申请日2008.09.19
公开(公告)日2009.02.04
IPC分类号C02F1/42; C02F101/22; C02F1/62
摘要
本发明公开了一种含六价铬废水的离子交换法处理工艺，它将废水调pH值、吸附、再生、维护和Cr6+离子的回收相结合，实现了含铬废水中的Cr6+离子自动化处理，本发明工艺的自动化程度高，处理效果好，可应用于大规模水处理;除铬柱设计成三柱或多柱，各离子交换柱之间设有可调节pH值的中间槽，在两柱或多柱串联工作时，中间过程可以调节pH值，使废水处理效果更好，可以克服常规离子交换过程中，由于离子浓度的变化产生的pH变化，从而造成树脂对离子的吸附能力下降的问题;出水水质可稳定保持Cr6+<0.5mg/L;离子交换树脂可以得到有效维护，可长期稳定工作;再生液可回收，节约资源。
权利要求书
1、一种含六价铬废水的离子交换法处理工艺，其特征在于该方法包括如下步骤：
(1)将含六价铬废水送入pH调节池，调pH值至1～6;
(2)废水送入n-1根串联的离子交换柱吸附Cr6+离子，n取3～10中的自然数，相 邻两根离子交换柱之间设有可调节pH值的中间槽，保持pH值在1～6，第n-1根离子交 换柱的出水口检测Cr6+离子的浓度，第n-1根离子交换柱的出水口流出的液体即为Cr6+ 离子达到排放标准的废水;
(3)当第n-1根离子交换柱的出水口的Cr6+离子浓度达到0.5mg/L时，
将第1根离子交换柱与其它n-2根离子交换柱断开;
第n根离子交换柱与其它n-2根离子交换柱串联，第2根离子交换柱变为第1根离 子交换柱，第3根离子交换柱变为第2根离子交换柱，以此类推，直至第n根离子交换 柱变为第n-1根离子交换柱，返回步骤(2);
同时，原始第1根离子交换柱进行pH调节池—除铬柱—pH调节池的循环吸附，最 大循环吸附时间按下式计算：循环时间T=η×树脂穿漏时间T1-树脂再生时间T2，η取 0.6～1;循环吸附结束后，将原始第1根离子交换柱按如下程序进行再生：排空柱中水至 pH调节池—碱液洗柱后排入再生液槽—柱中剩余碱液反抽到稀碱槽—用水清洗柱—清 洗水排入pH调节池—酸液循环洗柱，再生完全的原始第1根离子交换柱变为第n根离 子交换柱待用。
2、根据权利要求1所述的含六价铬废水的离子交换法处理工艺，其特征在于上述n 根离子交换柱装有大孔强碱性阴离子交换树脂。
3、根据权利要求1所述的含六价铬废水的离子交换法处理工艺，其特征在于步骤 (3)中树脂再生所用的碱液为4～10%(w/w)的氢氧化钠，所述的酸液为0.3～10%(w/w) 的盐酸。
4、根据权利要求1所述的含六价铬废水的离子交换法处理工艺，其特征在于步骤 (3)中碱液洗柱过程以1倍床体积/h的速度洗柱。
5、根据权利要求1所述的含六价铬废水的离子交换法处理工艺，其特征在于步骤 (3)中再生液中的Na2CrO4，经阳离子交换树脂处理后成为H2CrO4进行再利用或进一 步加工回收固体Na2Cr2O7。
6、根据权利要求1所述的含六价铬废水的离子交换法处理工艺，其特征在于离子 交换柱中的树脂的工作交换容量下降到原值的0.8时，启动如下树脂维护程序：单根离 子交换柱再生程序—维护液循环打入单根离子交换柱2～12小时—用水清洗柱—清洗水 排入pH调节池—酸液循环洗柱1～2小时，按照此程序依次维护每根离子交换柱。
7、根据权利要求6所述的含六价铬废水的离子交换法处理工艺，其特征在于树脂 轻度污染时，所述的维护液包含如下重量百分比的组分：8～16%盐酸，其余为去离子水; 树脂重度污染时，所述的维护液包含如下重量百分比的组分：氯化钠10～25%，双氧水 3～10%，氢氧化钠1～5%，其余为去离子水。
8、根据权利要求1所述的含六价铬废水的离子交换法处理工艺，其特征在于该工 艺采用在线Cr6+检测仪和可编程控制器控制所有阀门、压力和流量的自动操作方式。
说明书
含六价铬废水的离子交换法处理工艺
技术领域
本发明涉及一种废水的处理工艺，具体涉及一种含六价铬废水的离子交换法处理工 艺。
背景技术
含六价铬废水广泛存在于电镀、冶金生产领域，不仅造成资源的损失，而且造成严 重的环境污染。因此含六价铬废水的排放受到严格控制。离子交换法是处理含铬废水的 有效方法之一，相比其他处理方法具有处理成本低，可回收六价铬的优点，但是目前的 处理系统和工艺存在自动化程度低，树脂的再生和维护操作复杂，不适合大规模的废水 处理，特别是废水中同时存在三价铬，对树脂的污染严重的问题一直没有有效的解决手 段。因此用离子交换法处理含铬废水目前无法实现广泛和大规模应用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种能进行广泛和大规模使用的离子交换法处 理含六价铬废水的工艺，以实现含六价铬废水中的Cr6+离子的自动化处理。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：
一种含六价铬废水的离子交换法处理工艺，包括如下步骤：
(1)将含六价铬废水经物理净化处理合格后送入pH调节池，调pH值至1～6，pH 值优选2～5;
(2)废水送入n-1根串联的离子交换柱吸附Cr6+离子，n取3～10中的自然数，相 邻两根离子交换柱之间设有可调节pH值的中间槽，保持pH值在1～6，pH值优选2～5， 这样可使废水处理效果更好，可以克服常规离子交换过程中，由于离子浓度的变化产生 的pH变化，从而造成树脂对离子的吸附能力下降的问题;第n-1根离子交换柱的出水 口检测Cr6+离子的浓度，第n-1根离子交换柱的出水口流出的液体即为Cr6+离子达到排 放标准的废水;
(3)当第n-1根离子交换柱的出水口的Cr6+离子浓度达到0.5mg/L时，
将第1根离子交换柱与其它n-2根离子交换柱断开;
第n根离子交换柱与其它n-2根离子交换柱串联(其它n-2根离子交换柱即为第1 根离子交换柱除外的其它离子交换柱)，第2根离子交换柱变为第1根离子交换柱，第3 根离子交换柱变为第2根离子交换柱，以此类推，直至第n根离子交换柱变为第n-1根 离子交换柱，返回步骤(2);
同时，原始第1根离子交换柱进行pH调节池-除铬柱-pH调节池的循环吸附以保 证树脂尽可能吸附饱和以提高树脂利用率，最大循环吸附时间按下式计算：循环时间 T=η×树脂穿漏时间T1-树脂再生时间T2，η取0.6～1;循环吸附结束后，将原始第1根 离子交换柱按如下程序进行再生：排空柱中水至pH调节池-碱液洗柱后排入再生液槽 -柱中剩余碱液反抽到稀碱槽-用水清洗柱-清洗水排入pH调节池-酸液循环洗柱， 再生完全的原始第1根离子交换柱变为第n根离子交换柱待用。
此外，因长期工作导致树脂污染，当离子交换柱中的树脂的工作交换容量下降到原 值的0.8时，启动如下树脂维护程序：单根离子交换柱再生程序-维护液循环打入单根 离子交换柱2～12小时-用水清洗柱-清洗水排入pH调节池-酸液循环洗柱1～2小时， 按照此程序依次维护每根离子交换柱。其中，当树脂轻度污染时，所述的维护液包含如 下重量百分比的组分：8～16%盐酸，其余为去离子水;树脂重度污染时，即采用盐酸维 护液无法使树脂恢复到最初的交换容量时，则为重度污染，此时需用含氧化剂的维护液， 即包含如下重量百分比的组分：氯化钠10～25%，双氧水3～10%，氢氧化钠1～5%，其 余为水。
上述n根离子交换柱装有大孔强碱性阴离子交换树脂，柱中空体积为柱体积的1/3， 每个柱体设有树脂取样口，用于取样检测树脂的工作交换容量。
步骤(3)中，树脂再生所用的碱液为4～10%(w/w)的氢氧化钠，所述的酸液为 1～10%(w/w)的盐酸。
步骤(3)中，碱液洗柱过程以1倍床体积/h的速度洗柱。
步骤(3)中，再生液中的Na2CrO4，经阳离子交换树脂处理后成为H2CrO4进行再 利用或进一步加工回收固体Na2Cr2O7。
循环吸附时间按下式计算：最长循环时间T=η×树脂穿漏时间T1-树脂再生时间T2， η取0.6～1。
其中树脂再生时间T2=柱水排空时间+再生时间+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，通常N1取2～4，N2取3～12，N3取3～6。通常再生流速取1～4倍床体积/h， 清洗流速取3～6床体积/h，酸洗树脂流速取3～6倍床体积/h。可根据废水中Cr6+的浓度、 循环流量、树脂量和树脂的交换容量，确定实际的循环时间，原则上只要尽可能保证树 脂能充分饱和即可，如果考虑要回收Cr6+，为了保证回收Cr6+的浓度和纯度，则树脂的 饱和度要尽可能高，在这种情况下，实测树脂的饱和度和需要的循环时间是必要的，但 是无论何种情况，循环时间不能超过最长循环时间T2。树脂的饱和度按如下方法确定， 相同时间点，当交换柱出水中Cr6+的实测浓度和进水中实测浓度Cr6+的浓度相同时，饱 和度为100%，如果进水Cr6+的实测浓度为A，而出水中Cr6+的实测浓度为0.9A，则饱 和度为90%，以此类推。
其中，穿漏时间T1测定：当废水中Cr6+浓度最大时，从交换柱进水时开始计时， 至出现穿漏时时间为T1。
本发明的含六价铬废水的离子交换法处理工艺采用在线Cr6+检测仪和可编程控制 器(PLC)控制所有阀门、压力和流量的自动操作方式保证废水的处理质量和操作的安 全性。
有益效果：本发明的含六价铬废水的离子交换法处理工艺具有如下优点：
1、自动化程度高，处理效果好，可应用于大规模水处理。
2、除铬柱设计成三柱或多柱，各离子交换柱之间设有可调节pH值的中间槽，在两 柱或多柱串联工作时，中间过程可以调节PH值，使废水处理效果更好，可以克服常规 离子交换过程中，由于离子浓度的变化产生的PH变化，从而造成树脂对离子的吸附能 力下降的问题。
3、出水水质可稳定保持Cr6+<0.5mg/L。
4、离子交换树脂可以得到有效维护，可长期稳定工作。
5、再生液可回收，节约资源。
6、与目前常用的化学法处理含氰化物废水相比，还具有不需要向废水中加入化学 药剂，处理后废水含盐率低，有利于废水回收利用的优点。