申请日2016.11.21
公开(公告)日2017.04.26
IPC分类号C02F1/42; C02F103/16; C02F101/20
摘要
本发明公开一种电镀含铬废水资源化利用工艺，其采用双阴离子吸附柱串联全负载方式将电镀含铬废水中的铬进行吸附，使每个阴离子吸附柱中的六价铬浓度均小于0.5mg/L;并采用碱性再生剂对吸附有六价铬的阴离子吸附柱中的树脂进行淋洗再生，至阴离子吸附柱树脂呈OH‑型，并得到酸碱度为中性的合格液以及碱性贫液;最后采用铬酸溶液将淋洗后的阴离子吸附柱树脂由OH‑型转变为SO42‑型，直至流出液的PH5;同时还采用H+型阳离子交换树脂将合格液中Na+和树脂上的H+发生交换，形成的铬酸溶液可以应用于转型步骤中，通过上述工艺，从而既能使电镀废水达标排放，又能将重金属资源化利用。
权利要求书
1.一种电镀含铬废水资源化利用工艺，其特征在于，所述电镀含铬废水资源化利用工艺包括以下步骤：
S1、吸附：采用双阴离子吸附柱串联全负载方式将电镀含铬废水中的铬进行吸附，使每个阴离子吸附柱中的六价铬浓度均小于0.5mg/L;
S2、淋洗：采用碱性再生剂对吸附有六价铬的阴离子吸附柱中的树脂进行淋洗再生，至阴离子吸附柱树脂呈OH-型，并得到酸碱度为中性的合格液以及碱性贫液;
S3、转型：采用铬酸溶液将淋洗后的阴离子吸附柱树脂由OH-型转变为SO42-型，直至流出液的PH5;
S4、铬酸回收：采用H+型阳离子交换树脂将合格液中Na+和树脂上的H+发生交换，形成铬酸溶液。
2.根据权利要求1所述电镀含铬废水资源化利用工艺，其特征在于，所述吸附步骤中还包括以下分步骤：
S11、设计至少3根阴离子吸附柱，采用大孔弱碱性树脂D310填充阴离子吸附柱，填充高度1.2-1.5米;
S12、对电镀含铬废水收集储存至含铬废水池，并滤除去悬浮物;
S13、将步骤S12得到的废水自上而下进入阴离子吸附柱，当第一根阴离子吸附柱的吸尾液中六价铬大于0.5mg/L时，串联上第一根阴离子吸附柱;
S14、当第二根阴离子吸附柱的尾液中六价铬大于0.5mg/L时，串联上第三根阴离子吸附柱，同时对第一根阴离子吸附柱进行淋洗再生;
S15、待第三根阴离子吸附柱的尾液六价铬大于0.5mg/L时，和再生完的第一根阴离子吸附柱串联，而第二根阴离子吸附柱开始淋洗再生，依次循环。
3.根据权利要求2所述电镀含铬废水资源化利用工艺，其特征在于，所述淋洗步骤中还包括以下分步骤：
S21、用100g/L的NaOH溶液自上而下流过阴离子吸附柱的饱和树脂层;
S22、当流出的淋洗液呈橙红色或PH为7时，则将淋洗液收集于合格液储罐中;
S23、当流出的淋洗液由橙红色变为橙黄色或PH9时，则将淋洗液收集于贫液储罐，此时阴离子吸附柱树脂呈OH-型。
4.根据权利要求3所述电镀含铬废水资源化利用工艺，其特征在于，所述转型的具体步骤如下：
S3、用4-100g/L的H2SO4将淋洗后的阴离子吸附柱树脂由OH-型转变为SO42-型，直至流出液PH5或树脂由淡绿色转变为米黄色。
5.根据权利要求4所述电镀含铬废水资源化利用工艺，其特征在于，所述铬酸回收步骤中还包括以下分步骤：
S41、设计至少2根阳离子交换柱，采用H+型离子交换树脂填充，填充高度1.2-1.5米;
S42、将合格液由高位槽通过流量计由柱体底部自下往上进入阳离子交换柱;
S43、合格液中的Na2CrO4转换为H2Cr2O7自阳离子交换柱上部流出，直至流出液PH2-5或树脂由橙红色变为橙色;
S44、将阳离子交换柱柱内的Na2CrO4放回合格液储罐，用水洗柱，洗水回流至含铬废水池。
6.根据权利要求5所述电镀含铬废水资源化利用工艺，其特征在于，将步骤S23中收集的贫液用于替换步骤S21中的NaOH溶液，并当流出的淋洗液呈橙红色或PH为7时，再用100g/L的NaOH溶液对阴离子吸附柱的饱和树脂层进行淋洗，直至流出的淋洗液由橙红色变为橙黄色或PH9。
7.根据权利要求6所述电镀含铬废水资源化利用工艺，其特征在于，对所述步骤S43中的H2Cr2O7进行回收，用于替换步骤S3中的H2SO4。
说明书
电镀含铬废水资源化利用工艺
技术领域
本发明涉及本发明涉及电镀废水回收处理技术，尤其是涉及一种电镀含铬废水资源化利用工艺。
背景技术
电镀行业每年都会产生大量镍、铜、铬废水，不仅造成资源的浪费，而且污染环境，破坏水质，影响水生动植物的生产环境，破坏生态平衡，造成鱼虾等死亡，危害农作物的生长，同时废水中的重金属通过食物链富集在人体内，给人类的健康造成严重的影响，甚至导致死亡。
目前处理电镀废水的主要方法有化学法，物理法，物理化学法，生化法。化学法通过氧化还原及化学沉淀等方法，将有毒有害的物质从废水中去除，虽能将重金属离子从废水中去除，但易造成二次污染，只能将污染物从液相转移至固相，污染物及其危害并未消除，同时造成资源的浪费。市场上金属镍、铜、铬的价格很高，所以需要找到一种既能使电镀废水达标排放又能回收废水中重金属镍、铜、铬的方法，实现环保和经济的双赢。
发明内容
本发明的目的在于克服上述技术不足，提出一种既能使电镀废水达标排放，又能将重金属资源化利用的电镀含铬废水资源化利用工艺。
为达到上述技术目的，本发明的技术方案提供一种电镀含铬废水资源化利用工艺，所述电镀含铬废水资源化利用工艺包括以下步骤：
S1、吸附：采用双阴离子吸附柱串联全负载方式将电镀含铬废水中的铬进行吸附，使每个阴离子吸附柱中的六价铬浓度均小于0.5mg/L;
S2、淋洗：采用碱性再生剂对吸附有六价铬的阴离子吸附柱中的树脂进行淋洗再生，至阴离子吸附柱树脂呈OH‐型，并得到酸碱度为中性的合格液以及碱性贫液;
S3、转型：采用铬酸溶液将淋洗后的阴离子吸附柱树脂由OH‐型转变为SO42‐型，直至流出液的PH5;
S4、铬酸回收：采用H+型阳离子交换树脂将合格液中Na+和树脂上的H+发生交换，形成铬酸溶液。
优选的，所述步骤S1包括以下分步骤：
S11、设计至少3根阴离子吸附柱，采用大孔弱碱性树脂D310填充阴离子吸附柱，填充高度1.2‐1.5米;
S12、对电镀含铬废水收集储存至含铬废水池，并滤除去悬浮物;
S13、将步骤S12得到的废水自上而下进入阴离子吸附柱，当第一根阴离子吸附柱的吸尾液中六价铬大于0.5mg/L时，串联上第一根阴离子吸附柱;
S14、当第二根阴离子吸附柱的尾液中六价铬大于0.5mg/L时，串联上第三根阴离子吸附柱，同时对第一根阴离子吸附柱进行淋洗再生;
S15、待第三根阴离子吸附柱的尾液六价铬大于0.5mg/L时，和再生完的第一根阴离子吸附柱串联，而第二根阴离子吸附柱开始淋洗再生，依次循环。
优选的，所述步骤S2包括以下分步骤：
S21、用100g/L的NaOH溶液自上而下流过阴离子吸附柱的饱和树脂层;
S22、当流出的淋洗液呈橙红色或PH为7时，则将淋洗液收集于合格液储罐中;
S23、当流出的淋洗液由橙红色变为橙黄色或PH9时，则将淋洗液收集于贫液储罐，此时阴离子吸附柱树脂呈OH‐型。
优选的，所述步骤S3的具体步骤如下：
S3、用4‐100g/L的H2SO4将淋洗后的阴离子吸附柱树脂由OH‐型转变为SO42‐型，直至流出液PH5或树脂由淡绿色转变为米黄色。
优选的，所述步骤S4包括以下分步骤：
S41、设计至少2根阳离子交换柱，采用H+型离子交换树脂填充，填充高度1.2‐1.5米;
S42、将合格液由高位槽通过流量计由柱体底部自下往上进入阳离子交换柱;
S43、合格液中的Na2CrO4转换为H2Cr2O7自阳离子交换柱上部流出，直至流出液PH2‐5或树脂由橙红色变为橙色;
S44、将阳离子交换柱柱内的Na2CrO4放回合格液储罐，用水洗柱，洗水回流至含铬废水池。
优选的，将步骤S23中收集的贫液用于替换步骤S21中的NaOH溶液，并当流出的淋洗液呈橙红色或PH为7时，再用100g/L的NaOH溶液对阴离子吸附柱的饱和树脂层进行淋洗，直至流出的淋洗液由橙红色变为橙黄色或PH9。
优选的，对所述步骤S43中的H2Cr2O7进行回收，用于替换步骤S3中的H2SO4。
本发明所述电镀含铬废水资源化利用工艺，其采用双阴离子吸附柱串联全负载方式将电镀含铬废水中的铬进行吸附，使每个阴离子吸附柱中的六价铬浓度均小于0.5mg/L;并采用碱性再生剂对吸附有六价铬的阴离子吸附柱中的树脂进行淋洗再生，至阴离子吸附柱树脂呈OH‐型，并得到酸碱度为中性的合格液以及碱性贫液;最后采用铬酸溶液将淋洗后的阴离子吸附柱树脂由OH‐型转变为SO42‐型，直至流出液的PH5;同时还采用H+型阳离子交换树脂将合格液中Na+和树脂上的H+发生交换，形成的铬酸溶液可以应用于转型步骤中。本发明所述电镀含铬废水资源化利用工艺，既能使电镀废水达标排放，又能将重金属资源化利用，彻底解决电镀含铬废水的处理处置问题，避免造成资源浪费及二次污染。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明的实施例提供了一种电镀含铬废水资源化利用工艺，其采用离子交换法组合5根离子交换树脂柱的工艺将电镀含铬废水实现资源化治理与利用，该工艺包括吸附、淋洗、转型、铬酸回收四部分，具体操作如下：
1、吸附
吸附部分设计3个阴离子吸附柱，采用大孔弱碱性树脂D310填充阴离子吸附柱，填充高度1.2‐1.5米。吸附操作采用双阴离子吸附柱串联全负载方式进行，将电镀含铬废水收集储存，经过滤除去悬浮物后，自上而下进入阴离子吸附柱。当第一柱吸尾液中六价铬大于0.5mg/L时，串联上第二根阴离子吸附柱，待第二根阴离子吸附柱尾液中六价铬大于0.5mg/L时，将第三根和第二根阴离子吸附柱串联，而第一根阴离子吸附柱进行淋洗再生，待第三根阴离子吸附柱尾液六价铬大于0.5mg/L时，和再生完的第一根阴离子吸附柱串联，而第二根阴离子吸附柱开始淋洗再生。上述2柱串联循环操作，充分保证了外排废水中六价铬浓度小于0.5mg/L，同时也能使离子交换树脂充分发挥交换能力，有利于提高合格液的质量和六价铬的浓度。
2.淋洗
弱碱性阴离子树脂与OH‐亲和力特强，该树脂吸附的顺序是OH‐Cr2O72‐SO42‐CrO42‐NO3‐Cl‐。利用这特有的选择特性，就可以用再生剂NaOH完成对树脂的淋洗再生。用NaOH淋洗吸附饱和的阴离子吸附柱过程如下：阴离子吸附柱吸附的Cr2O72‐转化为CrO42‐,并生成Na2CrO4和水;然后OH‐取代树脂上的CrO42‐。
一般用8个床体积的100g/L的NaOH溶液淋洗，Na2CrO4绝大部分集中在前4个床体积的淋洗液中，后4个床体积的淋洗液作为贫液在下次淋洗时作为再生剂使用。淋洗操作首先将贫淋洗液自上而下流过阴离子吸附柱的饱和树脂层，当流出的淋洗液呈橙红色或PH为7时，将其收集于合格液储罐;当流出的淋洗液由橙红色变为橙黄色或PH9时，将其收集于贫液储罐，这时淋洗液改为100g/L的NaOH溶液，体积约为合格液的体积。
3、转型
用NaOH淋洗后的阴离子吸附柱树脂呈OH‐型，吸附时废水中的Cr2O72‐、SO42‐、Cl‐等阴离子被树脂吸附，同时有大量的OH‐进入废水中导致出水PH4，并会使废水中的Cr2O72‐转变为CrO42‐。而CrO42‐很难取代已被树脂吸附的SO42‐和Cl‐等离子，会使树脂吸附六价铬的容量降低一半，导致树脂的穿透体积减少从而降低交换容量。而采用H2SO4将淋洗后的阴离子吸附柱树脂由OH‐型转变为SO42‐型，克服了上述缺点。转型用的H2SO4可以用脱钠后阳离子柱再生的废酸，其H2SO4含量在4‐100g/L范围内均可。转型时当流出液PH5或树脂由淡绿色转变为米黄色时判定为转型终点，再采用上述转型后的树脂处理含铬废水。
4、铬酸的回收
铬酸的回收部分设计采用2根阳离子交换柱，采用H+型离子交换树脂填充，填充高度1.5米，2根阳离子交换柱交替使用。
淋洗得到的合格液中的铬为Na2CrO4，必须经离子交换转变为H2Cr2O7才能被浓缩回收。脱钠操作采用H+型阳离子交换树脂，合格液由高位槽通过流量计从柱的底部进入，Na2CrO4中的Na+和树脂上的H+发生交换，生成的H2Cr2O7 从柱上部流出，把流出液PH2‐5或树脂由橙红色变为橙色视为脱钠终点，然后将柱内的Na2CrO4放回合格液储罐，用水洗柱，洗水流入含铬废水池。脱钠后的溶液为铬酸溶液。
采用三柱阴离子交换柱交替吸附、淋洗、转型工艺实现对含铬废水的资源化治理，采用两柱H+型离子交换柱交替回收铬酸的方式实现了吸附滤液重金属，其产水重金属含量低于用水要求可回用于漂洗工序。吸附饱和后采用NaOH溶液淋洗对阴离子吸附柱进行洗脱、再生;采用H2SO4溶液对淋洗后的阴离子吸附柱进行转型，回收液中铬酸可变卖或回用，离子交换柱产水可用回漂洗供需，实现重金属和水的资源化利用。
工艺参数：
阴离子吸附柱吸附和回收柱的流速控制在15‐18米/小时，阴离子吸附柱和回收柱树脂分别装填D310树脂和H+型树脂，装填高度1.5米，淋洗、再生、转型工艺的流速控制7米/小时，操作温度控制在常温，再生周期设计6天，阴离子吸附柱出水六价铬含量控制小于0.5mg/L，合格液收集PH为7，贫液收集PH为9，回收铬酸收集PH为5。
产物及浓度：
本发明所述电镀含铬废水资源化利用工艺，其采用双阴离子吸附柱串联全负载方式将电镀含铬废水中的铬进行吸附，使每个阴离子吸附柱中的六价铬浓度均小于0.5mg/L;并采用碱性再生剂对吸附有六价铬的阴离子吸附柱中的树脂进行淋洗再生，至阴离子吸附柱树脂呈OH‐型，并得到酸碱度为中性的合格液以及碱性贫液;最后采用铬酸溶液将淋洗后的阴离子吸附柱树脂由OH‐型转变为SO42‐型，直至流出液的PH5;同时还采用H+型阳离子交换树脂将合格液中Na+和树脂上的H+发生交换，形成的铬酸溶液可以应用于转型步骤中。本发明所述电镀含铬废水资源化利用工艺，既能使电镀废水达标排放，又能将重金属资源化利用，彻底解决电镀含铬废水的处理处置问题，避免造成资源浪费及二次污染。
以上所述本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。