申请日20200630
公开(公告)日20201009
IPC分类号C02F9/06; B01D53/18; B01D53/14; C02F101/22; C02F103/16
摘要
本发明涉及钢铁行业含铬废水处理及铬泥综合利用方法，将轧钢工序产生的含铬废水中送入废水调节池进行预处理，废水调节池内投加絮凝剂沉淀，沉渣从废水调节池排出送入电絮凝还原池进行还原解毒;废水调节池中的上清液废水进行过滤、除盐处理后，经脱盐后的产水回用到循环水系统代替新水或软水，反渗透浓水送入电絮凝还原池内进行还原解毒;经还原后的废水送入中和池,调节溶液pH至7.5～9,再投加PAM+PAC絮凝剂和助凝剂，对絮凝矾花沉淀的铬泥进行压滤脱水，铬泥送烧结无害化或资源化处置,废水返回废水调节池。有益效果为：实现了铬废水零排放，大大减少钢铁行业铬泥危废处置量，降低企业经营成本，提高环境效益，降低环境风险。
权利要求书
1.一种钢铁行业含铬废水处理及铬泥综合利用方法，其特征在于，包括如下步骤：
S100、将轧钢工序产生的含铬废水中送入废水调节池进行预处理，废水调节池内投加絮凝剂沉淀，沉渣从废水调节池排出送入电絮凝还原池进行还原解毒;
S200、废水调节池中的上清液废水进行过滤处理后，再除盐，经脱盐后的产水回用到循环水系统代替新水或软水，反渗透浓水送入S100中的电絮凝还原池内进行还原解毒;
S300、电絮凝还原池内经还原后的废水送入中和池,调节溶液pH至7.5～9,再投加PAM+PAC絮凝剂和助凝剂，对絮凝矾花沉淀的铬泥进行压滤脱水，铬泥送烧结无害化或资源化处置,废水返回废水调节池。
2.根据权利要求1所述的一种钢铁行业含铬废水处理及铬泥综合利用方法，其特征在于，所述步骤S100中，絮凝剂为PAC和PAM;混凝条件为：搅拌速度50r/min，PAC和PAM的投加量分别为5mg/L～10mg/L和0.5mg/L～1mg/L，水力停留时间为30min～60min;所述PAC的质量百分比为3wt%;所述PAM的质量分数为2‰。
3.根据权利要求1所述的一种钢铁行业含铬废水处理及铬泥综合利用方法，其特征在于，所述步骤S200中，过滤处理依次采用多介质过滤器、保安过滤器和微滤膜组件;除盐采用反渗透膜组件。
4.根据权利要求3所述的一种钢铁行业含铬废水处理及铬泥综合利用方法，其特征在于，
多介质过滤器去除废水中大于15μm以上的悬浮物、胶体、细菌、微生物和病毒;
保安过滤器去除废水中大于5μm以上的悬浮物、胶体;
微滤膜组件去除废水中0.1μm～15μm不溶物和悬浮颗粒。
5.根据权利要求1所述的一种钢铁行业含铬废水处理及铬泥综合利用方法，其特征在于，所述电絮凝还原池内pH为2～3。
6.根据权利要求5所述的一种钢铁行业含铬废水处理及铬泥综合利用方法，其特征在于，所述电絮凝还原池中pH值的调节采用焦炉烟气净化副产稀硫酸，质量浓度为5%～15%。
7.根据权利要求6所述的一种钢铁行业含铬废水处理及铬泥综合利用方法，其特征在于，所述电絮凝还原池中所采用的阳极板为铁板或铁丝网，阴极板为铁板或不锈钢板，极板通入稳压直流电源，电压范围5V～15V，水力停留时间HRT 60min～120min，溶液中氧化还原电位ORP控制在200mV～300mV。
8.根据权利要求1所述的一种钢铁行业含铬废水处理及铬泥综合利用方法，其特征在于，所述中和池中pH值的调节采用NaOH溶液或石灰乳。
9.根据权利要求1所述的一种钢铁行业含铬废水处理及铬泥综合利用方法，其特征在于，所述步骤S300中PAC的投加量为35mg/L～50mg/L，质量百分比为1wt%～3wt%;PAM的投加量为3mg/L～5mg/L，质量分数为2‰。
10.根据权利要求1所述的一种钢铁行业含铬废水处理及铬泥综合利用方法，其特征在于，所述步骤S300中压滤脱水采用板框压滤机/离心机。
说明书
一种钢铁行业含铬废水处理及铬泥综合利用方法
技术领域
本发明涉及含铬废水处理技术领域，具体涉及一种钢铁行业含铬废水处理及铬泥综合利用方法。
背景技术
轧钢工序(冷轧、硅钢)的含铬废水主要是来自采用高价含铬化合物(如，铬酸)钝化液钝化钢板表面时喷涂溅出的部分高价铬溶液及冲洗地面产生的废水，废水中所含的水溶性Cr6+毒性很大，为致癌物，常以CrO42-和Cr2O72-的形式存在，处理与处置困难。
目前常规处理技术有物理法(吸附、膜法、离子交换法)、化学法(沉淀、还原)、物理化学法(电渗析)和生物法及相关组合工艺等，这些方法都能达到不同程度铬的去除和六价铬解毒方面好的效果，但是都存在后续铬元素的回用利用方面问题，且运行成本较高，在工程化方面不具备优势。
实际工业上最常见的处理工艺是采用亚硫酸钠(亚硫酸氢钠)还原法，使Cr(VI)两级还原成Cr(III)，然后加碱(氢氧化钠、石灰和絮凝剂等)沉淀，产生含Cr(III)的污泥，出水Cr(VI)达到钢铁工业水污染排放标准(GB13456-2012)后废水外排，铬泥委托给有资质的危废处理公司处置，一般采用解毒后固化填埋，但在目前土地资源稀缺和填埋场容积有限的情况下，该方法局限性日益突出，这种常规处理方法存在问题有占地面积大、处理费用高、污泥多、六价铬偶尔超标及危废处置和管理等问题，环境风险较大。因此，寻找冷轧、硅钢含铬废水处理工艺占地面积小，处置成本低、铬泥处置量小，无二次污染且能对有价元素和废水回用的工艺和装置是目前解决上述问题的关键。
发明内容
本发明的目的在于提供一种钢铁行业含铬废水零排放和铬泥综合利用方法，通过技术实施提高钢铁行业轧钢工序清洁生产水平，一方面实现了铬废水零排放，另一方面大大减少钢铁行业铬泥危废处置量，降低企业经营成本，提高环境效益，降低环境风险。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种钢铁行业含铬废水处理及铬泥综合利用方法，包括如下步骤：
S100、将轧钢工序产生的含铬废水中送入废水调节池进行预处理，废水调节池内投加絮凝剂沉淀，沉渣从废水调节池排出送入电絮凝还原池进行还原解毒;
S200、废水调节池中的上清液废水进行过滤处理后，再除盐，经脱盐后的产水回用到循环水系统代替新水或软水，反渗透浓水送入S100中的电絮凝还原池内进行还原解毒;
S300、电絮凝还原池内经还原后的废水送入中和池,调节溶液pH至7.5～9,再投加PAM+PAC絮凝剂和助凝剂，对絮凝矾花沉淀的铬泥进行压滤脱水，铬泥送烧结无害化或资源化处置,废水返回废水调节池。
进一步，步骤S100中，絮凝剂为PAC和PAM;混凝条件为：搅拌速度50r/min，PAC和PAM的投加量分别为5mg/L～10mg/L和0.5mg/L～1mg/L，水力停留时间为30min～60min;所述PAC的质量百分比为3wt%;所述PAM的质量分数为2‰。
进一步，步骤S200中，过滤处理依次采用多介质过滤器、保安过滤器和微滤膜组件;除盐采用反渗透膜组件，经反渗透膜组件脱盐后的产水65%～75%的水量回用到循环水系统代替新水或软水，含有大量铬盐、硫酸盐、氯盐等的反渗透浓水送入电絮凝还原池进行还原解毒。
进一步，多介质过滤器去除废水中大于15μm以上的悬浮物、胶体、细菌、微生物和病毒等，并减少后续保安过滤器的膜生物污染，多介质过滤器反洗水送废水调节池;
保安过滤器去除废水中大于5μm以上的悬浮物、胶体，并减少后续微滤膜组件的跨膜压差和膜生物污染，保安过滤器反冲洗水送废水调节池，产水送微滤膜组件;
微滤膜组件去除废水中0.1μm～15μm不溶物和悬浮颗粒，产水送反渗透膜组件除盐，微滤膜组件反冲洗水回废水调节池。
进一步，电絮凝还原池内pH为2～3。
进一步，电絮凝还原池中pH值的调节采用焦炉烟气净化副产稀硫酸，质量浓度为5%～15%。
进一步，电絮凝还原池中所采用的阳极板为铁板或铁丝网，阴极板为铁板或不锈钢板，阳极板和阴极板面积相同，极板通入稳压直流电源，电压范围5V～15V，水力停留时间HRT 60min～120min，溶液中氧化还原电位ORP控制在200mV～300mV，六价铬的还原率大于99%，其反应式如下：
Fe-2e→Fe2+;
CrO42-+3Fe2++8H+→Cr3++3Fe3++4H2O;
Cr2O72-+6Fe2++14H+→2Cr3++6Fe3++7H2O。
进一步，中和池中pH值的调节采用NaOH溶液或石灰乳，水中Cr3+生成Cr(OH)3沉淀。
进一步，步骤S300中PAC的投加量为35mg/L～50mg/L，质量百分比为1wt%～3wt%;PAM的投加量为3mg/L～5mg/L，质量分数为2‰。
进一步，步骤S300中压滤脱水采用板框压滤机/离心机。
与传统的含铬污水处理方法及铬泥外委处置相比较，具有占地面积小、成本低、系统运行稳定、环境风险可控等优点;具体体现在以下几个方面：
1)由于采取了膜法深度处理和回用系统，70%左右的废水回用于系统，从而解决了传统轧钢含铬废水占地面积大、污泥多、六价铬超标问题，并实现了废水零排放;
2)该方法对30%左右的浓水通过电絮凝还原池能有效地将溶液中的Cr6+还原成Cr3+，体系内Fe2+不断促进Cr6+还原，在高OH-浓度下，Cr3+和Fe3+通过生成Cr(OH)3和Fe(OH)3沉淀物，达到固液分离的目标,分离后的出固体沉淀物通过板框压滤机压滤后与烧结返矿等其他原料返烧结无害化处置，大大减少钢铁行业铬泥危废处置量，降低企业经营成本，提高环境效益，降低环境风险;
3)该方案中采用焦炉烟气净化产生稀硫酸，实现了焦炉烟气副产稀硫酸的资源化利用;铬泥中Cr(OH)3与烧结矿原料中的CaO、MgO、FeO等反应铬尖晶石、铬铁矿和铬酸钙等稳定化合物。（发明人张垒;舒纯;王丽娜;刘璞;刘尚超;俞琴;付本全;卢丽君）
