[发明专利]含六价铬废水的处理工艺方法

说明书

技术领域

本发明涉及废水处理领域，特别设计一种含六价铬废水的处理工艺方法。

背景技术

随着社会经济的迅速发展，工业废水的排放量逐年增高。在工业废水中重金属废水占有相当大的比例，如电镀、冶金、化工、电子、矿山等许多工业过程中都会产生含镍、铬、铜、铅、镉等重金属离子的废水。就有色金属行业来说，有色金属工业废水年排污量约7亿吨，其中铜、铅、锌、铝、镍等五种有色金属排放废水约占80％以上，经处理回用后约有2.7亿吨以上的废水排入环境，造成污染。据统计，全国27主要河流，大多数被严重污染，有些河流中含酚，汞普遍超过指标数倍，乃至数十倍，使许多盛产鱼虾的河流的鱼产量大幅度下降。水质污染，加剧了北方缺水地区的水源紧张程度。南方由于大量工厂没有节制的排放重金属废水，也导致了水质的严重污染，造成长江流域的水的污染。

近年来，关于重金属污染事件屡见不鲜：2008年，我国相继发生了贵州独山县、湖南辰溪县、广西河池、云南阳宗海、河南大沙河等5起砷污染事件，2009年8月份以来，又发生了陕西凤翔儿童血铅超标、湖南浏阳镉污染及山东临沂砷污染事件。

由于重金属不能分解和破坏，易参与到食物链的循环中，并最终在生物体内富集，破坏正常生理代谢活动，将会对生物和人体健康构成严重威胁。由此可见，对含重金属废水的治理刻不容缓，国家对此也给予了高度重视，各省陆续开展了关于重金属污染的整治工作，在此关键时刻，研究、开发高效低成本的含重金属废水处理技术，减轻含重金属废水对环境的污染具有重大的社会、经济和环境意义。

目前已开发应用的废水处理方法主要有化学法、物理化学法和生物法，包括化学沉淀、电解、吸附交换、膜分离、生物絮凝、生物吸附、植物整治等方法。具体如下：

第一化学法：化学法主要包括化学沉淀法和电解法，主要适用于含较高浓度重金属离子废水的处理。

(1)化学沉淀法：化学沉淀法是向含重金属废水中加入氢氧化物、硫化物、碳酸化物及磷酸化物等，通过化学反应使废水中呈溶解状态的重金属离子转变为不溶于水的重金属化合物，通过过滤和分离使沉淀物从水溶液中去除，根据所加沉淀剂的不同化学沉淀法又分为中和沉淀法、硫化物沉淀法、铁氧体共沉淀法。这三种方法中硫化物沉淀法产生的废渣相对较少，但硫化物价格较贵，产生的H₂S气体也会污染环境。铁氧体沉淀法在操作过程中需要加热，耗能较高，且不能单独回收有用金属。

化学沉淀法工艺简单、操作方便、经济实用，是目前工业生产中一种主要的处理重金属废水的方法之一。但由于受沉淀剂和环境条件的影响，出水浓度往往达不到排放标准，需作进一步处理。化学沉淀法处理后会产生大量的重金属污泥，必须将其妥善的处置，否则会产生严重的二次污染，难以达到绿色环保的要求。如工业废水含0.1g/L的Cu²⁺、Cd²⁺、或Hg²⁺能分别产生10倍、9倍、和5倍重金属盐含量的污泥；如处理1kg铬酸盐，则会产生6kg污泥。在采用石灰做沉淀剂时，不适合处理废水量大、重金属离子浓度低的废水。

(2)电解法：电解法是利用电极与重金属离子发生电化学作用而消除其毒性的方法。电解法主要适用于较高浓度重金属废水的处理。电解法是一种比较成熟的处理技术，能减少污泥的生成量，且能回收Cu、Ag、Cd等金属，已应用于废水的治理。采用电解法处理重金属废水耗电量大，投资成本较高，不适用于低浓度重金属废水，一般经浓缩后再电解经济效益较好。

第二：物理化学法：物理化学法主要包括吸附法、吸附交换法和膜分离技术，适用于含较低浓度重金属离子废水的处理。

(1)吸附法：吸附法实质上是依靠吸附剂活性表面对重金属离子的吸引而去除重金属离子。吸附剂种类很多，最常见的是活性炭。活性炭可以同时吸附多种重金属离子，其特点是：吸附容量大，但价贵，使用寿命短，须再生，操作费用高。

在我国，利用丰富的硅藻土资源研究出处理Cu²⁺、Zn²⁺效果较好的吸附剂，日本利用天然沸石资源，如丝光沸石、斜发沸石、膨润土等制重金属离子吸附剂的研究。美国利用废粘土制备重金属离子吸附剂的专利。自然资源制备吸附剂，原料来源广，制造容易、价廉，但吸附剂使用寿命短，重金属吸附饱和后再生困难，难以回收重金属资源。

(2)吸附交换法：吸附交换法在吸附交换器中进行，是利用重金属废水通过吸附交换树脂时与吸附交换树脂上的某个基团发生置换反应的原理，使废水中重金属浓度逐渐降低，最终达到去除水中重金属离子的目的。