含铬污水处理技术研究现状及发展趋势 4页

'含铬污水处理技术研究现状及发展趋势摘要：随着工业的发展，铬污染日益严重，如何合理有效地处理含铬废水已迫在眉睫。本文对国内外几种常见的含铬废水的处理技术进行了介绍，包括化电解法、吸附法、膜分离法以及生物法，同时阐述了各种处理方法的优缺点，并对含铬废水治理方法的应用前景进行了展望。关键词：含铬污水；生物法；处理技术；活性炭吸附；展望Abstract:Withthedevelopmentofindustry,thechromiumpollutionisincreasingserious,sohowtodealwithwastewatercontainingchromiumreasonablyandeffectivelyisimminent.Inthispaper,severalcommonprocessingtechnologyofchromium-containingwastewaterathomeandabroadareintroduced,includingelectrolysismethod,adsorption,membraneseparation,biologicalmethod,andexpoundstheadvantagesanddisadvantagesofvariousprocessingmethods,andthemethodsofwastewatertreatmentofchromiumapplicationforegroundisprospected.Keyword:chromiumcontainingwastwaster；biologicalmethods;processingtechnology;activatedcarbonadsorption;outlook.引言：众所周知，铬是广泛存在于环境中的元素，也是生物体所必须的微量元素。然而，作为重金属，过量则会产生严重的危害。含铬废水中铬的存在形式有Cr3+和Cr6+两种，Cr3+在动物体内的肝、肾、脾和血中不易积累，而在肺内存量较多，因此对肺有一定伤害。实验证明，Cr6+的毒性比Cr3+高100倍，可在人、鱼和植物体内积累，对人可引起肺癌、肠道疾病和贫血等[1]。其可以通过消化道、呼吸道、皮肤和粘膜侵入身体，引起恶心、呕吐、鼻炎、喉炎、皮炎等，长期作用下，可以引起贫血、肺气肿、支气管扩张等病症，严重影响并危害人类及整个自然界。鉴于铬对人体及环境的严重危害，对铬的排放做出了严格的规定。我国已把六价铬规定为实施总量控制的指标之一，并规定工业排放的废水中六价铬最高浓度为0.5mg/l,总铬的最高浓度为1.5mg/I,且不得用稀释法代替必要的处理。因此，如何经济、合理、有效的处理含铬废水是现阶段环保工作的重点，对含铬废水合理而有效的综合防治是推广“资源节约型和环境友好型”与低碳经济的重要研究课题。1.铬污染概述铬污染是环境污染的重要因素之一。铬污染存在于空气、水、食品和土壤中，环境中的铬可通过食物链的富集在植物和动物体内，最终进入人体，危害人体健康，某些六价铬的化合物被发现在体内具有致癌作用。含铬废水中铬的存在形式有Cr3+和Cr6+两种,其中以Cr6+的毒性最大,可引起肺癌、肠道疾病和贫血等。国家明文规定，六价铬规定为实施总量控制的指标之一，并规定工业排放的废水中六价铬最高浓度为0．5mg／L，总铬的最高浓度为1．5mg／L，且不得用稀释法代替必要的处理；生活饮用水中铬含量不得超过0.05mg／L。三价铬和六价铬的化合物是自然界水体中主要的存在形式,美国规定水中铬允许浓度为50ug/l.土壤中铬的含量与形成这些土壤的母石的组成有关,一般说来,土壤中铬的浓度范围从5～1500mg/L.空气中的铬主要以三价形式存在,并且含量随着地域的不同而不同,主要来源于工业污染,特别是电镀行业. 在大气中，铬的化合物主要表现为尘埃颗粒，它们最终会降落到地面上和水中。在正常环境条件下,元素Cr在大气中可稳定存在，当大气环境条件发生变化时，颗粒物表面上的重金属将会以不同的存在形态而溶出，具有潜在生态危害性[2]。土壤环境中铬的含量过高，就会对植物及其他生物造成危害[3]。铬的中毒主要是偶然吸入极限量的铬酸或铬酸盐后，引起肾脏、肝脏、神经系统和血液的广泛病变，导致死亡。2含铬废水的处理方法就目前国内外大概有以下几种对含铬废水处理的一些方法，其利弊结合，必将促使我们扬长避短，摸索出更为有效科学的方法，也让我们含铬废水的处理看到了希望。2.1生物法2.11生物法处理技术生物法处理电镀废水技术,主要依靠人工培养的功能菌,它具有静电吸附作用、酶的催化转化作用、络合作用、絮凝作用、共沉淀作用和对pH值的缓冲作用。2.12生物法的特点及发展趋势该法操作简单,设备安全可靠,排放水用于培菌及其它使用,污泥量少,污泥中金属可回收利用,实现了清洁生产,无污水和废渣排放,投资少,能耗低,运行费用少[4]。生物处理方法主要包括生物絮凝法、生物吸附法和植物整治技术。其中a.微生物絮凝法处理废水安全、方便、无毒,不产生二次污染,絮凝效果好,且微生物生长快,易于实现工业化等优点。b.生物生物吸附剂具有来源广、价格低、吸附能力强、易于分离回收重金属等特点,而且使用死的微生物作为生物源具有容易固定化,并可根据需要制成特殊的生物吸附剂并反复使用[5]。因此,生物吸附法有很好的工业应用前景。c.植物整治技术的主要特点是对重金属具有很强的耐毒性和积累能力,不同种类植物对不同重金属具有不同的吸收富集能力,而且其耐毒性也各不相同。其中凤眼莲是国际上公认和常用的一种治理污染的水生漂浮植物。虽然生物处理法目前的研究多处在实验室阶段，但随着越来越丰富、优异的菌种被培育出来并大规模投入工程应用后必将成为重要的含重金属废水处理方法.其成本低、效率高、容易操作、无二次污染等优点也将成为治理水体重金属污染研究中的一个热点。2.2膜分离法2.21膜分离法处理技术膜分离法以选择性透过膜为分离介质，当膜两侧存在某种推动力(如压力差、浓度差、电位差等)时，原料侧组分选择性透过膜，以达到分离、除去有害组分的目的。目前，工业上应用的较为成熟的工艺为电渗析、反渗透、超滤、液膜[6]。电渗析法是在直流电场作用下，以电位差为推动力，利用离子交换膜的选择透过性，从而使废水得到净化。膜分离过程作为一门新型的高分离、浓缩提纯及净化技术，在近几十年来发展迅速，已在水处理工业领域和科学研究中得到广泛的应用。2.22膜分离法的特点及发展趋势其优点鲜明:能耗低，装置规模根据处理量的要求可大可小，有较大的适应能力，而且设备简单，操作方便安全，启动快，运行可靠性高等，膜分离法可对混合物进行分离、提纯和富集。但从技术上看，从技术上看，虽然膜分离已经获得了巨大的进展，但是它毕竟还只是一门年轻的新技术，目前在技术上用于皮革废水的膜分离过程还不十分成熟，有关这方面的研究还处在探索和发展阶段，尚需科研工作者更进一步的努力。2.3活性炭吸附 2.31活性炭吸附技术活性炭是一种具有发达孔隙结构、广大比表面积和优良吸附性能的含碳物质，其具有良好的吸附性能及稳定的化学性能。可以看到活性炭处理含铬废水既有吸附作用又有还原作用，具体过程是先对吸附材料进行处理活化，然后对六价铬进行吸附，最后对吸附材料进行再生处理。通过搜集资料可知贾陈忠[7]等采用活性炭填充反应柱的方法处理含铬废水，六价铬的去除率可以达到98%。当PH=4--6时，废水中的Cr6+产易于被活性碳直接吸陈在酸性条件下，PH<3时，活性炭的碳原子能将六价铬还原为三价铬，同时，在氧气充足供应时，活性炭吸附水溶液中的氧分子、氢离子、阴离子后产生过氧化氢，三价铬难于被活性炭吸附，因此可用酸对吸附六价铬饱和的活性炭进行再生把活性炭吸附的六价铬解吸为三价铬予以回收。2.32活性炭吸附特点及发展趋势活性炭作为一种比表面积大，表面化学性质可调，孔径分布可控的吸附剂，用于吸附重金属不仅操作简单，处理效果好无二次污染，而且其来源丰富，价格低廉，易于再生而成为研究的热点[8]。但也有着再生效率低，使用寿命短，处理费用高，耗酸、耗碱等的缺陷，因此可以通过将其改性以及与其他处理方法兼并使用的方法来发挥其优势。2.4电解还原法2.41电解还原法处理技术电解还原法主要是利用阳极铁在电流的作用下产生大量的亚铁离子，同时阴极板上生成氢气，在酸性条件下，亚铁离子能够将六价铬还原成三价铬。由于废水中的氢离子不断地减少，废水的pH值会不断上升，三价铬在pH值为7.0一10.5之间时会与废水中的氢氧根结合形成比较稳定的氢氧化铬沉淀，从而能够稳定废水的pH值并且能够将铬元素从废水中分离出来[9]。2.42电解还原法特点及发展趋势电解法处理含铬废水效果稳定,操作管理简便,但需消耗电能、钢材,运转费用较高[10];另外为减少电能消耗,常把食盐加入废水中(以提高导电率,但同时也增加了水的含盐量,使废水不能循环使用；并且电解法只适用于Cr6+含量小于100mg/L的废水，否则易使铁阳极钝化，影响处理效果。因此这种方法应用其实并不广泛。3.发展趋势及展望随着国家经济的发展以及环境污染的日益恶化，处理含铬废水已经引起了国家的高度重视。健康环保、循环经济、清洁生产也越来越受到人们的关注[11]。综合上述的一些分析，未来含铬重金属废水治理将突出以下几个方面。(1).生物法处理含铬废水具有能耗少、成本低、效率高、操作简单、不产生二次污染等优点，因此具有较大的发展潜力。随着研究的深入，更多高效的六价铬还原菌会被筛选出来，加上基因工程的发展和应用，使得培育出具有高效铬还原及耐性的菌种成为可能，为生物技术用于处理含铬废水提供了有利条件。(2)国家及环保科研人生应鼓励并积极开展对含铬废水污泥中的铬金属回收利用的研究，这对节约社会资源具有很大的意义。(3).含铬废水的处理技术，除了能达到很好的处理效果外，还要来源广泛，价格低廉，降低处理成本，变废为宝，才能被广泛地推广使用。如吸附材料和微生物均来源广泛，且微生物法是治理含铬废水的高新生物技术，已实施的微生物治理工程:运行稳定，安全可靠，处 理效果好，各项技术指标均优于国家污水综合排放标准[12]。(4)含铬废水的处理技术，还必须有很强的操作性。如果一种处理技术能够高效、经济的处理废水，但操作复杂、不易控制，设计参数难以实现稳定有序，处理过程排放或产生控制范围以外的污染物，缺少安全性，那么这种处理技术也有很大的局限性。比如说吸附法，虽然吸附材料能将含铬电镀废水中的Cr6+吸附，但Cr6+并没有被降解或还原，而这种吸附过的吸附材料会给环境造成二次污染等隐患，所以如不加入有效的回收重金属等处理，此方法只是治标不治本，并不能真正有效的去解决问题。参考文献[1]孙华，李梅，刘利亚.涂镀三废处理工艺与设备.北京:化学工业出版社:工业装备与信息工程出版中心，2006.[2]EnochG.D,etal.RemovalofHeavyMetalsandSuspendedSolidsfromWastewaterfromWetlime(stone)-gypsumFlueGasDesulphuricationPlantsbyMeansofHydrophobicandhy-drophilicCrossflowMicrofil-TrationMembranes[J].JournalofMembraneScience,1994,87:191-198.[3]彭昌盛,卢寿慈,徐玉琴,等.镀废水处理过程中的二次污染[J].电镀与涂饰.2001,21(2):40~43[4]柴立元，刘恢，阂小波.改性活性污泥处理含铬废水[J].中国有色金属学报，2005(9):1458-1464.[5]徐杰明，张平，李文远.固定化细胞技术在重金属废水处理中的应用研究进展[J].环境科学与管理，2005(12):82-85.[6]刘济阳，夏明芳，张林生，等.膜分离技术处理电镀废水的研究及应用前景[J].污染防治技术，2009,22(3):65-69.[7]贾陈忠，秦巧燕，樊生才.活性炭对含铬废水的吸附处理研究[J].应用化工，2006,35(5):369一372.[8]黄伟,贾艳秋,孙盛凯.活性炭及其改性研究进展[J].化学工业与工程技术，2006,27(5):39-44.[9]周青龄，桂双林，吴菲.含铬废水处理技术现状及展望[J].能源研究与管理，2010，(2):29一33.[10]铁丽云，洪汉烈，周泳.烷基铰改性累托石对溶液中Cr6+的吸附研究[J].武汉理工大学学报，2006(1):22-26.[11]王绍文,邹元龙,杨晓莉,等.冶金工业废水处理技术及工程实例[M].北京:化学工业出版社,2008.201-202.[12]李福德.微生物治理电镀废水方法[J].电镀与精饰，2002，24(2):35-37.'