离子交换处理电镀含铬废水

设计规模及设计水质

废水水量120m³/d；

水质：

注：表中除pH值外单位均为ppm

出水水质：

1、符合（GB21900-2008）规定的标准：

注：表中除pH值外单位均为ppm

2、处理后废水回用率到达80%以上。

3、废水中的铬以铬酐（CrO3）的形式回收，重新用于生产。

一、离子交换处理电镀含铬废水的设计，应满足以下技术条件：

1、进水六价铬离子浓度不易大于200mg/L;

2、进入阴柱废水的pH值应控制在5以下；

3、阴柱的再生剂宜选用工业用氢氧化钠，再生液用除盐水配置；阴柱的清洗水宜用除盐水。清洗终点pH值应控制在8~10；

4、阳柱的再生剂宜选用工业用盐酸；阳柱的清洗水可用自来水。清洗终点pH值为2~3。

二、离子交换树脂再生时的淋洗水，含六价离子部分应返回调节池；含酸、碱和重金属离子部分应经处理达标后回用或排放。

三、六价铬在水中的存在形态。在接近中性条件下主要是CrO₄^2-存在，在酸性条件下主要以Cr₂O₇^2-存在。基于六价铬在水中以阴离子状态存在，故选用OH型阴离子交换树脂将其除去。根据实验，废水中存在其他阴离子时：

1、苯乙烯型阴离子交换树脂在交换过程中交换顺序如下：

Cr₂O₇^2-＞SO₄^2-＞NO₃^-＞CrO₄^2-＞Cl^-＞OH^-

2、大孔型弱碱阴离子交换树脂在交换过程中各种阴离子交换顺序如下：

OH^-＞Cr₂O₇^2-＞SO₄^2-＞NO₃^-＞CrO₄^2-＞Cl^-

因此，将废水中CrO₄^2-转化为Cr₂O₇^2-有利于更有效的去除废水中的六价铬。

为方便废水回收利用。强碱阴离子树脂进水pH值控制在2~3.5之间；对弱碱阴离子树脂，进水pH值应控制在2~4之间。再生剂选用氢氧化钠，恢复其交换能力。

四、废水中其他的金属离子，如Ni²⁺、Ca²⁺、Cu²⁺、Cr³⁺等可用H型阳离子交换树脂除去，再生剂选用盐酸（或硫酸），恢复其交换能力。

五、处理流程：

固定床流程图：

固定床流程描述：

1、废水经过调节池，又经过过滤柱，去除悬浮物后进入酸性阳柱已达到两个目的：一是去除废水中的重金属离子及其他阳离子，纯化水质；二是阳离子交换树脂交换过程中，置换出氢离子，调整废水的pH值达到3~3.5，使废水中的六价铬转化为Cr₂O₇^2-，为提高阴离子交换树脂的交换容量和回收铬酸纯度创造条件。

2、阳柱出水接入1号除铬阴柱去除Cr₂O₇^2-，当处理后出水中六价铬离子泄露达0.5mg/L时，再串联2号除铬柱，直至1号除铬柱基本达到Cr₂O₇^2-的全饱和时从系统中断开，进行再生。此时，2号除铭阴柱单柱运行；当2号除铬阴柱出水中，六价铬离子泄露达到0.5mg/L时，已与再生后的1号除铬阴柱串联，这样1号和2号除铬阴柱交替使用，以充分利用树脂对Cr₂O₇^2-的交换容量。

3、当除铬阴柱出水呈现酸性（pH＜4.5）时，就将出水与除酸柱串联，去除水中的其他酸根离子，达到水的循环利用。

典型的固定床离子交换工艺过程大致分为四个工序：

1、交换：含六价铬的废水自上而下顺流通过树脂层，处理出水从柱底部排出。

2、反洗：当树脂交换容量达到控制终点时，在再生之前，自下而上逆流进水反洗，除去树脂层中的气泡和杂质，同时疏松树脂，方便再生。

3、再生：通过再生剂顺向（或逆向）进液，进行树脂再生处理，使树脂恢复交换能力。

4、淋洗：通入除盐水顺向（或逆向）进水，将树脂层内残余再生液洗净。

交换工序如此反复进行。

六、相关设备

1、过滤柱

在电镀废水中，除了含有阴阳离子外，还含有一些非溶解态悬浮杂质SS，而这些杂质，是树脂污染阻塞的主要原因，会造成树脂交换容量、交换速度以及流量等显著降低。对于悬浮物含量超过10~15mg/L的电镀废水，在进入离子交换柱之前，经过滤处理，尽可能除去这些悬浮杂质。

电镀含铬废水处理中多采用压力式过滤，由于含铬废水pH值一般在4~6之间，偏酸性，在此条件下石英砂、无烟煤、白球等滤料化学性质稳定，具有较强的耐腐蚀性，常被选用。

去除原水中的SS，减轻树脂堵塞污染，为离子交换柱正常工作提供保障。过滤柱一般为塑料柱或钢柱内衬防腐材料，本设计滤料选用石英砂。

工艺设计

滤层厚度H=1.0m

空塔流速v=10m/h

过滤周期T=24h

反冲强度q=15L/（㎡.s）

反洗膨胀率45%

反冲时间10min

反冲洗水 处理后除酸纯水

滤柱横截面积S=Q/v=0.5㎡

滤柱直径D=0.798m，取D=800mm

空塔流速V1=9.95（m/h）

本设计符合要求（5~10m/h）

所需滤料体积0.5m³

天然花岗岩碎石垫层厚450mm。

有效高度H=450+1000（1+0.45）=1900（mm）

本设计取2000。

2、离子交换除铬系统

离子交换除铬系统，主要包括酸性阳柱（001X7）、除铬阴柱（D301）、除酸阴柱（D301）、脱钠阳柱（001X7）、水泵、水箱等。

（1）除铬阴柱

除铬阴柱是离子交换除铬系统中的一个主要装置，其他装置一般均以它为依据进行考虑，故在设计计算时，对各项技术条件和参数要统筹考虑合理选用。除铬阴柱用于去除六价铬，阴柱数量2个，采用全饱和工艺运行。柱中装填D301型阴树脂，湿视密度ρ=0.7g/mL，工作交换容量E=70gCr（VI）/L（R）

工艺设计

工作周期T=24h

一个工作周期内需要除铬量N=17.94（kg）

树脂体积V=256L=179.2kg

空塔流速v=20m/h

交换柱直径D=550mm

树脂层高度H=1078mm

交换柱高度=2H=2156mm，设计为2200mm

再生剂：浓度10%工业NaOH溶液。

再生剂用量：2倍树脂体积

再生流速：1m/h

（2）除酸阴柱

设置在除铬阴柱之后，用于降低除铬阴柱除水酸度和回用水中Cl^-、SO₄^2-含量。

选用D301型阴树脂。其他参数同除铬阴柱，即

空塔流速21m/h

树脂体积Vr=0.256m³

交换柱直径D=550mm

树脂层高度H=1078mm

交换柱高度=2H=2200mm

再生剂：浓度10%工业NaOH溶液。

再生流速：1m/h

（3）酸性阳柱

设置在除铬阴柱之前，去除废水中金属阳离子，并降低pH值在3~3.5范围内，以使Cr（VI）以Cr₂O₇^2-形态存在，有利于除铬阴柱对铬的交换。

工艺设计

阳柱数量2个，串并联设计交替运行。

树脂001X7型，工作交换容量1200eq/m³。

单柱树脂体积：处理镀铬废水时，采用阳树脂体积：阴树脂体积1:1，即

空塔流速21m/h

树脂体积Vr=0.256m³

交换柱直径D=550mm

树脂层高度H=1078mm

交换柱高度=2H=2200mm

再生剂：浓度5%工业盐酸

再生剂用量：2倍树脂体积，即0.512m³

再生剂流速：2m/h

（4）脱钠柱

去除除铬阴柱再生洗脱液中的Na+，使得回收的以铬酸Cr（VI）的形式用于生产。

工艺设计

树脂：001X7型，工作交换容量1200eq/m³，湿视密度ρ=0.8g/mL。

树脂体积：0.512m³=409.6kg

树脂层高度H=1331mm

交换柱高度1.8H=2400mm

空塔流速v=2.5 m/h

处理流量=0.96m³/h

再生剂：浓度5%工业盐酸

再生剂用量：2倍树脂体积，即0.512m³，再生流速：2.0m/h