含铬电镀废水离子交换-浓缩蒸发联合法处理工艺

铬的化合物是常见的化工原料，广泛应用于电镀、皮革、染色、防腐等领域，但因具有致癌、致畸作用而被国家列为一级污染物。铬在水中一般以三价、六价形式存在，其中六价铬对环境和人体健康的危害较大。

目前含铬废水的处理技术主要有化学沉淀、离子交换、膜分离、吸附等。其中离子交换法因设备及运行成本低、工艺稳定可靠、操作简单等优点，在含铬电镀废水处理中得到广泛的应用。但离子交换法一般只能处理低浓度重金属离子，不适用于中、高浓度含铬电镀废水。浓缩蒸发是化工生产中广泛应用的高浓度含盐废水处理方法。针对某塑料电镀企业粗化工段产生的含铬废水，根据其工艺及废水水质特点，采用离子交换-浓缩蒸发组合法，较好地解决了废水处理及铬酐回用问题。

1. 项目概况

该塑料电镀企业主要从事防护装饰镀铬业务，在生产工艺的粗化工序中产生含铬废水，含铬酐（CrO3）1.5~2.0g/L、硫酸1.5~2.0g/L，流量2.5~3.0m3/h。现场设置4个漂洗槽，采用逆流洗涤的方式对粗化后的挂具进行清洗。该含铬废水原采用沉淀法处理，铬被沉淀成铬渣，既没有回收有价值的金属铬，也没有浪费水资源。考虑到该废水是正常粗化液稀释后产生的，不携带其他杂质离子，如果能回收这部分铬资源，并实现铬与水的分离，将更好地解决该废水的处理问题。基于此，本项目设计将原来的挂具逆流冲洗方式改为两级冲洗：第一级用清洗喷嘴对粗化挂具进行冲洗，将80%~90%的粗化液从挂具表面带出；第二级设置3个逆流冲洗槽，使用新水进行常规冲洗。第一级产生的高浓度含铬废水含CrO3~40g/L、硫酸20~40g/L，流量为150~200L/h，采用浓缩蒸发直接回收。第二级产生的低浓度含铬废水先经离子交换树脂吸附，再解吸为高浓度含铬废水，送至玻璃液膜蒸发器进行浓缩蒸发回收。废水含CrO30.1～0.3g/L、硫酸0.1～0.3g/L，流量1.2～1.5m3/h。

2. 治疗过程

工艺流程及设备连接如图1至图3所示。

低浓度含铬废水首先进入吸附树脂柱(两用一备)进行吸附。第一、二号树脂柱先串联进料，当出水铬含量大于0.1mg/L时，判定1号树脂柱已吸附至饱和，进入解吸状态。第二、三号树脂柱串联进料，待充满后，第二号树脂柱进入解吸状态。第三、一号树脂柱串联进料，以此类推。对一号树脂柱解吸时，先打开排污阀，用自来水冲洗，完成后用液体碱溶液进行解吸，解吸液送至脱钠工段。脱钠树脂部分采用两根树脂柱，独立操作，不串联。用稀硫酸溶液转化，得到~100g/L的铬酐溶液，解吸后的钠溶液与高浓度含铬废水送至蒸发浓缩工段，浓缩为~400g/L的铬酐溶液，粗化降价产生的少量三价铬经电解氧化为六价铬后加入粗化槽，蒸汽冷凝水及蒸发冷凝水补充新冲洗水。

本工程主要构筑物及设备配置情况见表1。

3.系统调试及处理效果

塑料电镀粗化漂洗水回用项目调试过程中，将原漂洗水分为两段，按分段处理方式运行，重点检查了树脂的吸附能力及稳定性、玻璃液膜蒸发器的蒸发能力等。从调试结果(见表2)可以看出，经过长时间的运行，吸附树脂对六价铬的吸附能力稳定在60g/L左右，浓缩蒸发液含六价铬约/L。

4.投资及运行成本

本项目总投资约20万元，处理含铬漂洗废水25t/d，产生CrO3约45kg/d，按年运行300天计算，铬酐回收率为99.5%，新增漂洗水全部由蒸汽冷凝水和蒸发冷凝水组成，成本核算见表3，并附相关经济技术指标。

见表4，可以看出该项目每年总运行费用为元，比原废水沉淀处理工艺（其成本主要为污水、自来水费用，共计6.75万元/年）节省元，其中回收的铬酐价值达元，系统改造后实际产生的效益（不包括设备折旧）为元/年，即约1.5年即可收回一次性设备成本，具有很好的推广价值。

5 结论

实践证明，离子交换-浓缩蒸发组合法处理电镀含铬废水实现了电镀漂洗含铬废水的绿色、经济处理。该方案改造了原有的漂洗工艺，采用分段处理的方式，保证了废水能够达标排放，减少了对环境的影响，取得了显著的社会效益。另外，通过铬和水资源的回收再利用，最大程度地降低了废水排放成本和铬酐使用成本。总体实际效益十分可观，经济效益明显。（来源：浙江工贸职业技术学院材料工程系）