CN103771631A - 一种含锌、铬离子的碱性废水处理及回用工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种含锌、铬离子的碱性废水处理工艺，包括：将废水引入一个序批式反应一体化池，然后完成加药、搅拌、反应、絮凝和沉淀过程；反应池中的上清液经活性炭处理后作清洗水回用；反应池下部污泥浆液浓缩后制成泥饼外运处理。含锌、铬离子的碱性废水经本发明工艺处理后能作中水回用，具有高效简便、经济实用等优点，实现经济、社会和环境效益共赢。

Description

一种含锌、铬离子的碱性废水处理及回用工艺
技术领域
本发明涉及一种含重金属离子碱性废水的处理及回用工艺，具体为废水中锌、铬离子及固体颗粒物的去除方法，属于污水治理和中水回用领域。
背景技术
彩钢板广泛应用于建筑家电和交通运输等行业，尤其是在民用建筑、钢结构厂房、机场、库房和冷冻等工业及商业建筑及道路围挡建设中更是一种绝佳的实用材料。基于广泛的用途，彩钢板的市场需求持续扩大，自2000年以来彩钢板生产进入高速增长期。目前我国每年彩钢板的产量超过900万吨/年，预计未来10年，产量还会有所增长。
彩钢板行业的快速发展必然导致大量碱性废水的产生，预计目前整个行业年排放未经处理的彩钢碱性废水在100万吨以上。该废水主要是由彩钢生产工序中用水清洗镀锌钢板产生的。该类废水中含有铬、锌、SS、COD、碱度等污染因子，尤其是重金属离子大量排放将对生产企业周边水体产生长期负面影响，破坏生态平衡，危害当地居民的生产生活。国内对该类废水危害及其处理技术工艺研究不多。处理含锌或含铬的废水的方法有不少报道。
中国发明专利94112437.1中公开了镀锌废水处理剂处理镀锌废水及沉淀物的回收方法，利用含有苛性碱、尿素、六次甲基四胺、磷酸或盐、骨胶等物质的水溶液，往镀锌废水中投加一定剂量，通过调节废水pH值，达到镀锌废水的有效处理和氧化锌的回收。
中国发明专利200810060227.X中公开了一种氯化物镀锌废水中锌盐的回收方法，主要过程为：调节废水的pH值至8～9，投加硫化钠溶液，搅拌产生沉淀后静置，一段时间后将沉淀物分离压滤。
中国发明专利200910230900.4中公开了一种铝型材废水中镍、铬离子的去除方法，包括：在搅拌作用下向铝型材废水中加入镁盐，调节pH值至8.5～9.0，反应后进行固液分离得到可以达标排放的废水。
发明内容
本发明公开了一种含锌、铬离子的碱性废水处理及回用工艺，该工艺所需设备少，操作简单、经济可行，处理后的水中锌、铬离子及SS的含量符合《城市污水再生利用工业用水水质》(GB/T19923-2005)标准要求，可作为彩钢生产工艺中的清洗水使用。
一种含锌、铬离子的碱性废水处理及回用工艺包括以下特征步骤。
(1)将碱性废水引入一个序批式反应一体化池，废水在搅拌状态下加入含量10％的HCl溶液，pH值调至5左右，投加质量分数为1％NaHSO3溶液，将废水中的Cr6+还原成Cr3+。投加的NaHSO3摩尔量与废水中Cr6+摩尔量的比值在3～4之间。NaHSO3作为还原剂使用，还可因地制宜使用(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O、NaBH4、Na2S2O5、Na2SO3、Na2S2O4、Na2S2O3、维生素C等还原剂代替。
(2)废水在搅拌状态下加入NaOH溶液，pH值调至9左右，废水中出现Cr(OH)3沉淀和Zn(OH)2沉淀。废水中Cr3+和Zn2+被基本去除。
(3)加入质量分数为1％Na2S碱性溶液，废水中残留的Zn2+与S2-生产ZnS沉淀。投加的Na2S摩尔量与废水中残留的Zn2+摩尔量的比值在1.5～4之间。
(4)加入FeCl3溶液，Fe3+与废水中多余的S2-反应生成Fe2S3沉淀。投加的FeCl3摩尔量为S2-摩尔量的2/3～1。
(5)除去废水中的Zn2+、Cr3+后，继续加入HCl溶液调节废水pH值至7.5～8之间。搅拌状态下，往废水中分别投加一定量的PAC、PAM溶液，废水中的沉淀物及细小颗粒物通过吸附、桥架和交联等作用生成絮状沉淀。PAC的投加量为20～80g/吨废水，PAM投加量为1～10g/吨废水。
(6)停止搅拌静置3h后，反应池中废水出现明显分层，上清液通过活性炭过滤罐进行吸附处理后排入市政污水管道。反应池下部污泥浆液经污泥浓缩罐进一步浓缩后经板框压滤机制成泥饼外运处理，滤液回流处理。
(7)污泥浓缩罐的上清液和板框压滤机的滤液收集回流至废水储存池。
本发明的原理：利用还原剂将废水中的Cr6+还原成Cr3+；利用Cr(OH)3、Zn(OH)2、ZnS、Fe2S3和Fe(OH)3化合物溶度积常数非常小的特性，通过改变pH值或投加特定药剂将废水中Zn2+、Cr3+去除，形成沉淀；然后投加PAC和PAM将废水中沉淀物絮凝沉淀，进行固液分离。
本发明创新点：(1)提供了一种Cr6+、Cr3+和Zn2+同时存在于水体中将三者高效去除的处理方法；(2)通过调节废水pH值去除Cr3+，高效经济，方便实用；(3)在弱碱性条件下，加入FeCl3溶液，去除多余的S2-，多余的Fe3+与OH-反应生成Fe(OH)3沉淀，确保各种污染因子符合排放要求。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图。
图中：1、废水储存池；2、序批式反应一体化池；3、活性炭过滤罐；4、污泥浓缩池；5、板框压滤机；6、泵；7、螺杆泵；8、HCl溶液罐；9、NaOH溶液罐；10、Na2S溶液罐；11、FeCl3溶液罐；12、PAC溶液罐；13、PAM溶液罐；14、NaHSO3溶液罐。
具体实施方式
如图1所示。彩钢板生产工艺中间歇产生的含锌、铬离子的废水收集于废水储存池1中，通过泵6将废水泵入序批式反应一体化池2。搅拌状态下，通过HCl溶液罐7加入HCl溶液，调节废水pH值至5左右，通过NaHSO3溶液罐14投加NaHSO3溶液，将废水中的Cr6+还原成Cr3+。然后，搅拌状态下，通过NaOH溶液罐9投加NaOH溶液，将废水的pH值调至9左右，现Cr(OH)3和Zn(OH)2沉淀。通过Na2S溶液罐10加入Na2S碱性溶液，废水中残留的Zn2+与S2-反应产生ZnS沉淀。通过FeCl3溶液罐11加入FeCl3溶液，Fe3+与废水中多余的S2-反应生成Fe2S3沉淀。通过HCl溶液罐7继续加入HCl溶液调节废水pH值至7.5～8之间。搅拌状态下，通过PAC溶液罐12和PAM溶液罐13先后加入PAC、PAM溶液，废水中的沉淀物及细小颗粒物通过吸附、桥架、交联和网捕等作用生成絮状沉淀。停止搅拌静置3h后，序批式反应一体化池2中废水出现明显分层，上清液通过活性炭过滤罐3进行吸附处理后做生产工艺清洗水使用。反应池下部污泥浆液经泵6泵入污泥浓缩罐4进一步浓缩，底部浓缩污泥经螺杆泵7打入板框压滤机5制成泥饼外运处理。污泥浓缩罐4的上清液和板框压滤机5的滤液收集回流至废水储存池1。
实施例1
某彩钢生产企业年产彩钢5万吨，排放含锌、铬离子的碱性废水15t/d，废水中pH值为11～13.5，锌离子浓度为50～80mg/L，Cr6+浓度为5～12mg/L，Cr3+浓度为10～20mg/L。将废水引入一个序批式反应一体化池，然后完成加药、搅拌、反应、絮凝和沉淀过程后，上清液再经活性炭过滤罐处理。经第三方专业机构监测，活性炭过滤罐出口水的pH值为7～8，锌离子浓度0.23mg/L，总铬浓度0.16mg/L。其余各项指标达到《城市污水再生利用工业用水水质》(GB/T19923-2005)标准要求，符合企业车间洗涤镀锌板用水的需要，可作清洗水在工艺中回用。
实施例2
某彩钢生产企业年产彩钢2万吨，车间产生含锌、铬离子的碱性废水8t/d，经当地环保部门对车间废水监测，废水的pH值为10～12.5，锌离子浓度为60～100mg/L，Cr6+浓度为8～15mg/L，Cr3+浓度为5～15mg/L。将废水引入一个序批式反应一体化池，然后完成加药、搅拌、反应、絮凝和沉淀过程后，上清液再经活性炭过滤罐处理。经当地环保部门监测，处理后的水pH值为7～8，锌离子浓度0.17mg/L，总铬浓度0.27mg/L。出水水质各项指标符合《城市污水再生利用工业用水水质》(GB/T19923-2005)标准要求，可作为车间洗涤用水进行中水回用。

Claims (9)

1.一种含锌、铬离子的碱性废水处理及回用工艺，包括：将碱性废水收集后引入一个序批式反应一体化池，完成加药、搅拌、反应、絮凝和沉淀过程；反应池中的上清液经活性炭处理后作清洗水回用；反应池下部污泥浆液浓缩后制成泥饼外运处理。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：该废水为彩钢板生产工艺中产生的碱性废水，pH值在10～13.5之间，含有锌、铬等重金属污染因子；废水中锌离子浓度为50～100mg/L；铬离子分为Cr3+和Cr6+，Cr3+浓度为5～20mg/L，Cr6+浓度为5～15mg/L；pH值大于11的强碱性环境中，Cr3+与OH-形成[Cr(OH)4]-或[Cr(OH)6]3-络合物存在，Cr6+以CrO4 2-形式存在。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：废水在搅拌状态下加入HCl溶液，pH值调至5左右；投加还原剂，将废水中的Cr6+还原成Cr3+。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于：废水在搅拌状态下加入NaOH溶液，pH值调至9左右，废水中出现Cr(OH)3和Zn(OH)2沉淀。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于：废水在pH值为9左右时，加入一定量的碱性Na2S溶液，废水中残留的Zn2+与S2-生产ZnS沉淀；而后，加入一定量FeCl3溶液，与废水中多余的S2-反应生成Fe2S3沉淀。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于：除去废水中的锌离子和铬离子后，继续加入HCl溶液调节废水pH值至7.5～8；搅拌状态下，往废水中分别投加一定量的PAC和PAM溶液，废水中的沉淀物及细小颗粒物通过吸附、桥架、交联和网捕等作用生成絮状沉淀。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于：反应充分完成后，静置3h，反应池中废水出现明显分层，上清液通过活性炭过滤罐进行吸附处理后作清洗水回用；反应池下部污泥浆液经污泥浓缩罐进一步浓缩后经板框压滤机制成泥饼外运处理，滤液回流处理。
8.如权利要求2所述的方法，其特征在于：还原剂可以为亚硫酸氢钠、硫酸亚铁铵、硼氢化钠、焦亚硫酸钠、亚硫酸钠、连二亚硫酸钠、硫代硫酸钠、抗坏血酸等。
9.如权利要求6所述的方法，其特征在于：污泥浆液经板框压滤机制成泥饼为危废，需按危废管理规定处置；污泥浓缩罐的上清液和板框压滤机的滤液回流至废水储存池。
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