含六价铬废水的离子交换法处理系统及工艺_new要点解析.doc

含六价铬废水的离子交换法处理系统及工艺_new要点解析.doc

本发明公开了一种含六价铬废水的离子交换处理工艺，该工艺自动化程度高，处理效果好，可应用于大规模水处理；除铬塔设计为三塔或三塔以上，各离子交换塔之间设有可调H值的中间罐，两塔或两塔以上串联工作时，可在中间过程中调节pH值，使废水处理效果更佳，克服了传统离子交换工艺中因离子浓度变化引起pH值变化，从而导致树脂对离子吸附容量下降的问题，出水水质稳定维持在Cr6+<0.5mg/L，离子交换树脂得到有效维护，可长期稳定工作，再生液可回收，节约资源。含六价铬废水的离子交换处理工艺。离子交换塔之间设有可调H值的中间罐H调节罐，H调节罐从塔上拆除。 循环时间T=×树脂漏失时间T1-树脂再生时间T20.6~1；循环吸附结束后，原第一根离子交换柱按下列程序进行再生：放空柱内水—碱溶液再生罐—柱内碱溶液用泵抽回稀碱罐—水洗—洗水排入H调节罐—酸循环。含六价铬废水的离子交换处理工艺。大孔强碱性阴离子交换树脂。含六价铬废水的离子交换处理工艺。4~10％(w/w)氢氧化钠溶液。10％(w/w)盐酸。含六价铬废水的离子交换处理工艺。1床层体积/h。含六价铬废水的离子交换处理工艺。再生液2CrO4再利用或进一步处理回收固体。

六价铬废水离子交换处理工艺中当树脂工作交换容量下降到原值的0.8时，启动树脂维护程序：再生—维护液2～12小时—水清洗—清洗水排入H调节罐—酸循环1～2小时。六价铬废水离子交换处理工艺树脂轻度污染时：8%盐酸重度污染时维护液：氯化钠1025%、双氧水310%、氢氧化钠15%，其余为去离子水。六价铬废水离子交换处理工艺采用Cr6+检测仪、可编程控制器控制自动运行方式。六价铬废水离子交换处理工艺技术领域本发明涉及废水处理工艺，具体涉及一种六价铬废水离子交换处理工艺。 背景技术六价铬废水广泛存在于电镀、冶金生产等领域，不仅造成资源损失，而且造成严重的环境污染，因此，对六价铬废水的排放进行严格控制。离子交换是处理含铬废水的有效方法之一，与其他处理方法相比，具有处理成本低、能回收六价铬等优点。但是目前的处理系统和工艺自动化程度低，树脂再生维护操作复杂，不适用于大规模废水处理。特别是废水中共存三价铬造成树脂污染严重的问题，目前还没有有效的解决办法。因此，利用离子交换处理含铬废水目前还不能得到广泛、大规模的应用。发明内容本发明提供一种能够广泛、大规模应用的利用离子交换法处理含六价铬废水的工艺。 为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：一种离子交换法处理含六价铬废水的工艺。含六价铬废水经物理净化达标后，在离子交换柱之间设置可调H值的中间罐，以达到更好的废水处理效果，可以克服常规离子交换工艺中因离子浓度变化引起H值变化，从而导致树脂对离子的吸附能力下降的问题。在柱上去掉H值调节罐，H值调节罐的作用是保证树脂尽可能饱和，提高树脂利用率。循环时间T=×树脂漏水时间T1-树脂再生时间T20.6~1；柱外排水-碱液再生罐-柱内碱液泵回稀碱罐-水洗-洗涤水排入H值调节罐-酸循环。 由于树脂污染，当树脂的工作交换容量下降到原值的0.8时，启动树脂维护程序：再生—维护液2~12小时—水洗—洗涤水排入H调节罐—酸循环1~2小时。

树脂轻度污染时，维护液为：8盐酸。重度污染时：氯化钠1025%、过氧化氢310%、氢氧化钠15%，其余为水。大孔强碱性阴离子交换树脂空柱体积为1/3体积，每柱设树脂取样口，工作交换容量。4~10%（w/w）氢氧化钠溶液1~10%（w/w）盐酸1倍床层体积/h。再生液为2CrO4再利用或进一步处理回收固体。循环时间T×树脂漏失时间T1-树脂再生时间T20.6~1。 其中树脂再生时间T2=柱水排空时间++清洗时间+酸洗循环时间柱水排空时间+N1×树脂体积÷再生流速+柱水排空时间+N2×树脂体积÷清洗流速+N3×树脂体积÷酸洗流速，N1为2~4，N2为3~12，N3为3~6。再生流速为1~4倍床体积/，清洗流速为3~6倍床体积/，酸洗树脂流速为3~6倍床体积/。Cr6+浓度、循环流速、树脂用量及树脂的交换容量决定实际循环时间。原则上只要尽量使树脂完全饱和即可，如果考虑回收Cr6+，为保证回收的Cr6+浓度和纯度，树脂的饱和度应尽可能高。 此时需要测定树脂的饱和度和所需的循环时间，但任何情况下循环时间都不能超过最大循环时间T2。树脂的饱和度确定如下，在同一时间点，当测定交换塔出水中Cr6+的浓度与测定进水中Cr6+的浓度相同时，饱和度为100%。若测定进水中Cr6+的浓度为A，测定出水中Cr6+的浓度为0.9A，则饱和度为90%，以此类推。

其中，漏失时间T1的确定：当废水中Cr6+浓度最高时，从交换柱进入水中开始计时，发生漏失的时间为T1。本发明六价铬废水离子交换处理工艺采用Cr6+检测仪、可编程控制器（PLC）控制的全自动运行方式。有益效果：1、六价铬废水离子交换处理工艺自动化程度高，处理效果好，可应用于大规模水处理。2、除铬柱设计为三根或三根以上柱，每根离子交换柱之间设有可调H值的中间罐，两根或两根以上柱串联工作时，可在中间过程中调节pH值，使废水处理效果更佳。可克服常规离子交换工艺中因离子浓度变化引起的pH变化，从而造成树脂对吸附离子吸附能力下降的问题。 3、出水水质能稳定维持Cr6+<0.5mg/L。4、离子交换树脂能得到有效维护，能长期稳定工作。5、再生液可循环使用，节省资源。附图说明：六价铬废水离子交换处理工艺具体实施方案：某电镀厂含铬废水水质：含铬废水mg/L废水类型水量(m3/d)pHCr6+Cr3+Cu2+Ni2+Zn2+CN-含铬废水1000.5-0。出水要求Cr6+浓度<0.5mg/设备：柱：设计为三柱，单柱树脂体积为m3，交换柱采用玻璃钢材质，树脂高度占总柱高的2/3。总出口处设氰化物在线监测仪。

交换塔的吸附、再生均按自动化操作设计。洗塔水箱：有效容积20m3，配有液位控制器自动维持水位，泵3工作流量Q≥8m3/小时。稀碱罐：有效容积6m3，计量泵工作流量Q≥2m3/小时，稀碱为4%NaOH，配有液位控制器。酸水罐：有效容积4m3，液位控制器。再生罐：有效容积4m3，泵5工作流量Q≥4m3/小时，配有液位控制器。循环罐1容积m3，配有液位控制，泵2工作流量Q≥4m3/小时。泵a、b、c、d有效工作流量≥5m3/h。罐1、2、3有效容积≥4m3，配有液位控制器。 废水由泵1送至除铬塔，输送泵工作流量Q≥5m3/h。除铬塔设计为三柱，树脂采用大孔强碱性阴离子交换树脂，单柱树脂体积为2m3，树脂顶部空体积为树脂体积的1/3。每柱均设有树脂取样口。输送泵出水口与除铬塔进水口之间设压力表、流量计，控制压力表压力不超过0.2MPA，必要时加装自动泄压回路。除铬塔出口设取样口。本系统采用PLC自动控制操作方式，系统出口设在线自动比色分析仪，控制出水中六价铬含量。 当除铬塔发生六价铬泄漏，出水中六价铬含量超标（Cr6+＜0.5mg/）时，在线自动比色分析仪通过PLC控制气动阀门，自动将出水切换至H调节池，同时打开另一台除铬塔的进水阀、出水阀，继续将出水留至后续处理工艺。

有漏失的除铬塔继续按照H调节池-除铬塔-H调节池循环废水，保证除铬树脂尽可能饱和，提高树脂利用率。循环时间由下式确定：循环时间=树脂漏失时间-树脂再生时间。树脂再生时间=塔水排空时间+N1×树脂量÷再生流速+排空时间+N2×树脂量÷清洗流速+N3×树脂量÷酸洗流速=0.3+3×2÷2+0.3+3×2÷8+2×2÷4=5.35小时。N1=3，N2=3，N3=2。再生流速2m3/小时，清洗流速8m3/小时，酸洗树脂流速4m3/小时。 漏失时间T1的确定：当废水中Cr6+浓度为最大mg/L时，从交换柱进水开始计时，发生漏失的时间为T1=8小时，因此最长循环时间T=0.8×8-5.35=41.05小时。当达到设定的循环时间时，显示报警并启动自动再生程序。再生剂为410%氢氧化钠，再生剂输送泵为计量泵，计量泵1的流量为Q=2m3/h。 再生程序为：树脂饱和—塔内水用泵送回H调节罐(0.3h)—开计量泵—碱液排入再生液罐(3h)—塔内碱液用泵送回稀碱罐(0.3h)—关计量泵—开泵3—(1.5h)—关泵—开泵—酸水循环(1h)—再生完成。再生过程按此流程设计为自动程序。酸中所用的盐酸Cr6+以CrO42-形式存在，降低了树脂吸附Cr6+的能力，导致出水中Cr6+过量。

洗涤水储罐、稀碱罐、酸水罐均设有自动液位控制器，自动加料维持液位。当树脂工作交换容量下降到原值的0.8时（取样测量）开始树脂维护程序。维护程序为：树脂再生后-维护液泵2开启-维护液返回循环槽循环6小时-关闭泵2-开启泵3（洗涤水6m3）-洗涤水排入H调节/混合槽-关闭泵3-开启泵2-酸循环1小时-关闭泵2-维护完毕。维护过程按此流程设计成自动程序。树脂污染轻微时，维护液采用%盐酸，污染严重时，采用下列配比的维护液：氯化钠1025%、双氧水310%、氢氧化钠15%。 树脂饱和后的再生液含1013%，可循环使用。3、除铬塔自动化工作流程：1、吸附：泵1开启，阀门2开启，阀门28开启，泵1阀门2阀门28流量调节阀52开启，维持流量在m3/h。也可用变频器代替流量调节阀63。槽2槽2液位到达上限，泵b开启槽2，阀门5开启，阀门32开启，槽2泵b阀门5，阀门32。经Cr6+在线检测器检测达控制指标（Cr6+浓度≤0.5mg/L）后排入除铬后废水中间罐，即塔1、塔2串联运行。 Cr6+离子泄漏，当安装在出口处的Cr6+在线检测器检测到Cr6+离子浓度超标（Cr6+≥0.5mg/L）时，关闭阀门2，打开阀门6，打开阀门29，关闭阀门6、阀门29、罐3、阀门5，关闭阀门32，停泵b，关闭阀门28，罐槽液位达到上限时，打开阀门9，打开阀门33，开泵，罐槽泵阀门，阀门3Cr6+在线检测器检测到达到控制指标（Cr6+浓度≤0.5mg/L），然后排入除铬后废水中间罐，即塔2、塔3串联运行。

阀门打开，泵1-1打开，阀门4打开，阀门25打开，阀门打开，H调节池阀门泵1-1阀门4阀门25阀门H调节池对Cr6+离子进行循环，提高树脂的利用率。当到达循环时间T时，阀门打开，阀门关闭，阀门5打开，阀门关闭，阀门4关闭，阀门泵1-1阀门5H调节池柱1液位降至极限，泵1-1停，阀门关闭，阀门5关闭，阀门25关闭柱1循环。柱1阀门44打开，阀门14打开，阀门34打开，计量泵打开阀门44阀门14阀门34。计量泵到达极限，阀门44关闭，阀门14关闭。 阀门19打开，泵d打开，塔内碱溶液泵d塔内碱溶液排空后，泵d关闭，阀门19关闭，阀门34关闭。阀门43打开，阀门3打开，阀门22打开，泵3打开泵3关闭，阀门3关闭，阀门22关闭，阀门43关闭，阀门41打开，阀门42打开，阀门13打开，阀门4打开，泵2打开阀门4。酸液循环1小时后，泵2关闭，阀门41关闭，阀门42关闭，阀门13关闭，阀门4关闭。 Cr6+泄漏，当安装在出口处的Cr6+在线检测器检测到Cr6+离子浓度超标（Cr6+≥0.5mg/L）时，阀门关闭，阀门打开，阀门打开，阀门关闭，阀门停止，阀门3关闭，泵停止，阀门2关闭，罐槽液位达到上限，阀门打开，阀门3打开，泵a打开罐，罐泵a阀门，阀门3Cr6+在线检测器检测到达到控制指标（Cr6+浓度≤0.5mg/L），然后排入除铬后废水中间池，即塔3、塔1串联运行，阀门打开，泵1-1打开，阀门4打开，阀门2打开，阀门打开，H调节池阀门泵1-1阀门4阀门2阀门H调节池循环Cr6+离子。

当循环时间T到达时，阀门打开，阀门关闭，阀门5打开，阀门关闭，阀门4关闭，阀门泵1-1阀门5H调节池柱液位到极限，泵1-1停止，阀门关闭，阀门5关闭，阀门2关闭柱循环。柱阀门44打开，阀门1打开，阀门3打开，计量泵打开阀门44阀门1阀门3。计量泵到达极限，阀门44关闭，阀门1关闭。阀门打开，泵d打开，柱内碱溶液泵d将柱内碱溶液排空后，泵d关闭，阀门关闭，阀门3关闭。 阀门43打开，阀门打开，阀门2打开，泵3打开泵3泵3关闭，阀门关闭，阀门2关闭，阀门43关闭，阀门41打开，阀门42打开，阀门1打开，阀门打开，泵2打开酸液循环1小时后，泵2关闭，阀门41关闭，阀门42关闭，阀门1关闭，阀门关闭。 Cr6+泄漏，当安装在出口处的Cr6+在线检测器检测到Cr6+离子浓度超标（Cr6+≥0.5mg/L）时，关闭阀门，打开阀门，打开阀门，关闭阀门槽阀，关闭阀门3，泵a停，关闭阀门，槽槽液位达到上限，打开阀门，打开阀门3，打开泵，槽槽泵阀门，阀门3Cr6+在线检测器检测到达到控制指标（Cr6+浓度≤0.5mg/L），然后排入除铬后废水中间池，即塔1、塔2串联运行，阀门打开，泵1-1打开，阀门4打开，阀门2打开，阀门打开，H调节池阀门泵1-1阀门4阀门2阀门H调节池对Cr6+离子进行循环。 当循环时间T到达时，阀门打开，阀门关闭，阀门5打开，阀门关闭，阀门4关闭，阀门泵1-1阀门5H调节池柱液位下降到极限，泵1-1停，阀门关闭，阀门5关闭，阀门2关闭柱循环。柱阀44打开，阀门1打开，阀门3打开，计量泵打开阀门44、阀门1、阀门3。

当计量泵到达极限时，阀门44关闭，阀门1关闭。阀门打开，泵d打开，塔内碱溶液泵d塔内碱溶液排空后，泵d关闭，阀门关闭，阀门3关闭。阀门43打开，阀门打开，阀门2打开，泵3打开泵3泵3关闭，阀门关闭，阀门2关闭，阀门43关闭，阀门41打开，阀门42打开，阀门1打开，阀门打开，泵2打开酸循环1小时后，泵2关闭，阀门41关闭，阀门42关闭，阀门1关闭，阀门关闭。。酸罐排酸：手动指令。 阀门41关闭，阀门38打开，启动泵2，泵2阀门38 酸罐液位降至下限，关闭泵2，阀门38关闭 打开清水阀门，酸罐液位升到上限，关闭清水阀门，开启搅拌电机，打开阀门37，启动泵4，PH监测仪监测PH值在1-2，关闭泵，阀门3关闭 中罐排酸停机步骤：。 （1）清中罐：手动指令，阀门48、49、50同时打开，启动泵a、b、c，罐1、2、3阀门48、49、50泵a、b、c罐1、2、3液位分别达到下限，关闭泵a、b、c，阀门48、49、50关闭 （2）清除塔内水：手动指令，打开阀门53，打开阀门51，打开阀门34、35、36。打开阀门25、26、27，启动泵1-1，阀门25、26、27阀门53泵1-1阀门51塔1、塔2、塔3液位到达下限，关闭阀门25、26、27，关闭泵1-1，关闭阀门51，关闭阀门53，关闭阀门34、35、36。 （3）塔再生：根据停产实际情况发出手动指令，两台塔均工作。

（4）系统调零。树脂维护工作：手动指令，程序自动执行。程序为：柱1，阀门打开，阀门1打开，阀门4打开，阀门1阀门4阀门。阀门40打开阀门43打开，泵3打开，2小时后，泵3停止，阀门43关闭，阀门41打开，阀门42打开，泵2打开阀门4经酸循环1小时后，泵2关闭，阀门41关闭，阀门42关闭，阀门13关闭，阀门4关闭。柱2，阀门打开，阀门1打开，阀门打开，阀门1阀门。阀门40打开阀门43打开，泵3打开，2小时后，泵3停止，阀门43关闭，阀门41打开，阀门42打开，泵2打开阀门经酸循环1小时后，泵2关闭，阀门41关闭，阀门42关闭，阀门1关闭，阀门关闭。 柱3，阀门开启，阀门1开启，阀门开启，阀门1阀门阀门。阀门40开启，阀门43开启，泵3开启，2小时后，泵3停止，阀门43关闭，阀门41开启，阀门42开启，泵2开启，酸循环1小时后，泵2关闭，阀门41关闭，阀门42关闭，阀门1关闭，阀门关闭。循环槽维护液排放：手动指令，阀门56开启，阀门38开启，泵开启，阀门56泵送阀门38，循环槽1液位降到下限，泵关闭，阀门38关闭，阀门56关闭。Cr6+30~40g/L碱性水溶液，再生液槽中再生液位达到上限后，由泵5自动送往回收工序处理，回收铬酸。 图 1 说明书摘要 摘要图 权利要求书 - 1 - 说明书图