含铬含钒废水处理设计
含铬、钒废水处理设计
含铬、钒废水中含有剧毒的六价铬离子和五价钒离子。铬能引起人体缺氧，导致细胞窒息；六价铬是致癌物，能在组织中蓄积。钒的色觉阈值浓度限值为0.1mg/L，味觉阈值浓度限值为0.8mg/L，影响地表水自净的浓度为5mg/L，对动物的最低致死量为1mg/kg。
含有过量铬、钒的废水应当经过处理，使其中有害物质含量达到国家或地方的排放标准。
废水处理设计的主要内容是：根据废水的来源和特性，选择经济合理的处理方法、处理工艺和相应的设施。
根据废水来源及特性，按所含铬、钒种类不同，可分为含铬废水、含铬钒废水、含钒废水。
含铬废水主要有：（1）金属铬生产过程中的铬浸出废渣的浸出液，每升废液中含Cr6+可达几百毫克；（2）冷轧薄钢板镀锌单位排出的废水，包括Cr6+浓度为1～1.8g/L、pH值为2～3的高浓度废水和Cr6+浓度为200mg/L左右、pH值为5～6的漂洗废水；（3）电镀工序排出的废水，包括每升含Cr6+几十毫克的镀铬及钝化漂洗废水和含Cr6+约200g/L的废槽液；（4）洗涤设备、地板等产生的含铬废水。
含铬钒废水主要是五氧化二钒生产过程中五氧化二钒沉淀分离尾液，当所用原料含铬时，尾液含钒约50-100mg/L，含Cr6+约100-250mg/L，pH值为1.8-2.5，水温约80℃。
含钒废水主要为五氧化二钒沉淀分离尾液，含钒约50-100mg/L，pH值为1.8-2.5，水温约80℃。
由于废水所含成分、浓度不同，基本的处理方法也不同，所采用的处理工艺也不同。
含铬废水通常用还原沉淀、离子交换、钡盐或电解等方法处理。 (1)还原沉淀法。首先用硫酸亚铁或钢铁酸洗废液或亚硫酸氢钠或二氧化硫等还原剂在酸性条件下将废水中的Cr6+还原为低毒的Cr3+。一般加石灰使Cr3+沉淀下来，并中和废水中的游离酸。用此法处理的出水含Cr6+不超过0.2mg/L，Cr3+不超过0.5mg/L。若以硫酸亚铁为还原剂，以氢氧化钠为中和剂，将沉淀出的污泥加热氧化，可生成磁性铁氧体。还原沉淀法是国内外最常用的方法，应用范围广泛，结果可靠。 (2)离子交换法。 一般可先将废水通过H型阳离子树脂床，除去废水中的Fe3+、Cr3+等阳离子，进行净化处理，净化后的含铬酸根阴离子废水可直接返回生产使用。此法常用于处理冷轧薄钢板镀锌机组排出的高浓度含铬废水。若需回收铬酸，可先将废水通过OH型阴离子树脂床处理，用碱溶液洗脱阴离子树脂并进行再生，洗脱液再通过阳离子树脂床，除去钠离子，得到铬酸，阳离子树脂可用酸进行再生。经此法处理的出水含Cr6+不超过0.5mg/l。离子交换法是一种成熟可靠的方法，多用于电镀废水处理。
此外，还可采用钡盐法和电解法处理含铬废水。钡盐法是利用碳酸钡或氯化钡使废水中的铬以铬酸钡的形式沉淀下来，使铬从水中分离出来。电解法是利用铁阳极板上产生的亚铁离子，在酸性条件下将Cr6+还原为Cr3+。由于阴极产生氢气使pH值升高，使Cr3+、Fe2+和Fe3+以氢氧化物的形式沉淀分离出来。
含铬、钒废水的处理与含铬废水处理类似，常用的是还原沉淀法。也有离子交换法、电解法，但不常用。还原沉淀过程是：含有游离酸的废水通过铁屑滤层，使游离酸与铁发生反应生成亚铁离子，同时消耗一部分游离酸。也可直接在废水中加入硫酸亚铁，生成亚铁离子。 此时主要发生以下反应：Fe2+与钒酸生成铁钒酸盐沉淀，部分V5+被还原为V4+，Cr6+被Fe2+还原为Cr3+，Fe2+被氧化为Fe3+，Fe3+与钒酸生成•yV2O5•2H2O沉淀等。然后加入石灰乳中和游离酸，使残留的钒离子生成钙钒酸盐沉淀，Fe2+、Fe3+、Cr3+生成氢氧化物沉淀。经此法处理后的出水含钒不大于2mg/L，Cr6+不大于0.2mg/L，Cr3+不大于0.5mg/L。
含钒废水常采用铁盐法处理。可用硫酸亚铁或三氯化铁等亚铁盐与钒酸盐反应生成沉淀。用亚铁盐时，生成三价钒酸铁沉淀，同时部分V5+被还原为V4+，二价铁被氧化为三价铁。用三氯化铁时，可生成•yV2O5•2H2O沉淀。用铁盐处理后，常加入石灰乳中和游离酸，使残留的钒离子生成钒酸钙沉淀，二价铁和三价铁以氢氧化物形式析出。若同时曝气，二价铁被氧化为三价铁，除铁更彻底。经此法处理后的出水含钒量不大于2mg/L。
在处理工艺及设施组成的工程设计中，常用的处理方法有三种：
含铬废水还原沉淀法如图1所示，还原池、中和池容积可根据10～15分钟的废水量设计，废水在沉淀池停留1～2小时，药剂重量配比为Cr：FeSO4•7H2O=1：16，或Cr：=1：4.5，Cr：CaO=1：8～12。
含铬、钒废水的铁还原沉淀法如图2所示，调节池可按废水存量10～20小时设计，废水在铁还原塔停留时间为3～4分钟，中和池容积按废水量30～60分钟设计，废水在浓缩池停留时间为10小时，过滤器滤速为5～12m/h，药剂投加重量比为Fe：V=7：1，CaO：V=30：1。
含钒废水间歇铁盐法处理工艺如图3所示，调节池容积按废水储存8h设计，在混合反应池中混合反应时间为10～15min，在中和曝气沉淀池中停留时间为1.5～2h。
以上处理工艺所得滤饼中含有铬、钒、铁、石灰等成分，为避免对环境的进一步污染，一般可将滤饼混入铬、钒矿浸出渣中与烧结矿原料混合，生产出烧结矿。
废水处理设施尽量布置在车间废水出口处。处理五氧化二钒沉淀尾液时，处理设施应布置在下风向，防止水温过高产生的水雾对厂区及环境造成影响。由于处理过程一般在酸性条件下进行，设备必须做防腐处理，并考虑劳动安全措施。