淺談化學(xué)混凝法在制革廢水除鉻工藝中的應(yīng)用

王小印

（平陽(yáng)縣環(huán)境監(jiān)測(cè)站，浙江 平陽(yáng) 325405）

1 制革廢水及其特征概述

制革是以動(dòng)物的皮毛為原材料而進(jìn)行的一系列化學(xué)處理與機(jī)械加工過(guò)程。在此過(guò)程中，將會(huì)有大量的脂肪、蛋白質(zhì)以及化工原料（如硫化鈉、石灰、燃料、加脂劑、鉻鞣劑以及酸、堿等）會(huì)流入到制革廢水中，給后續(xù)的工業(yè)廢水處理帶來(lái)一定的難度。制革廢水的總體特征可概括為：①根據(jù)生坯類別與產(chǎn)品品種的不同，通常每加工1噸的原料皮會(huì)產(chǎn)生100噸左右的廢水，可見(jiàn)廢水量大；②一般的制革工廠多采用間歇式排水方式，水量會(huì)在一天內(nèi)不同時(shí)間段有較大的變化，而水質(zhì)也會(huì)隨著工序的不同、生皮種類、加工品種等變化，使得廢水中污染物存在較大的差異性。因此，制革廢水的水量和水質(zhì)變化較大；③制革廢水中往往有著堿性較大，耗氧量高，色度高，懸浮物多等特點(diǎn)，而且在鉻鞣工序中會(huì)產(chǎn)生許多有毒有害物質(zhì)，如含硫、鉻的廢水，可占到總制革廢水的20%左右，如果不做好完善的處理工藝，將會(huì)對(duì)人體造成極大的危害。

從制革的整個(gè)加工工段來(lái)講，廢水主要產(chǎn)生于制革過(guò)程的準(zhǔn)備、鞣制及其它濕加工工段。而其中鞣制作為制革的重要工序，會(huì)產(chǎn)生一定量的Cr3+和Cr6+。傳統(tǒng)的皮革加工工藝中，排出的廢水總鉻含量高達(dá)3000mg/L，盡管現(xiàn)階段不斷改進(jìn)工藝，如采用藍(lán)皮制革，其廢水中的總鉻含量可控制在100mg/L以內(nèi)，總鉻含量有了明顯的降低。但鉻屬于重金屬離子，是第一類污染物，尤其Cr6+會(huì)影響呼吸和消化， 進(jìn)而損傷人的腎臟和肝。所以，制革廢水中的鉻處理措施一定要予以高度的重視。

2 化學(xué)混凝法除鉻原理及應(yīng)用分析

化學(xué)混凝法是指借助一定的混凝劑與廢水中的膠體粒子發(fā)生中和、吸附等作用，從而使得廢水中的膠體或微小懸浮物凝聚成為絮凝體下沉，達(dá)到去除制革廢水中污染物，使出水濃度符合國(guó)家水質(zhì)排放標(biāo)準(zhǔn)的目的。常見(jiàn)的混凝劑有三氯化鐵、聚合雙酸鋁鐵及聚合硫酸鐵等。如當(dāng)廢水中的Cr3+離子遇到堿性混凝劑中的OH-1時(shí)會(huì)形成Cr（OH）3沉淀，使其從廢水中被去除。化學(xué)混凝法在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，容易受到多種因素的干擾，其除鉻效果也是不盡相同的。為了在制革廢水處理中有效的應(yīng)用化學(xué)混凝法，達(dá)到除去總鉻的目的，下面將通過(guò)試驗(yàn)來(lái)分析不同條件對(duì)于化學(xué)混凝除鉻工藝的影響。在分析前，需要做好以下準(zhǔn)備工作：首先，取某工廠的制革廢水500mL，經(jīng)預(yù)先檢測(cè)，廢水中Cr6+的質(zhì)量濃度為40.23mg/L，總鉻的質(zhì)量濃度為230.40mg/L，廢水pH值為9.76。其次，分別調(diào)節(jié)pH值、攪拌時(shí)間、攪拌強(qiáng)度、混凝劑的投加量等條件，發(fā)生混凝之后待水樣靜置20分鐘時(shí)間，發(fā)生沉淀現(xiàn)象，然后量取上清液來(lái)對(duì)廢水中的Cr6+和總鉻進(jìn)行測(cè)定。

2.1 pH值對(duì)混凝除鉻的影響

液體pH值對(duì)于膠體顆粒表面的Zeta電位、絮凝劑的作用等都有很大影響，如絮凝劑在不同的pH值條件下水解效果也不同，在最佳的pH值條件下絮凝體的溶解度、混凝反應(yīng)的速度等都有差異。因此該試驗(yàn)首先在保證其它各項(xiàng)調(diào)節(jié)不變的情況下（投加混凝劑為 FeSO4并勻速攪動(dòng)），分別用鹽酸和氫氧化鈉對(duì)水樣的pH值進(jìn)行調(diào)節(jié)，測(cè)定處理后水樣上清液，可得到如下結(jié)果：pH值升高后，總鉻與Cr6+的去除率也隨著提高，在pH=6.5時(shí)去除率最大，分別為87.3%（總鉻去除率）和92.9%。而后pH值再升高時(shí)二者的去除率則均有所下降，可見(jiàn)pH值為6.5時(shí)混凝去鉻工藝效果最佳。

2.2 投藥量的影響

將水樣pH值調(diào)定為6.5，依次加入不同劑量的混凝劑FeSO4，并控制合理的攪拌速度（通常先快速攪拌1分鐘左右，之后慢速攪拌約20分鐘），靜置等待沉淀，可得出結(jié)論如下：隨著混凝劑FeSO4量的增加，水樣中總鉻與Cr6+的去除率都相應(yīng)提高，在混凝劑量增加至400mg/L時(shí)，樣本中總鉻與Cr6+的去除率也達(dá)到臨界值，即去除率最大，均在90%以上。此后，混凝劑量再增加時(shí)，絮凝效果減弱，去除率降低。究其原因，主要在于總鉻和Cr6+都吸附在廢水中微型顆粒表面，在加入混凝劑之后中和了顆粒表面的電荷，從而減弱了顆粒之間互相的排斥力，使得顆粒逐漸結(jié)合變大，總鉻與Cr6+也隨之絮凝沉淀下來(lái)。而另一方面膠粒吸附反粒子的能力有限，在達(dá)到臨界值以后便會(huì)產(chǎn)生再穩(wěn)現(xiàn)象，從而使得鉻的去除率降低。因此，在實(shí)際的制革廢水除鉻處理時(shí)，首先要針對(duì)不同的混凝劑，先找出最佳的投放量，以增加化學(xué)混凝效果，同時(shí)也降低成本。

2.3 不同混凝劑的影響

在滿足上述條件時(shí)，分別采用三氯化鐵、硫酸亞鐵、聚合雙酸鋁鐵、聚合硫酸鐵四種混凝劑來(lái)進(jìn)行制革廢水除鉻。因混凝劑性質(zhì)的不同，最佳投放量也有差異。其中聚合硫酸鐵在相同條件下投放量為250mg/L時(shí)，總鉻與Cr6+的去除率分別可達(dá)到86.13%和98.2%，用量少而效果最為明顯。主要原因在于Fe3+在水中容易水解而生成[Fe（H2O）6]3+或[Fe（OH）3]3+等疏水性的氫氧化物聚合體，最終在通過(guò)混凝過(guò)程中生成羥基多核絡(luò)合物，形成沉淀。

2.4 攪拌速度的影響

采用FeSO4做混凝劑，在其它條件均達(dá)到最佳的基礎(chǔ)上，調(diào)整混凝攪拌的速度，從而來(lái)對(duì)去鉻效果進(jìn)行分析。經(jīng)試驗(yàn)可得到，將快速攪拌速度定在250r/min，時(shí)間為1分鐘；慢速攪拌速度控制為60r/min，攪拌時(shí)間為30分鐘時(shí)，水樣中鉻離子的去除效果最佳。而如果攪拌速度一味過(guò)快或時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，容易破壞大顆粒的絮凝作用，降低沉降率；若攪拌速度過(guò)慢或攪拌時(shí)間不足，則容易使粒子在水樣中缺乏足夠的碰撞機(jī)會(huì)和良好的吸附條件，從而達(dá)不到絮凝沉淀的效果。因此，在實(shí)際運(yùn)用中，混合攪拌的速度對(duì)于廢水除鉻也是至關(guān)重要的。

結(jié)語(yǔ)

制革廢水中鉻的含量雖然不是太高，但其危害大且不容易去除。本文中雖然采用了模擬試驗(yàn)的方式來(lái)對(duì)化學(xué)混凝除鉻工藝進(jìn)行了分析，但分析的面可謂較廣，對(duì)于該工藝中的各種影響因素也都考慮到了。而在實(shí)際的運(yùn)用中，只需要管理人員將“小”的試驗(yàn)內(nèi)容套用在“大”的廢水處理工藝中去即可，綜合考慮到化學(xué)混凝法中混凝劑的選擇、混凝劑的投放量、pH值及攪拌時(shí)間、攪拌速度等因素，用最小的投入換來(lái)最佳的處理效果。

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