CN109081518B - 一种处理水中六价铬污染的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种处理水中六价铬污染的方法，包括以下步骤：将含六价铬的废水均质、酸化后加入由硫酸亚铁、聚磷氯化铁与尿素组成的还原剂进行氧化还原反应；将氧化还原反应液加碱后进行絮凝沉淀反应，絮凝沉淀后的上清液进入生物反应池，在生物反应池内麦饭石粉、木质素粉和活性污泥的作用下发生生物反应，得到处理好的废水。本发明的处理方法能够使处理后废水中的各项理化指标达到排放标准，且有效降低了COD、BOD、SS及六价铬离子含量；本发明处理工艺简单，用药量少，处理效果良好，性能稳定，出水水质好，具有很好应用前景。
Description
技术领域
本发明属于污水处理技术领域，具体涉及一种处理水中六价铬污染的方 法。
背景技术
铬通常以三价或六价的化合物形式存在于环境中，含铬化合物的价态决定 了它的毒性，一般认为六价铬的毒性是三价铬的500倍。含六价铬的废水一般 采用生物法进行处理，生物法虽然具有反应温和、能耗低、对环境影响小等优 点，但是含铬废水一般来源于化工企业，这类废水中污染物成分复杂，而生物 处理法一般是针对六价铬离子的去除培养专用生物菌，这类菌株虽然对六价铬 离子的去除效果好，但是对其他污染物的去除效果有限，此外，当六价铬离子 或其他污染物的浓度较高时，还会对生物菌产生冲击，导致其死亡，进而影响 处理效果。
另外，许多研究表明，采用生物法处理时，在细胞代谢物和小分子有机物 存在的情况下，六价铬还原产物并不全以氢氧化物沉淀的形式从水中去除，而 是大部分以有机络合物的形式残留在水中。由于有机络合铬具有很强的迁移 性，当它在环境中迁移的时候，又会在二氧化锰等氧化态物质的作用下被细菌 氧化成六价铬，从而造成二次污染。因此，很有必要开发出一种新的处理工艺， 以解决生物法处理的弊端。
发明内容
本发明提供了一种处理水中六价铬污染的方法，解决了现有技术中常用的 生物法处理六价铬污染废水处理效果不理想的问题。
本发明提供了一种处理水中六价铬污染的方法，包括以下步骤：
步骤1，将含六价铬的废水排入调节池，并对池水进行搅拌，使其水质均 匀，得到待处理含六价铬废水；
步骤2，将待处理含六价铬废水排入酸化池，并往酸化池中加酸，调节体 系pH值为2.5-3.0；
步骤3，往酸化池中加入还原剂进行氧化还原反应，且还原剂与六价铬离 子的质量比为5-8：1，氧化还原反应时间为1-2h；
其中，所述还原剂由硫酸亚铁、聚磷氯化铁与尿素按照3：0.5：1的质量 比混合而成；
步骤4，将酸化池中反应完毕后的废水排入中和池内，往中和池内加碱， 调节体系pH值为7.5-8.5；
步骤5，将中和池内pH值为7.5-8.5的废水排入絮凝沉淀池，往絮凝沉淀 池内加入无机絮凝剂，并以200-250r/min的速度搅拌30-60min，搅拌完毕后静 置1-2h，然后排出上清液；
其中，所述无机絮凝剂的投加量为每吨废水中投加1-3kg；
步骤6，往生物反应池内投加麦饭石粉和木质素粉，其中，麦饭石粉、木 质素粉和活性污泥的质量比为3：1：100，投加完毕后运行7-10天，然后将步 骤5中上清液送入生物反应池；设置生物反应池内COD容积负荷为 3.0-5.0kgCOD/(m3·d)，DO浓度为3-5mg/L，HRT为6-8h，反应完毕得到生 物反应池出水。
优选的，所述步骤2中所加酸为稀硫酸或稀盐酸。
优选的，所述步骤4中所加碱为氢氧化钠或生石灰。
优选的，所述无机絮凝剂为聚合氯化铝、聚合硫酸铁或聚合氯化铝铁。
优选的，所述步骤6中麦饭石粉和木质素粉的粒径均为100-200μm。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明首先将含六价铬污染的废水进行氧化还原处理，将废水中的六价铬 离子还原成三价，然后再进行絮凝反应，将三价铬离子沉淀后从废水中除去； 废水中没有被还原的少量六价铬离子在生物反应池内微生物的作用下被进一 步处理，使出水得到进一步的纯化，从而实现达标排放。
本发明中，采用硫酸亚铁、聚磷氯化铁与尿素复配而成的还原剂对六价铬 离子进行还原，聚磷氯化铁本身不参与氧化还原反应，但是其结构中含有的 PO4 3-能够在Cr6+和Fe2 +之间架桥，形成网络结构，并将尿素分子结合在网络结 构之间，从而能够高效的利用Fe2+和尿素对Cr6+进行还原，且硫酸亚铁和尿素 还能够发生协同增效作用，提高还原反应的效率，从而减少了还原剂的用量， 避免了大量铁泥的产生。
此外，聚磷氯化铁的作用相当于催化剂，其能够促进氧化还原反应的进行， 但是在反应过程中其性质不发生改变，氧化还原反应完毕后其随出水最终进入 絮凝沉淀池，在碱性条件下，其能够和絮凝沉淀池内投加的絮凝剂共同发挥絮 凝作用，将三价铬离子沉淀。
生物反应池内投加麦饭石粉和木质素粉可以加速好氧生化池内氧化分解 的速度，提高氧的传递效率，刺激好氧微生物种群的迅速增殖，经处理的活性 污泥中，好氧细菌是普通活性污泥的三倍，因此能够高效的处理废水中的六价 铬离子以及其他污染物。
本发明的处理方法对六价铬污染废水中的各项指标均有显著处理效果，能 够使处理后废水中的各项理化指标达到排放标准，且有效降低了COD、BOD、 SS及六价铬离子及其他重金属离子的含量。
本发明处理工艺简单，用药量少，铁泥产生量也少，处理效果良好，性能 稳定，出水水质好，具有广泛应用前景。
具体实施方式
为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案能予以实施，下面结 合具体实施例对本发明作进一步说明，但所举实施例不作为对本发明的限定。
下述各实施例中所述实验方法和检测方法，如无特殊说明，均为常规方法； 所述试剂和材料，如无特殊说明，均可在市场上购买得到。
实施例1
一种处理水中六价铬污染的方法，包括以下步骤：
步骤1，将含六价铬的废水排入调节池，并对池水进行搅拌，使其水质均匀， 得到待处理含六价铬废水；
步骤2，将待处理含六价铬废水排入酸化池，并往酸化池中加稀盐酸，调 节体系pH值为2.5；
步骤3，往酸化池中加入还原剂进行氧化还原反应，且还原剂与六价铬离 子的质量比例为6：1，氧化还原反应时间为1.5h；
其中，还原剂由硫酸亚铁、聚磷氯化铁与尿素按照3：0.5：1的质量比混 合而成；
步骤4，将酸化池中反应完毕后的废水排入中和池内，往中和池内加氢氧 化钠，调节体系pH值为7.5；
步骤5，将中和池内pH值为7.5的废水排入絮凝沉淀池，往絮凝沉淀池内 加入聚合氯化铝，并以200r/min的速度搅拌60min，搅拌完毕后静置1h，然后 排出上清液；
其中，聚合氯化铝的投加量为每吨废水中投加1kg；
步骤6，往生物反应池内投加麦饭石粉和木质素粉，其中，麦饭石粉、木 质素粉和活性污泥的质量比为3：1：100，投加完毕后运行7-10天，然后将步 骤5中上清液送入生物反应池；设置生物反应池内COD容积负荷为4.0kgCOD/ (m3·d)，DO浓度为5mg/L，HRT为8h，反应完毕得到生物反应池出水。
实施例2
一种处理水中六价铬污染的方法，包括以下步骤：
步骤1，将含六价铬的废水排入调节池，并对池水进行搅拌，使其水质均匀， 得到待处理含六价铬废水；
步骤2，将待处理含六价铬废水排入酸化池，并往酸化池中加稀硫酸，调 节体系pH值为3.0；
步骤3，往酸化池中加入还原剂进行氧化还原反应，且还原剂与六价铬离 子的质量比例为8：1，氧化还原反应时间为1h；
其中，所述还原剂由硫酸亚铁、聚磷氯化铁与尿素按照3：0.5：1的质量 比混合而成；
步骤4，将酸化池中反应完毕后的废水排入中和池内，往中和池内加氢氧 化钠，调节体系pH值为8.5；
步骤5，将中和池内pH值为8.5的废水排入絮凝沉淀池，往絮凝沉淀池内 加入聚合硫酸铁，并以250r/min的速度搅拌30min，搅拌完毕后静置2h，然后 排出上清液；
其中，聚合硫酸铁的投加量为每吨废水中投加2kg；
步骤6，往生物反应池内投加麦饭石粉和木质素粉，其中，麦饭石粉、木 质素粉和活性污泥的质量比为3：1：100，投加完毕后运行7-10天，然后将步 骤5中上清液送入生物反应池；设置生物反应池内COD容积负荷为5.0kgCOD/ (m3·d)，DO浓度为3mg/L，HRT为7h，反应完毕得到生物反应池出水。
实施例3
一种处理水中六价铬污染的方法，包括以下步骤：
步骤1，将含六价铬的废水排入调节池，并对池水进行搅拌，使其水质均 匀，得到待处理含六价铬废水；
步骤2，将待处理含六价铬废水排入酸化池，并往酸化池中加稀硫酸，调 节体系pH值为2.8；
步骤3，往酸化池中加入还原剂进行氧化还原反应，且还原剂与六价铬离 子的质量比例为5：1，氧化还原反应时间为2h；
其中，所述还原剂由硫酸亚铁、聚磷氯化铁与尿素按照3：0.5：1的质量 比混合而成；
步骤4，将酸化池中反应完毕后的废水排入中和池内，往中和池内加生石 灰，调节体系pH值为8.0；
步骤5，将中和池内pH值为8.0的废水排入絮凝沉淀池，往絮凝沉淀池内 加入聚合氯化铝铁，并以220r/min的速度搅拌40min，搅拌完毕后静置1.5h， 然后排出上清液；
其中，聚合氯化铝铁的投加量为每吨废水中投加3kg；
步骤6，往生物反应池内投加麦饭石粉和木质素粉，其中，麦饭石粉、木 质素粉和活性污泥的质量比为3：1：100，投加完毕后运行7-10天，然后将步 骤5中上清液送入生物反应池；设置生物反应池内COD容积负荷为3.0kgCOD/ (m3·d)，DO浓度为4mg/L，HRT为6h，反应完毕得到生物反应池出水。
需要说明的是，步骤6中麦饭石粉和木质素粉的粒径均为100-200μm。
为了进一步说明效果，本发明还设置了对比例，具体如下：
对比例1
水中六价铬污染的处理方法和实施例1完全相同，不同之处在于对比例1 的步骤2中，还原剂仅用了硫酸亚铁。
对比例2
水中六价铬污染的处理方法和实施例1完全相同，不同之处在于对比例1 的步骤2中，还原剂由硫酸亚铁和尿素按照3：1的质量比混合而成。
对比例3
水中六价铬污染的处理方法和实施例1完全相同，不同之处在于对比例1 的步骤6中，仅仅采用好氧活性污泥对步骤5中上清液进行处理。
对比例4
水中六价铬污染的处理方法和实施例1完全相同，不同之处在于对比例1 的步骤2中，还原剂仅用了硫酸亚铁，且步骤6中，仅仅采用好氧活性污泥对 步骤5中上清液进行处理。
实施例1-3和对比例1-4中的含六价铬污染的废水均收集于陕西省某电镀 企业的钝化处理工序，六价铬是电镀工业中最严重、最难处理主要污染源之一， 实施例1-3对该企业六价铬污染废水均有较好的处理效果，具体实验结果见表 1-2。
表1氧化还原反应完毕后出水中各污染物指标
从表1可以看出，在酸性条件下，实施例1-3中的氧化还原步骤对COD、 BOD、Cu2+、Ni2+、Zn2+的处理效果有限，经过氧化还原步骤处理后，上述指 标仅有少量降低；但是本发明的氧化还原反应对Cr6+的去除效果显著，经过处 理后，Cr6+的浓度由原水中的184mg/L降低到10mg/L左右，Cr6+基本上被还原 成Cr3+；
对比例1中还原剂只用到硫酸亚铁，其还原速率慢，且还原能力不及实施 例1-3的强，所以在相同的处理条件下，其处理效果有限，且还原速率较慢， 1.5h的反应时间不足以将Cr6+全部还原成Cr3+；
对比例2中还原剂用到了硫酸亚铁和尿素，还原效果较对比例1强，但是 还原速率不及实施例1-3，所以在1.5h的反应时间内不能将Cr6+全部还原成 Cr3+；
对比例3的还原效果和实施例1相当，对比例4的还原效果和对比例1相 当，同时，对比例1-4对其他指标的处理效果很实施例1-3相当。
表2生物反应池出水中各污染物指标
从表2可以看出，经过生物反应池处理后，实施例1-3中COD、BOD、 Cu2+、Ni2+、Zn2+的处理效果均良好，能够达标排放，这是因此在絮凝沉淀池 内，Cu2+、Ni2+大部分均在碱性条件下沉淀除去，Cr3+也能在絮凝沉淀池内沉淀 除去，剩余的重金属离子以及COD、BOD能够在生物反应池进一步得到处理， 从而使最终出水达标排放。
对比例3和对比例4中均采用普通活性污泥进行处理，因此其处理效果不 及实施例1，处理完毕后出水中各项指标均较实施例1-3的大。
上述结果充分表明本发明处理工艺简单，用药量少，处理效果良好，性能 稳定，出水水质好，具有广泛应用前景。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基 本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要 求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发 明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及 其等同技术的范围之内也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (2)
1.一种处理水中六价铬污染的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，将含六价铬的废水排入调节池，并对池水进行搅拌，使其水质均匀，得到待处理含六价铬废水；
步骤2，将待处理含六价铬废水排入酸化池，并往酸化池中加酸，调节体系pH值为2.5-3.0；所加酸为稀硫酸或稀盐酸；
步骤3，往酸化池中加入还原剂进行氧化还原反应，且还原剂与六价铬离子的质量比为5-8：1，氧化还原反应时间为1-2h；
其中，所述还原剂由硫酸亚铁、聚磷氯化铁与尿素按照3：0.5：1的质量比混合而成；
步骤4，将酸化池中反应完毕后的废水排入中和池内，往中和池内加碱，调节体系pH值为7.5-8.5；所加碱为氢氧化钠或生石灰；
步骤5，将中和池内pH值为7.5-8.5的废水排入絮凝沉淀池，往絮凝沉淀池内加入无机絮凝剂，并以200-250r/min的速度搅拌30-60min，搅拌完毕后静置1-2h，然后排出上清液；所述无机絮凝剂为聚合氯化铝、聚合硫酸铁或聚合氯化铝铁；
其中，所述无机絮凝剂的投加量为每吨废水中投加1-3kg；
步骤6，往生物反应池内投加麦饭石粉和木质素粉，其中，麦饭石粉、木质素粉和活性污泥的质量比为3：1：100，投加完毕后运行7-10天，然后将步骤5中上清液送入生物反应池；设置生物反应池内COD容积负荷为3.0-5.0kgCOD/(m3·d)，DO浓度为3-5mg/L，HRT为6-8h，反应完毕得到生物反应池出水。
2.根据权利要求1所述的处理水中六价铬污染的方法，其特征在于，所述步骤6中麦饭石粉和木质素粉的粒径均为100-200μm。
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