremovalofdifferentvolumeratioofmixingofchromium-containingwastewaterandacidicwastewater

　　如图1所示，酸性废水初始pH值为2.5，加入铁屑后，在前25小时内，pH值随着时间的延长而快速增长，基本呈线性关系，而从25小时到40小时，pH值趋于平缓，稳定在5.5左右。此时，废水中已经产生一定量的亚铁离子。如图2，当含铬废水与此酸性废水的体积比为1：1，1：2，1：3时，铬离子含量的下降幅度最大，对应总铬的去除率分别为74.3%，88.57%，94.86%，六价铬的去除率为61.45%，77.3%，88.42%。当体积比大于1：3时，铬离子剩余含量下降缓慢，最后基本保持不变。在体积比大于1：5时，铬离子含量小于0.5，达到污水排放标准。同时，随着体积比的增大，亚铁离子的含量增大，三价铬的含量变少，在体积比大于1：4时，总铬与六价铬浓度趋于一致。

　　2.2系统性试验

　　由试探性试验结果我们可以看到，铁屑与废水的混合使废水的pH升高和亚铁离子的生成的实验思路是可行的，在此基础上，进行了进一步实验。

　　2.2.1不同pH值酸性废水与铁屑混合的pH值和亚铁离子随时间的变化

　　取25L酸性废水，测得其pH值为2.87，将其平均分成5份分别置于5个大桶内，并根据电镀厂废水的pH规律，将5个大桶的pH分别调至1，2，3，4，5，以模拟不同pH值的酸性废水。

　　并称取5份200g的铁屑，分别投入到上述5个桶内，每隔2个小时测其pH值以及亚铁离子含量，并考察其规律。其结果如图3，4：

　　图3不同初始pH值的酸性废水加入铁屑后pH值随时间的变化

　　Fig3TheeffectonthepHvalueofacidicwastewaterindifferentinitialpHwithtime

　　图4不同初始pH的酸性废水加入铁屑后Fe随时间的变化

　　Fig4TheeffectontheproductionofFeofacidicwastewaterindifferentinitialpHwithtime

　　由图3可以看出，水样pH值的变化都是随着时间的延长，pH值先快速增加后趋于平稳。当初始pH值为1和2时，水样在30h后开始平稳，上升的pH分别为4和3。而当初始pH值为3、4、5时，在25h后开始保持稳定，最后趋于中性。由图4可以看出，在初始pH值为1时效果最好，混合2.5h之后，亚铁离子含量即可达到125mg/L，在前12.5h之内亚铁离子含量迅速跃升到425mg/L。在初始pH值为2时，效果不如pH值为1时明显，但一直处于上升状态，最终达到100mg/L。对于初始pH值为3，4，5的水样，其亚铁含量波动较大，可能是由于生成的亚铁较少，部分亚铁随时间延长被空气氧化为三价铁的缘故。而且，可以看到随着废水初始酸性的增强，最终生成的亚铁离子也增多。

　　2.2.2酸性废水与含铬废水混合后去除铬与含铬废水投加硫酸亚铁和石灰去除铬的对比实验

　　在以上实验的基础上，我们得出，初始pH值为1时的水样pH的提升和产生亚铁离子的综合效果最好，因此，选择此废水做实验更具有代表性和参考价值。将其与含铬废水的混合以不同的体积比相混合，测定铬离子的剩余含量。同时，含铬废水与酸性废水混合后，将其pH值调至7后所需要的石灰量与含铬废水直接投加硫酸亚铁去除铬实验所需要的石灰做对比。其结果如表2和表3：

　　表2不同含铬废水与酸性废水的体积比对铬离子的去除效果

　　Tab2Theeffectonchromiumionsremovalofdifferentvolumeratioofmixingofchromium-containingwastewaterandacidicwastewater

　　体积比

　　石灰投加量（mg/L）

　　总铬（mg/L）

　　六价铬（mg/L）

　　1:0

　　0

　　245

　　77.35

　　1:1

　　250

　　90

　　33.76

　　1:2

　　180

　　46

　　30.465

　　1:3

　　150

　　35

　　26.93

　　1:4

　　100

　　30

　　20.93

　　1:5

　　75

　　28

　　16.357

　　1:6

　　75

　　24

　　13.288

　　1:7

　　75

　　20

　　11.875

　　表3不同投加量的硫酸亚铁和石灰对铬离子的去除效果

　　Tab3TheeffectonchromiumionsremovalofdifferentdosageoflimeandFerrousSulfate

　　硫酸亚铁投量（mg/L）

　　石灰投加量（mg/L）

　　总铬（mg/L）

　　六价铬（mg/L）

　　0

　　0

　　245

　　77.35

　　500

　　400

　　185

　　39.575

　　1000

　　600

　　110

　　37.455

　　1500

　　700

　　55

　　31.7

　　2000

　　800

　　20

　　17.715

　　2500

　　900

　　0.2

　　0.115

　　由表2可以看到，当含铬废水与酸性废水混合的体积比为1：1时，仅仅需要投加250mg/L的石灰就可以将总铬从245mg/L降到90mg/L，而表3可以看到当总铬从245mg/L降到110mg/L时，需要投加1000mg/L硫酸亚铁即含铬废水与硫酸亚铁的体积比为1：4，而且投加600mg/L石灰。同时，将总铬从245mg/L降到20mg/L时，则需要含铬废水与酸性废水混合的体积比为1：7，且仅需要75mg/L石灰；或者投加2000mg/L的硫酸亚铁和多达900mg/L的石灰。由此，我们可以看到，当去除相同量的铬，投加硫酸亚铁所用的石灰远远多于含铬废水与酸性废水混合后的石灰用量，也就是说铁屑与酸性废水的混合能大大减少污泥量。

　　3.工程适用性探讨

　　本试验证明了铁屑与酸性废水的混合可以提高pH值，产生亚铁离子，进而大大减少石灰和硫酸亚铁的用量，从而减少电镀废水处理所产生的污泥量。但实验的作用最终还是要用于实践。现阶段，针对利用化学法处理电镀废水而产生的重金属污泥主要包括水泥固化，铁氧体固化，填海或焚烧等处置方法。但最有效经济环保的治理方法应是从源头减少污泥产生量，并使生产过程的废物实现资源化。在电镀废水处理工程中可以在酸性废水池中投入一定量的铁屑，并收集电镀废水中的酸性废水，以逆流的形式将酸性废水向上进水，并将其出水通入含铬铜镍等原水池中进行混合。从而解决污泥量大的问题，是降低电镀成本的一种有效有益的方法。

　　4结论：

　　（1）利用在酸性废水中投加铁屑的方法，使废水的pH值明显上升，且产生的亚铁离子随着水的酸度的增加而增多。而且加入铁屑后的酸性废水和含铬废水的混合对铬离子也有显著的去除作用。

　　（2）与化学法中在含铬废水中直接投加硫酸亚铁和石灰的传统工艺相比，去除相同量的铬，利用在酸性废水中投加铁屑并将其与含铬废水混合的方法可以大大减少石灰与硫酸亚铁的的使用量。

　　（3）此方法可以用于工程实际中，石灰和硫酸亚铁投加量的减少可以从源头上降低污泥量，降低废水处理成本。

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