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我國含鉻廢水治理技術(shù)的發(fā)展與現(xiàn)狀
我國含鉻廢水治理技術(shù)的發(fā)展與現(xiàn)狀
眾所周知,幾乎所有的電鍍廠點都有鍍鉻生產(chǎn),而且其它鍍種的鍍前、鍍后處理還需要使用鉻鹽。電鍍工震動喂料機業(yè)中含鉻廢水數(shù)量之大,可以預見。因此,電鍍含鉻廢水治理技術(shù)已引起人們極大之關注。我國對含鉻廢水的處理也經(jīng)過了幾個發(fā)展階段。本文擬對我國電鍍含鉻廢水治理技術(shù)的發(fā)展概況與現(xiàn)狀作回顧綜述,以利于技術(shù)的進一步發(fā)展和完善,也給正在考慮選擇處理方法的一些電鍍廠提供參考。
60年代,國內(nèi)曾有少數(shù)電鍍廠用硫酸亞鐵——石灰法處理鍍鉻廢水,該方法雖然能消除Cr6+的污染,但污泥量大而又沒有出路,只好棄用。其后的BaCrO4沉淀法,又因收集困難,不能回用,且所用鋇鹽會引起二次污染,而沒有推廣。鐵氧體法及鉻黃法,因制得產(chǎn)品化學成份難以穩(wěn)定,產(chǎn)品輥式破碎機制造過程復雜、產(chǎn)量太小和沒有銷路,應用這兩種技術(shù)的廠不多。
70年代初期,有人使用了活性炭吸附、電解還原等方法處理含鉻廢水。但是電解法產(chǎn)生含F(xiàn)e、Cr的污泥,且有設備易受嚴重腐蝕、耗電量多、處理效果不穩(wěn)定等缺點,即使已經(jīng)投產(chǎn)的工廠也只得放棄不用。隨后,有報導介紹以水同步碎石封層機合肼在鍍鉻后設槽直接還原的方法,以為還原后即可排放,但實際上,對三價鉻及水合肼還需要處理,加上對水合肼降解規(guī)律的認識不夠,以致使用不久即便停用。活性炭吸附法或以活性洗滌劑脫附的方法,均曾在行業(yè)內(nèi)進行模擬試驗,也因吸收效果不佳和脫附后的收集問題,沒能推廣。至于槽邊電解回收法,雖有回收意義,但實效不大而且耗電量大,也不理想。
1973年,我國第一次環(huán)境保護工作會議召開,有關部輕型輸送機門參照了國外環(huán)保部門的一些法令,制訂并頒布了試行的工業(yè)廢水排放標準,促使電鍍界對含鉻廢水的處理技術(shù)的認真研究、開發(fā)和推廣應用。當時雖然知道發(fā)達國家以采用傳統(tǒng)的化學法為治理含鉻廢水的主要手段,但鑒于我國60年代的治理經(jīng)驗,即電鍍污泥難于妥善處理,加上認為傳統(tǒng)的化學法一般都不能回收資源,因此國內(nèi)一些科研機構(gòu)都極力探討新方法,尤其著重研究既能回收化工原料又能使水循環(huán)利用的閉路循環(huán)治理技術(shù)。
1974年,離子交換樹脂處理鍍鉻廢水方法研究成功,1976年后在工業(yè)上大量推廣應用。70年代末期研究成功鈦質(zhì)薄膜蒸發(fā)器,用以濃縮回收鍍鉻等電鍍廢液。80年代初,又發(fā)展了形形式式的逆流漂洗技術(shù)。此后,一些設計部門便為工廠設計了不少“逆流漂洗——蒸發(fā)濃縮—SZZ自定中心振動篩—離子交換”組合治理技術(shù)的設備。有幾家工廠還將洗脫液送鍍槽回用,同時處理后的水可循環(huán)利用。當時被認為是電鍍廢水處理技術(shù)的一大突破,一下子壓倒了傳統(tǒng)的化學法和當時在中國比較盛行的電解還原法。據(jù)不完全統(tǒng)計,在1976年~1981年,僅上海市就有100 多家工廠采用了這種方法。
離子交換法1974年研究成功,1976年便開始大量推廣應用,前后僅兩年時間,顯然來自生產(chǎn)單位的實踐經(jīng)驗不多。經(jīng)過幾年的實踐后,離子交換法暴露了不少弱點,例如投資大,需要一次性投資5~10萬元,操作管理要求嚴格等。最大的問題是回收的鉻酸中含過多的CI-及,大多數(shù)工廠都難以直接送電鍍槽回用。即使以電解法清除CI-,用鋇鹽法沉淀除去,仍然不能直接回用。后來也曾在行業(yè)中推廣過如下的方法即采用離子交換法處理,以732型陽離子交換樹脂凈化回收液中Cr3+、Fe3+等陽離子,加上膜蒸發(fā)器濃縮,電解脫氯,BaCO3沉淀,期望直接回用與零排放一起實現(xiàn)。但這一方法,經(jīng)同行業(yè)大面積實踐,證實并未能實現(xiàn)直接回用及零排放,也未體現(xiàn)出經(jīng)濟效益。一般都多認為:僅僅依靠離子交換樹脂一種板鏈輸送線技術(shù)來處理鍍鉻廢水,在經(jīng)濟上是不上算的,處理1噸廢水費用已由原來的1元錢左右上升至2~3元錢,遠遠超過了它回收下來的化工原料的價值。認為離子交換樹脂的治理作用,“被不適當?shù)刈髁丝浯罅恕薄?
當然,離子交換法的治理作用是不能完全否定的,譬如在回收富集貴金屬廢水方面,它仍然是最經(jīng)濟的方微型螺旋喂料機法。對一些含有絡合劑不適宜化學沉淀處理的廢水,它也仍然不失為一種好方法。
在電鍍生產(chǎn)中,鍍件漂洗水量愈大則后面的廢水處理設備愈龐大,所以我國80年代初就開始改進鍍件的漂洗方式,采取提高清洗水溫度,向回收槽中添加表面活性劑以增強脫附效破碎機果等辦法,還采用了種種形式的逆流漂洗以減少污染物帶出量,大幅度節(jié)約漂洗水,減少廢水處理的投資,被認為是經(jīng)濟的治理技術(shù)。
除了間歇式及連續(xù)式逆流漂洗外,又發(fā)展了一種“反噴淋逆流漂洗”工藝。其特點是在鍍槽后端及各級回收槽上都設置噴霧淋洗裝置,采用自控元件使這些裝置與自動電鍍生產(chǎn)線的運轉(zhuǎn)程序同步。反擊破碎機每當鍍件提出液面時,用后一級漂洗槽中濃度較稀的廢液過噴前一級槽中的鍍件,只在終端補充純水。采用這種方式最理想的結(jié)果是可節(jié)約水94%左右。正因為此項技術(shù)效果顯著,使國內(nèi)一些電鍍與環(huán)保工作者不約而同地走向為另一個極端:認為在電鍍生產(chǎn)過程中,只要盡量壓縮清洗水量,使清洗水量與鍍液蒸發(fā)量之間實現(xiàn)平衡,就可以達到封閉循環(huán)的目的,認為這已成為“無排放”電鍍生產(chǎn)線。有人還詳盡推導了清洗水濃度變化和計算公式??上?,這只是電鍍與環(huán)保工作者的一種理想而已。
首先,在電鍍生產(chǎn)過程中,從前道工序帶入的雜質(zhì),溶解鍍件和鍍層所引入的雜質(zhì),電極材料、掛具、夾具材料的溶解,以及清洗水中的雜質(zhì)帶入等雜質(zhì)積累是絕對的,不可避免的。這些雜質(zhì)對電鍍工藝和鍍層質(zhì)量又是極端有害的,必需加以去除。假使無排放,那么這些雜質(zhì)到哪里去了呢?對鍍鉻來說,積累的可用BaCO3去除,Cl-用電解法脫除,但積累的振動給料機Fe3+、Cu2+、等就必須用樹脂交換法才能處理掉。普通離子交換樹脂經(jīng)受不住濃度大于130g/L的H2CrO4的氧化,故只能經(jīng)常采用稀釋法處理,使H2CrO4濃度低于130g/L。多出來的這部分廢液怎辦?樹脂上再生下來的廢液和BaSO4廢渣又怎辦?即使后來南京樹脂廠研制成功了一種能耐強氧化性的離子交換樹脂,但是能否經(jīng)受住生產(chǎn)考驗,尚需通過應用證實。
其次,電鍍過程中鍍液慣性電機蒸發(fā)損失量很少,如強制維持平衡是無法持續(xù)操作的。在蒸發(fā)率沒能超過帶出率的情況下,清洗線就得設置數(shù)量多到不切實際的清洗槽。而且,經(jīng)過一定時間,鍍液就會因雜質(zhì)積累而受到污染。
總之,電磁振動器就目前國內(nèi)的實際情況,要想把電鍍廢水全部消化于電鍍生產(chǎn)工藝過程中,還存在著許多難以解決的技術(shù)問題。
比較離子交換與自然封閉循環(huán)法,用于鍍鉻液及鋅鈍化液的回收凈化,尚有許多問題需要解決。這兩種技術(shù)推廣“熱”之所以“降溫”,其根本原因是電鍍過程中的雜質(zhì)積累問題。我們既沒有解決雜質(zhì)的方法,又想同時實現(xiàn)水與化工原料的回用,把理想當做現(xiàn)實,顯然是行不通的??磥砦覀儜孺湺份斔蜋C重點試驗,等取得較為豐富的實踐經(jīng)驗后才再作大面積推廣。而報道新技術(shù),也應注意報導正反兩方面的經(jīng)驗,報道先進技術(shù)的優(yōu)點之同時,更應真實地報道其不足之處,這才是科學的態(tài)度,才能減少盲目性,免去不必要的損失。
20年來,我國對含鉻廢水的治理,先后出現(xiàn)了10多種治理技術(shù),但多在經(jīng)驗不足的條件下,倉卒間就大量推廣應用,結(jié)果出現(xiàn)反復。這些經(jīng)驗教訓,應引鵝卵石破碎機起重視。
由于國家對環(huán)保的要求越來越嚴格,含鉻廢水的治理可采取化學法與逆流漂洗結(jié)合的方法進行。在化學法處理中,固液分離是關鍵也是難題。目前大多數(shù)工廠為減少沉淀污泥,已較少采用FeSO4還原,而大多數(shù)采用Na2SO3、Na2S2O5及N砂石料篩分設備a2S2O4類作還原劑。還原后產(chǎn)生的Cr3+用稀NaOH調(diào)pH至8.5~9.5范圍,使生成Cr(OH)3沉淀,然后進行固液分離過濾。
我國對固液分離技術(shù),采用過氣浮法,并有矩形、圓形等多種形式的氣浮設備供應。氣浮法的缺點是能耗大,有些工廠還發(fā)現(xiàn)氣浮法不適于含表面活性劑較多的廢水處理(有些工廠為使鍍件所帶出廢液少,向回收槽里加入了表面活性劑促使廢鉻酸脫附)。因此最近不少工廠又傾向于采用“快速砂濾——斜管沉淀”法。為了解決砂濾層中過濾污泥堵塞的問題,上海研究成功了幾種連續(xù)砂濾囂,它能連續(xù)清洗砂中的污物,使砂床始終保持通暢,保證連續(xù)運行。有些工廠還采用了PE管過濾囂,使水中固體懸浮物進一步降低。由于PE管在過濾中易堵塞,使用時間不長就得用壓縮空氣或清水反沖,不僅增加了操作難度還降低了工作效率。所以,PE管式過濾機對連續(xù)處理含固體懸浮物較少的電鍍?nèi)芤盒Ч泻?,但對過濾固體懸浮物較多的Cr(OH)3廢水,效果是不理想的。
我國的過濾機設備通過引進、消化、吸收,過濾機的性能已有所提高。盡管各種形式的固液分離設備層出不窮,但是效果仍未達到十分理想的狀態(tài)。筆者認為除過濾設備性能因素外,主要是鉻鹽的化學性質(zhì)所決定的。
大家知道,Cr(OH)3沉淀具有兩性,既能溶于酸又能溶于堿。如果堿用量不足,反應不完全,難以將三價鉻沉淀完全。若堿用量不足,又會使Cr(OH)3溶解成。而我們對堿的加入量,大都憑經(jīng)驗加入,這就難免出現(xiàn)過量或不夠的問題??梢岳孟“彼嫦aOH調(diào)pH值,因為弱堿稀氨水是不會溶解Cr(OH)3沉淀的。這個方法已用于含鉻廢水的治理,并申請了中國專利。
Cr(OH)3沉淀本身細小并容易形成膠體,尤其是凈化還原槽中,Cr6+含量過高或NaHSO3與Cr6+投料比太大(超過4~5以上),均會造成Cr(OH)3不易沉淀的現(xiàn)象,若比值高于或等于8,易生成鉻合離子〔Cr2(OH)2(SO3)3〕2-,這時加NaOH也不易生成沉淀。
加堿沉淀完Cr3+后,溶液呈堿性,其pH=8.5~9.5,在過濾過程中,若溶液中Na2SO3還原劑不足,則Cr(OH)3容易被空氣重新氧化成。以上原因均會造成含鉻廢水治理不達標。
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