污水处理中六价铬的去除技术与方法

污水处理中六价铬的去除技术与方法

引言

六价铬(Cr(VI))是工业废水中常见的有毒重金属污染物，主要来源于电镀、制革、印染、金属加工等工业过程。由于六价铬具有高毒性、致癌性及易迁移性，对生态环境和人类健康构成严重威胁。因此，研究高效、经济的六价铬去除技术对水环境保护具有重要意义。

与三价铬相比，六价铬具有：

1. 高毒性：六价铬具有强氧化性，可通过皮肤接触、吸入或摄入进入人体，导致DNA损伤，具有致癌性
2. 高溶解性：在自然环境中以CrO???或HCrO??阴离子形式存在，水溶性极强
3. 高迁移性：不易被土壤颗粒吸附，容易在环境中扩散
    根据《污水综合排放标准》(GB 8978-1996)，总铬最高允许排放浓度为1.5mg/L，六价铬为0.5mg/L。
本文将系统介绍污水处理中六价铬的主要去除方法及其原理、优缺点和应用现状。

一、六价铬的主要去除技术

1. 化学还原沉淀法
原理：先将六价铬还原为毒性较低的三价铬，再通过调节pH使三价铬形成氢氧化物沉淀。
常用还原剂：
㈠硫酸亚铁(FeSO?)：经济实用，但污泥产生量大
化学方程式：
  H?Cr?O? + 6FeSO? + 6H?SO? → Cr?(SO?)? + 3Fe?(SO?)? + 7H?O
㈡亚硫酸钠(Na?SO?)：反应速度快，但需控制pH在2-3化学方程式
  2H?CrO? + 3Na?SO? + 3H?SO? → Cr?(SO?)? + 3Na?SO? + 5H?O
㈢零价铁(Fe?)：兼具还原和絮凝作用
化学方程式
  Cr?O??? + 14H? + 6Fe? → 2Cr?? + 6Fe?? + 7H?O
 操作要点：
1. 控制ORP(氧化还原电位)在200-250mV(使用亚硫酸盐时)
2. 还原阶段pH控制在2-3，反应时间约30分钟
3. 沉淀阶段调节pH至8-9，可加入PAC等絮凝剂提高沉降效果
2. 吸附法
常用吸附材料：

影响因素：●pH值(最佳范围通常为2-4)
●吸附剂投加量
●接触时间(通常需要30-120分钟)
●温度(多数为放热过程)
3. 离子交换法
适用条件：适用于低浓度(＜100mg/L)六价铬废水处理
树脂类型：
●强碱型阴离子交换树脂(如201×7)
●螯合树脂(对Cr(VI)有选择性)
工艺流程：
进水→过滤→离子交换柱→再生液处理→出水
再生方式：
●NaOH溶液(5-10%)再生
●NaCl溶液(10%)再生
4. 膜分离技术
常用膜工艺：
●反渗透(RO)：去除率＞95%，但能耗高
●纳滤(NF)：对二价离子有较好截留效果
●电渗析(EDI)：适合高盐度废水
优缺点：
●优点：出水水质好，可回收铬资源
●缺点：膜污染严重，运行成本高
5. 生物处理法
微生物还原机理：
1. 直接还原：胞外酶催化
2. 间接还原：微生物代谢产物(如Fe??、S??)作用
常用菌种：
●硫酸盐还原菌(SRB)
●铁还原菌(IRB)
●芽孢杆菌(Bacillus spp.)
工艺参数：
●pH：6.5-7.5
●温度：25-35℃
●碳源：需添加适量有机碳源(如乙酸钠)
三、组合工艺应用实例
1. 电镀废水处理案例：
   原水[Cr(VI)=50mg/L] → 调节pH至2.5 → 亚硫酸钠还原 → NaOH调pH至8.5 →
   PAC/PAM絮凝 → 沉淀 → 砂滤 → 出水[Cr(VI)<0.1mg/L]
2. 制革废水深度处理：
   生化出水 → 铁碳微电解 → 中和沉淀 → 活性炭吸附 → 达标排放
3. 高效生物-化学组合工艺：
   废水 → 微生物预处理(还原部分Cr(VI)) → 化学还原补充 → 沉淀分离
四、技术经济比较

五、未来发展趋势
1. 新型纳米材料：如石墨烯复合材料、MOFs材料等高效吸附剂研发
2. 电化学技术：微电解、电絮凝等绿色工艺优化
3. 资源化回收：从废水中回收铬酸盐实现循环经济
4. 智能控制：基于传感器的实时监测与自动加药系统
5. 组合工艺：多种技术联用提高处理效率和稳定性
六、结论
     六价铬废水处理需根据水质特性、排放标准和经济条件选择合适工艺。对于高浓度废水，化学还原沉淀法仍是主流技术；低浓度废水可考虑吸附或离子交换法；生物法则具有绿色环保优势。未来应着力发展高效、低耗、资源化的处理技术，实现环境效益与经济效益的统一。