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含铬电镀废水离子交换-浓缩蒸发联合法处理工艺

发布时间:2021-2-22 16:21:43  中国污水处理工程网

  铬化合物是常见的化工原料,在电镀、皮革、染色、防腐等领域中应用广泛,但因具有致癌、致畸作用而被国家列为第一类污染物。铬在水中一般以三价和六价的形式存在,其中六价铬对环境和人类健康危害较大。

  目前含铬废水的治理技术主要有化学沉淀法、离子交换法、膜分离法、吸附法等。离子交换法由于具有设备及运行成本低、工艺稳定可靠、操作简便等优势而被广泛用于含铬电镀废水的处理。但离子交换法一般只能用于低浓度重金属离子的处理,对中高浓度含铬电镀废水并不适用。浓缩蒸发是化工生产中对高浓度含盐废水广泛采用的一种处理方法。笔者针对某塑胶电镀企业粗化工段所产生的含铬废水,根据其工艺及废水水质特征,采用离子交换-浓缩蒸发联合法较好地解决了废水处理及铬酸酐回用问题。

  1、项目概况

  该塑胶电镀企业主要从事防护装饰性镀铬业务,在生产过程中的粗化工段产生含铬废水,其中含铬酸酐(CrO3)1.5~2.0g/L、硫酸1.5~2.0g/L,流量2.5~3.0m3/h。现场设置漂洗槽4个,粗化后的挂件采取逆流洗涤方式清洗。该含铬废水原本通过沉淀法来处理,将铬沉淀为铬渣,既不能回收有价金属铬,也造成了水资源的浪费。考虑到该废水是正常粗化液稀释后所产生的,不带有其他杂质离子,若能回收该部分铬资源,实现铬与水的分离,便较好地解决了该废水的处理。基于此,本工程项目设计将原先的挂件逆流洗涤方式更改为两段洗涤:一段采用清洗喷头冲淋粗化后的挂件,清洗挂件表面80%~90%的带出粗化液;二段设置逆流漂洗槽3个,采用新水常规洗涤。一段产生的高浓度含铬废水含CrO320~40g/L、硫酸20~40g/L,流量150~200L/h,直接采用浓缩蒸发法回收;二段产生的低浓度含铬废水先采用离子交换树脂吸附,再解吸为高浓度含铬废水后送至玻璃液膜蒸发器浓缩蒸发回收,该废水含CrO30.1~0.3g/L,硫酸0.1~0.3g/L,流量1.2~1.5m3/h。

  2、处理工艺

  工艺流程及设备连接如图1~3所示

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  低浓度含铬废水首先进入吸附树脂柱(两用一备)进行吸附。第1、2两根树脂柱首先串联进料,当出水含铬量大于0.1mg/L时,判定1号树脂柱已吸附饱和,进入解吸状态,2、3树脂柱串联进料,进满后2号树脂柱进入解吸状态,3、1树脂柱串联进料,依次类推。1号树脂柱解吸时首先打开排空阀,用自来水冲洗,完成后使用液碱溶液解吸,解吸液送至脱钠工段。脱钠树脂部分采用两根树脂柱,单独作业,不串联,使用稀硫酸溶液转型,得到含CrO380~100g/L的铬酸酐溶液,将该解吸脱钠液与高浓度含铬废水一并送往蒸发浓缩工段,浓缩为含CrO3380~400g/L的铬酸酐溶液,经电解将少量因粗化降价而产生的三价铬氧化为六价铬后补充至粗化槽,蒸汽冷凝水和蒸发冷凝水用作漂洗新水的补充。

  该工程的主要构筑物和设备的配置情况见表1。

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  3、系统调试及处理效果

  在塑胶电镀粗化漂洗水回用工程调试过程中,将原漂洗水分为二段,采用分段处理的方式运行,重点考察树脂吸附能力及稳定性,玻璃液膜蒸发器的蒸发能力等情况。由调试结果(见表2)可以看出,经过长时间运行后,吸附树脂吸附六价铬的容量稳定在60g/L左右,浓缩蒸发液含CrO3390g/L左右。

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  4、投资与运行费用

  该工程总投资约20万元,处理含铬漂洗废水25t/d,CrO3产生量约45kg/d。设每年运行300d,铬酸酐回收率99.5%,漂洗新水可完全采用蒸汽冷凝水和蒸发冷凝水,成本核算见表3,相关经济技术指标。

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  见表4。可以看出,该工程每年总运行费用为254550元,较原废水沉淀处理工艺(其成本主要为排污及自来水费用,合计67500元/a)节约389500元,其中回收的铬酸酐价值高达322000元,系统改造后产生的实际效益(不含设备折旧费)为134050元/a,即一次性投入的设备成本约1.5年可回收,具有较好的推广价值。

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  5、结语

  实践证明,离子交换-浓缩蒸发联合法处理电镀含铬废水工艺实现了电镀漂洗含铬废水绿色、经济的处理。该方案通过对原有漂洗流程的改造,采取分段处理方式,令废水可达标排放,减少了对环境的影响,社会效益显著。另外,通过铬及水资源的回收与回用,最大限度地减少了废水排放、铬酸酐使用等费用,总体实际效益非常可观,具有明显的经济效益。(来源:浙江工贸职业技术学院材料工程系)

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