亞硫酸氫鈉還原法處理電鍍含鉻廢水淺析

周瑩雯

摘 要：主要介紹了鉻酸酐的危害以及鍍鉻工藝產生的含鉻廢水的幾種常用處理方法。在此基礎上，詳細說明了采用亞硫酸氫鈉還原法處理含六價鉻廢水的條件、工藝以及六價鉻的處理效率。從工程實際運行的角度，提出了含鉻廢水污染的源頭控制措施。

關鍵詞：電鍍；含鉻廢水；亞硫酸氫鈉還原法；六價鉻

鉻是一種微帶天藍色的銀白色金屬，具有很強的鈍化性能。鉻鍍層在大氣中很穩定，能長期保持光澤，在堿、硝酸、硫化物、碳酸鹽以及有機酸等腐蝕性介質中也非常穩定，且具有硬度高、耐磨性和耐熱性好、反光能力強等優點，常用作防護-裝飾性鍍層的外表層和功能性鍍層。

傳統鍍鉻工藝以鉻酸酐作為電鍍液的基礎，以硫酸作為催化劑，因此，生產廢水中Cr6+濃度較高。

1 鉻酸酐和六價鉻的危害

鉻酸酐即為三氧化鉻（CrO3），是暗紅色斜方晶系結晶，溶于水和醚，有毒，密度為2.7～2.8g/cm3，熔點為196℃，熔融時稍有分解。在200℃～250℃時，分解放出氧，生成介于三氧化鉻和三氧化二鉻之間的中間化合物。遇到臭氧時，能產生過氧化物。鉻酸酐還是一種強氧化劑，與有機物接觸磨擦能引進燃燒，遇到酒精、苯能發生燃燒或爆炸。

六價鉻（Cr6+）為吞入性毒物、吸入性極毒物，對環境有持久性危害。急性鉻中毒多由六價鉻化合物引起，靶器官主要是肺和皮膚。鉻化合物可致畸、致突變，六價鉻化合物具有較強的致癌性。過量的（超過10ppm）六價鉻對水生生物有致死作用。

2 幾種常用的含鉻廢水處理方法

含鉻廢水的處理方法多種多樣，近年來，通過運行實踐，證明在實際工業生產中切實可行的處理方法主要有如下幾種：（1）逆流清洗-蒸發濃縮法；（2）電解法；（3）鐵屑還原法；（4）二氧化硫還原法；（5）鋇鹽沉淀法；（6）硫酸亞鐵還原法；（7）槽內還原法；（8）離子交換法；（9）生化處理法；（10）鐵氧體法；（11）亞硫酸氫鈉還原法。

3 亞硫酸氫鈉還原法處理含六價鉻廢水的條件、工藝及處理效率

3.1 處理條件

Cr6+在酸性條件下，主要以重鉻酸根離子（Cr2O72-）的形式存在，在堿性條件下，主要以鉻酸根離子（CrO42-）的形式存在，還原成Cr3+必須在酸性條件下才能完成。在通常機械攪拌的情況下，當廢水pH≤2時，還原反應5min可以完成；pH為2.5～3時，反應時間為20min～30min；pH=4時，反應速度很慢；pH更高時，不再發生反應。

NaHSO3作為還原劑，承受水質波動沖擊能力較大，反應速率相對較快，污泥產生量較少，不會造成出水色度問題。Cr6+和HSO3-反應的理論比值是1∶3.1，實際用量通常是1∶3.5～1∶4。

3.2 處理工藝

亞硫酸氫鈉還原法處理含六價鉻廢水的工藝流程見下圖。

處理工藝流程圖

生產廢水進入廢水處理系統后，先進入調節池，通過添加H2SO4或NaOH溶液調整pH值；然后進入還原反應槽，添加NaHSO3和H2SO4，插入ORP計（酸化還原電位計），調節廢水pH值<3，設置還原電位，通過化學反應將Cr6+還原為無毒的Cr3+，反應原理如下：

反應結束后，廢水進入中和槽，添加NaOH溶液，將pH值調整到8～9之間，控制Cr3+的溶解量在0.1mg/L以下，生成沉淀物Cr（OH）3，反應原理如下：

廢水挾帶大量Cr（OH）3進入沉淀槽，經沉淀分離后，上部清水通過pH值檢測達標排放，下部污泥送入污泥干化池干化處理，外運處置。污泥干化池產生的滲出水送回調節池。

主要處理單元出水pH值建議值：還原反應槽2.5～2.7；中和槽8.5～9.0；沉淀槽6.0～9.0。

為減輕因NaHSO3過剩產生的分散效果，可添加適量的CaCl2溶液。

為確保處理系統出水水質達標，建議工程實際實施過程中采取以下措施：

（1）還原反應槽、中和槽、沉淀槽均設置pH計。

（2）采用全自動控制系統，各處理工序可根據pH計測定值自動運行，以獲得最佳處理條件；廢水中pH計、ORP計出現異常，或設備發生故障時，均可被監測到，并立即報警。

（3）設置檢測槽，沉淀槽出水在其中通過pH值檢測后，方可排放。

（4）工程設計過程中，精確計算廢水產生量，確保廢水處理系統處理能力滿足生產需要。

（5）根據系統運行情況，適時添加污泥收集裝置，提高污泥去除率。

3.3 處理效率

有關研究結果表明，在以NaHSO3為還原劑、其用量與Cr6+質量比為4∶1、廢水pH為2.2～2.6、反應時間為30min、快速攪拌的條件下，Cr6+處理效率可以達到99.99%。

4 污染源頭控制措施

根據國家相關環保政策的要求，對污染物采取源頭控制措施，減少其產生量，降低物料損失，提高企業清潔生產水平，已經成為環保領域的發展趨勢。現就電鍍行業含鉻廢水的源頭控制措施作如下簡要介紹：

4.1 通過崗前培訓、崗位實習等手段，提高操作人員的熟練程度，減少生產用水量。

4.2 提高生產用水的循環使用率，減少廢水處理排放量。

4.3 適時淘汰原料用量大、生產用水量高、污染嚴重的生產工藝，根據行業清潔生產要求，選用技術先進、生產清潔的工藝、設備。

5 結束語

采用亞硫酸氫鈉還原法處理含六價鉻廢水，設備裝置可簡可繁，只要嚴格控制反應條件，就能做到生產廢水達標排放。有條件的企業可以實現全過程自動化控制，在減少系統運行管理人員、降低處理藥劑消耗量、保證各處理設施出水水質等方面有積極作用。

參考文獻

[1]張允誠、胡如南、向榮，電鍍手冊，第3版

[2]夏清，化學還原法處理含鉻廢水工藝條件研究，無機鹽工業，2003年5月第35卷第3期