含铬废水的预处理工艺
申请日期2009.02.24
公开（公告）日期2010年8月25日
IPC分类号C02F9/06； C02F1/461； /22； C02F1/62； C02F1/52； C02F1/70
概括
一种含铬废水的预处理工艺，包括以下步骤：1)建设铁屑过滤器，将含铁泥屑进行碱洗除油、酸洗除锈，然后与炭黑结合。含有颗粒和多孔填料混合形成铁屑过滤器； 2）含铬废水在调节池曝气后，引入铁屑过滤器进行微电解反应，用酸调节池内pH值和氧化还原电位ORP值，使其中的大部分六价铬被还原为三价铬； 3)过滤器出水引至反应池，加入中和剂，发生重金属络合沉淀，出水引入沉淀池； 4）大部分重金属污染物在沉淀池内络合。 合并去除后，上清液进行深度处理，达标后排放。 本发明不仅实现了废铁屑和废酸液的资源化利用，而且大大降低了化学品成本和后续污泥产生量，且产生的污泥更易于资源化利用。
索赔
1、一种含铬废水的预处理工艺，包括以下步骤：
1)构建铁屑过滤器，将含铁泥屑经碱洗除油、酸洗除锈活化，然后与含碳颗粒和多孔填料混合，形成铁屑过滤器；
2）含铬废水在调节池曝气后，引入铁屑过滤器进行微电解反应，用酸调节池内pH值和ORP值，使大部分将六价铬还原为三价铬；
3）过滤池出水引至反应池，加入中和剂，发生重金属络合沉淀，出水引入沉淀池；
4）大部分重金属污染物在沉淀池中络合去除后，上清液经过深度处理达标后排放。
2.根据权利要求1所述的含铬废水的预处理工艺，其特征在于，所述含铁污泥为钢铁、半导体、电路板、电镀、有色冶金等各种工业过程中产生的酸再生铁。 粉料、浑浊循环水污泥、抛丸铁粉、氧化铁皮等含铁粉尘污泥，总铁含量高于40wt%。
3.根据权利要求1所述的含铬废水的预处理工艺，其特征在于，所述活化处理工艺包括碱溶液浸泡10～30分钟除油，所述碱溶液浓度为5～20％，以质量计百分比。 漂洗至pH值为中性后，在酸性溶液中浸泡10～30分钟，即可除锈。 酸浓度为1～5%，以质量百分比计算。 滤材长期运行后性能下降后，可拆下重复使用。 活化处理过程。
4.根据权利要求1所述的含铬废水的预处理工艺，其特征在于，所述调节池底部设有微曝气装置，曝气强度为：0.1～0.5m3空气/m3废水·h，调节池出水溶解氧含量至3.0~6.0mg/L。
5.根据权利要求1所述的含铬废水的预处理工艺，其特征在于，所述铁屑过滤器采用一用一备或一用多备。 每个过滤器均采用底部进水、顶部进水。 出水动态上流过滤法； 铁粉盛装在层层堆叠的浅托盘结构中。 浅盘有2～20层。 托盘底部过滤材料的厚度为10至100mm。 浅托盘可以动态添加或删除。
6.根据权利要求1或5所述的含铬废水的预处理工艺，其特征在于，所述铁屑过滤器中，过滤器内铁屑和含碳颗粒的粒径分别为0.05～15mm和1μm。 。 ~10mm，铁屑与含碳颗粒的重量比为：铁屑：含碳颗粒=1：0.001~0.2； 多孔填料为惰性陶瓷介质，占滤料体积的30-70%； 颗粒炭是焦炭、活性炭、煤渣、烟道灰、无烟煤等及其组合的一种。
7、根据权利要求1所述的含铬废水的预处理工艺，其特征在于铁屑过滤器中铁屑与待处理废水量的比例为1:50～1:1000，停留时间废水处理时间为15min~50min。 经铁屑过滤器处理后，过滤器内PH值为3.0~5.0，氧化还原电位ORP值为300~360my。
8.根据权利要求1所述的含铬废水的预处理工艺，其特征在于，所述铁屑过滤池通过加酸来调节池内的pH值和氧化还原电位ORP值。
9.根据权利要求1所述的含铬废水的预处理工艺，其特征在于，所述中和剂为NaOH或KOH，浓度为1.0～10.0wt％。
10.根据权利要求1所述的含铬废水的预处理工艺，其特征在于，在添加中和剂的同时还可以添加絮凝剂。 絮凝剂为浓度0.001～2.0wt％的铝盐，优选多氯。 铝PAC。
11.根据权利要求1所述的含铬废水的预处理工艺，其特征在于，所述反应池设有搅拌装置，废水在反应池内的停留时间为20～40分钟，反应池的pH值出水为9.0~10.5。
12.根据权利要求1所述的含铬废水的预处理工艺，其特征在于，所述沉淀池为斜板沉淀池，废水的停留时间为30～90分钟，大部分重金属等污染物络合后去除后，污泥经浓缩、干燥后再循环利用。
13.根据权利要求1所述的含铬废水的预处理工艺，其特征在于，所述上清液的深度处理为化学还原-沉淀、离子交换、活性炭吸附、电解、反渗透、膜分离、常规的其中一种人工湿地等深度处理工艺及其组合，优选化学还原-沉淀深度处理工艺。
手动的
一种含铬废水的预处理工艺
技术领域
[0001] 本发明涉及重金属废水处理技术领域，具体涉及一种含铬废水的预处理工艺。
背景技术
在钢铁、半导体、电路板、电镀、有色冶金等行业，经常使用重铬酸盐作为电镀液，因此不可避免地会多渠道排放重金属废水，特别是含铬废水，尤其是重金属废水。有害。 成分为：Cr6+，200~900mg/L； T.Cr，300~/L； Ni2+，200~400mg/L； T.Fe，300~600mg/L； Cu2+，50~200mg/L； Zn2+，50～200mg/L； Pb2+，20~100mg/L； F-，400~/L； SO42-，1000~/L； PH值，1.5~2.5； SS、1000~/L等。六价铬进入人体后，会在肝、肾、肺、内分泌腺中蓄积，对人体重要器官造成损害。 因此，含铬废水必须经过处理达标后才能排放。
目前含铬废水的主要处理技术有：化学还原法、铁氧体法、二氧化硫法、钡盐沉淀法、离子交换法、电解法、蒸发浓缩法、生化法、膜分离法等。 由于技术成熟、操作维护方便等因素，国内外钢铁行业含铬废水主要处理方法为化学还原（还原剂多为FeSO4）-沉淀（中和剂为Ca（ OH）2）方法。 处理时，为了保证出水达标，往往需要添加过量的化学品。 导致废水处理成本高、含铬污泥产量大、成分复杂。 尤其是重金属元素的含量很难满足综合利用的要求，其浸出毒性也超过国家标准，因此被国家认定为危险废物，需要委托有资质的单位进行处理。安全处置。 例如，某不锈钢厂酸洗废水量为100m3/h，抛开化学品、能源消耗、人力等昂贵成本，每年产生含铬污泥1.5万吨以上。 佣金处理费用达数百万美元。
近年来，国内外开展了铁炭微电解工艺处理含铬废水的研究，如中国专利、、、、。 它是基于电化学反应的氧化还原、电池反应产物的絮凝、铁屑对絮体的电粘附、新絮体的吸附、床层过滤等综合作用净化电镀废水的新方法。 又称内电解法、铁屑过滤法等。
由于铁碳微电解工艺使用的铁屑多为含铁废料，来源广泛，价格低廉。 具有以废处理、节约资源的意义，具有吸附法、中和沉淀法、电解法等方法的优点。 ，可以同时去除多种重金属离子，在一定程度上改变了传统废水处理系统投资大、运行成本高等缺点。 因此，该技术在重金属废水处理，特别是含铬废水处理中的应用受到了广泛关注。 ，是一项具有良好发展前景的新技术。
但很多微电解设备运行一段时间后，经常会出现铁屑结块、滤料窜流等现象，大大降低了处理效果。 而且，当微电解床层较高时，底部的铁屑压实得太密。 当废水浓度较高时，处理效果不稳定，需要频繁反冲洗和再生。 这是因为微电解设备实际运行一段时间后，铁的表面形貌发生变化，被微电解产生的絮体、沉积物包裹和覆盖，降低了电沉积、团聚和氧化还原反应的速率。 ，从而影响废水处理的效果和能力； 流化床虽然解决了结块问题，但为了保证流化，废水需要不断循环，因此动力消耗大，且有铁和碳的损失。
另一方面，在钢铁、半导体、电路板、电镀、有色冶金等行业，不仅产生大量的酸再生铁粉、浑浊循环水污泥、抛丸铁粉、氧化铁皮等每天都会产生含铁污泥，同时也会产生大量的废酸和酸洗废水。 如果能充分利用含铁污泥、废酸等废物，可开发新的铁滤过滤预处理工艺，含铬废水必须先进行微电解化学处理。 预处理后再引入深度处理单元不仅可以处理废物，还可以大大节省后续深度处理单元的化学成本和处理负荷，也使后续污泥资源化利用变得更加容易。
发明内容
鉴于传统的含铬废水化学处理工艺中，还原剂、沉淀剂添加过量，处理成本高，污泥产量大且成分复杂，难以利用，危险废物外包高价处理，本发明的目的是提出一种含铬废水预处理工艺，采用铁屑过滤器对含铬废水进行微电解预处理。 不仅实现了废铁屑、废酸液的资源化利用，还大大降低了化学品成本及后续成本。 污泥产生量减少，产生的污泥更容易作为资源利用。
为了实现上述目的，本发明是这样实现的：
一种含铬废水的预处理工艺，包括以下步骤：
1)构建铁屑过滤器，将含铁泥屑经碱洗除油、酸洗除锈活化，然后与含碳颗粒和多孔填料混合，形成铁屑过滤器；
2）含铬废水在调节池曝气后，引入铁屑过滤器进行微电解反应，用酸调节池内pH值和氧化还原电位ORP值，使大部分六价铬还原为三价铬。 铬;
3）过滤池出水引至反应池，加入中和剂，发生重金属络合沉淀，出水引入沉淀池；
4）大部分重金属污染物在沉淀池中络合去除后，上清液经过深度处理达标后排放。
此外，为了构建铁屑过滤器，使用了来自钢铁、半导体、电路板、电镀和有色冶金等行业的含铁泥屑。 经过碱洗除油、酸洗除锈等活化处理后，与焦炭、多孔填料等按一定比例混合，构成铁屑过滤器。
含铁污泥是钢铁、半导体、电路板、电镀、有色冶金等各种工业过程中产生的酸再生铁粉、浑浊循环水污泥、抛丸铁粉、氧化铁皮等。 含铁粉尘污泥40wt%以上。
活化处理工艺为用碱溶液（浓度质量百分比：5-20%）浸泡10-30分钟除油，冲洗至pH值为中性，然后用酸溶液（浓度质量百分比：1-5%） ）浸泡10至30分钟，去除锈迹； 为了缩短活化时间，可将铁屑小火加热，并保持在60～80℃； 当滤材长期使用后性能下降后，可将其取出并重复活化过程。
铁屑过滤器采用一用一备，或一用多备； 每台过滤器均采用底部进水、顶部出水的动态上流式过滤方式； 铁粉储存在浅托盘结构中，层层堆叠。 ，有2～20层浅盘，盘底过滤材料厚度为10～100mm。 浅托盘可以动态添加或删除。
所述铁屑过滤器中，过滤器内铁屑和含碳颗粒的粒径分别为0.05～15mm和1～10mm。 铁屑与含碳颗粒的重量比为：铁屑：含碳颗粒=1：0.001~0.2； 多孔填料为惰性陶瓷介质，占滤料体积的30～70％； 含碳颗粒材料为焦炭、活性炭、煤渣、烟道灰、无烟煤等及其组合。
铁屑过滤器是综合利用氧化还原、电化学粘附、混凝沉淀、吸附和电场效应净化含铬废水的预处理装置。 铁屑中加入含碳颗粒后，在酸性条件下，铁屑与碳颗粒接触，进一步形成较大的铁碳原电池，使铁屑受到微型原电池（纯铁）的腐蚀。是阳极，Fe3C是阴极）在此基础上，受到大型原电池的腐蚀，从而加速电化学反应。 同时过滤器内的多孔惰性填料可以保持过滤器一定的孔隙率，防止铁屑结块、硬化，保持良好的水力。 条件下，延长再生周期。
微电解反应过程中，阳极产物Fe2+具有很强的化学活性，能快速将废水中的Cr6+还原为Cr3+。 同时，它还能与废水中的溶解氧反应生成Fe(OH)3。 然而，在酸性条件下，Fe(OH)3会很快溶解。
铁过滤器中的主要化学反应：
Fe+2H+→Fe2++H2↑
Fe+2Fe3+→3Fe2+
Fe(OH)3+3H+→Fe3++3H2O
6Fe2++-+14H+→6Fe3++2Cr3++7H2O
2Fe+-+14H+→2Fe2++2Cr3++7H2O
2、含铬废水在调节池曝气后，引入铁屑过滤器进行微电解反应。
1）调节池底部设有微曝气装置，保证曝气均匀。 曝气强度为：0.1~0.5m3（空气）/m3（废水）·h。 调节池出水溶解氧含量为3.0～6.0mg/L。
2）铁屑过滤器中，铁屑与待处理废水量的比例为1：50～1：1000，废水的停留时间为15min～50min。 经过铁屑过滤器处理后，过滤器内PH值为3.0~5.0，ORP值为300~360mv。
3）上述铁屑过滤器通过加酸来调节池内的PH值和ORP值。
在调节池中，通过曝气，提高含铬废水中的溶解氧，可以加速后续过滤器中铁屑的溶解，强化微电池功能，促进铁屑表面物质的去除，并提高元素铁向亚物质的转化。 铁的效率可以快速将废水中的Cr6+还原为Cr3+。 通过控制过滤废水的pH值和氧化还原电位ORP值，可将50%～80%以上的Cr6+还原为Cr3+。
3、铁屑过滤器出水进入反应池，加入中和剂和絮凝剂，使重金属络合沉淀。
1)中和剂为NaOH或KOH，浓度为1.0～10.0wt%； 该过程中还可以添加絮凝剂，絮凝剂为铝盐，优选为聚合氯化铝PAC，浓度为0.001～2.0wt％。
2)反应池设有搅拌装置，废水在反应池内的停留时间为20～40分钟，出水pH值为9.0～10.5。
在反应池中，随着废水碱度的增加，Fe2+转化为Fe3+。 在碱性中和剂和絮凝剂的作用下，当pH值为9.0～10.5时，会形成各种重金属氢氧化物的络合物沉淀。 。
主要化学反应：
Cr3++3OH-→Cr(OH)3↓
Ni2++2OH-→Ni(OH)2↓
Fe3++3OH-→Fe(OH)3↓
Pb2++2OH-→Pb(OH)2↓
Zn2++2OH-→Zn(OH)2↓
Mn2++2OH-→Mn(OH)2↓
Cu2++2OH-→Cu(OH)2↓
4、大部分污染物在沉淀池中去除，上清液经过深度处理达标后排放。
1）沉淀池为斜板沉淀池，废水停留时间为30～90分钟。
2）上述污染物主要是重金属氢氧化物的络合沉淀。 污泥经浓缩干燥后循环利用。 优选的利用方式是作为铬铁、铬镍及铬铜合金的冶炼原料。
3)上述上清液深度处理为化学还原-沉淀、离子交换、活性炭吸附、电解、反渗透、膜分离、人工湿地等常规深度处理工艺中的一种或组合。 优选化学还原-沉淀。 深加工技术。
在沉淀池中，Fe(OH)3、PAC等均具有相当的络合吸附、絮凝和共沉能力，可以去除废水中的多种污染物和分散杂质。 超过50%至80%的六价铬将被去除。 根据所处理含铬废水的性质、流量以及需要达到的排放标准，可选择后续的深度处理工艺。 例如，可增加一级化学还原沉淀工艺，采用石灰乳作为沉淀剂； 还可以进入人工湿地床，利用生物手段对废水中残留污染物进行深度处理； 也可采用膜分离、反渗透等物理化学方法，但处理成本较高。
本发明的有益效果：
传统的含铬废水处理工艺是：先用亚硫酸盐还原，然后加入过量石灰乳沉淀。 废水达标排放。 污泥经过浓缩、过滤后外包处理。 缺点是：
1、为了适应含铬废水性质的变化，保证出水达标，石灰乳的投加量往往是理论要求的2倍以上，增加了处理成本（药剂投加量大） 、设备能耗高、设备占用地大等），且混合污泥量大大增加；
2、采用亚硫酸盐作为还原剂。 在将六价铬还原为三价铬的同时，还原剂中的HSO3-和SO32-等离子体也与石灰乳反应，形成大量CaSO4沉淀物并混入污泥中，增加了后续污染。 泥浆生产；
3、混合污泥中同时含有重金属氢氧化物污泥和钙盐污泥，综合利用难度大，存在二次污染风险；
4、混合污泥需要特殊处理或由有资质的厂家处置，这将花费高昂的外购处理费，并造成宝贵资源的流失。
针对传统模式的缺点，本发明采用铁滤器作为含铬废水的预处理单元，可有效实现混合污泥的源头减量和重金属污泥的富集回收，并可减少含铬废水的后续深度处理。 制药成本和处理负荷，一石多能。 具体说明如下：
①前置铁屑过滤器作为预处理单元，具有减少常规还原剂后续消耗、促进重金属氢氧化物沉淀过程、提高重金属污泥铁品位、减少后续硫酸盐污泥生成四大作用：在铁屑过滤器中，废水ORP值控制在300-360mv，PH值3.0-5.0，使铁屑中的Fe主要以Fe和Fe2+的形式存在； 通过微电解，50～80%的六价铬被还原为三价铬。 同时，废水中大量增加的Fe2+和Fe3+也将在后续沉淀过程中作为絮凝剂，促进重金属氢氧化物污泥的沉淀过程。 实践证明，预滤过滤器作为预处理单元，可使重金属污泥中总铁的百分比提高15～30wt%，更易于后续综合利用； 并且由于铁滤的初步还原作用，比传统还原剂亚硫酸盐节省20-50wt%，因此后续沉淀过程中硫酸盐污泥的含量也可降低15-40wt%，从而大大降低了成本污泥处理和处置。
②传统含铬废水处理工艺中，一般采用浓度为10wt%的过量石灰乳作为中和沉淀剂。 氢氧化钙的添加虽然对重金属离子（Cr3+、Ni2+、Zn2+、Fe3+等）有良好的沉淀和絮凝效果，但会与废水中的F-、SO42-、PO43-等阴离子发生反应分别形成氟化钙、硫酸钙、磷酸钙等钙盐，然后与重金属污泥发生絮凝、夹带、络合、沉淀。 这种混合污泥产量大、成分复杂。 尤其是重金属元素含量难以满足综合利用要求，浸出毒性超过国家标准。 因此，被国家认定为危险废物，需要委托有资质的单位进行安全处置。 本发明采用“铁过滤器+反应池+沉淀池”的短流程工艺，并使用可溶性强碱（NaOH或KOH）和聚合氯化铝PAC，既保证了重金属的沉淀效果离子，而且还是很方便的。 在很大程度上防止了沉淀的钙盐混入重金属污泥中，使沉淀池污泥更易于利用。 经浓缩、干燥后，可作为冶炼铬铁、铬镍、铬铜等合金的原料。
③本发明充分利用钢铁、半导体、电路板、电镀、有色冶金等行业的废铁屑构建微电解铁屑过滤器，替代传统的六价铬还原池，具有以下特点：以废物处理废物。 铁屑过滤器对废水有很强的缓冲作用，可以减少一半以上的六价铬，同时增加废水中Fe2+的含量。 它可以同时充当还原剂和絮凝剂，降低后续工艺中化学品和六价铬的成本。 价态铬处理负荷。
④本发明铁屑过滤器采用活动式顶置多层浅板结构和“铁屑+炭质颗粒+多孔填料”三合一滤料，孔隙率大，使用寿命长。 能极大缓解传统铁屑过滤器易板结、窜流的问题； 滤材长期运行后效率下降后，可随时更换再生。
⑤本发明结合了微电解还原、化学还原、络合吸附、中和沉淀等工艺的特点，可同时去除多种重金属离子。 作为重金属废水特别是含铬废水的预处理工艺，具有广泛的应用前景。 、工艺简单、基建投资少、处理效果好、成本低、易操作。