CN108658284A

CN108658284A - 冷轧含铬废水深度处理的方法

Info

Publication number: CN108658284A
Application number: CN201710209989.0A
Authority: CN
Inventors: 邹正东
Original assignee: Shanghai Meishan Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Shanghai Meishan Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2017-03-31
Filing date: 2017-03-31
Publication date: 2018-10-16

Abstract

本发明涉及一种冷轧含铬废水深度处理的方法，其特征在于，所述方法步骤如下，1)将预处理后的冷轧含铬废水依次重力进入中和罐进行中和反应，2)经过中和反应后的废水重力进入沉淀池，水力停留时间为75min；3)沉淀后的出水通过水泵进入振动膜系统，且设定振动频率为60Hz。该技术方案将预处理后冷轧含铬废水进行三级中和反应，中和反应过程中通过投加适量的氢氧化钠和PAM，控制反应pH值和絮凝度，使沉淀反应达到最佳，使铬以氢氧化铬的形式沉淀，上清液经过振动膜进行深度处理后，达到Cr⁶⁺≤0.05mg/L，总铬≤0.1mg/L的排放标准。

Description

冷轧含铬废水深度处理的方法

技术领域

本发明涉及一种废水处理方法，具体涉及一种冷轧含铬废水深度处理的的方法，属于废水处理技术领域。

背景技术

铬是重金属毒性物质，Cr⁶⁺毒性较大，Cr³⁺毒性较小，铬化合物对土壤、农作物、水生物都有危害。Cr⁶⁺通过呼吸道、消化道、皮肤浸入人体，会引起腹泻、呼吸困难、神经系统中毒等症状。鉴于铬对环境的严重危害作用，国家把铬规定为第一类污染物质，《污水综合排放标准》中规定：最高容许排放浓度Cr⁶⁺为0.5mg/L，总铬为1.5mg/l，并不得用稀释法代替必要的处理。

梅钢冷轧含铬废水设计处理量为20m³/h，废水pH值为酸性，主要含有高浓度的Cr⁶⁺离子，现处理工艺主要是在酸性条件下通过投加还原剂，将Cr⁶⁺还原成Cr³⁺，之后通过投加石灰调节pH后，投加PAM进行絮凝、沉淀、固液分离，上清水达到达标排放。随着南京“水十条”、国家供给侧改革方案的实施，政府对钢铁企业的废水达标排放的指标越来越高，《钢铁工业水污染物排放标准》(GB13456-2012)中表3将Cr⁶⁺、总铬的排放限值规定为Cr⁶⁺≤0.05mg/L，总铬≤0.1mg/L。

目前采用单一的物理化学法处理含铬废水已经很难达到《钢铁工业水污染物排放标准》(GB13456-2012)中表3的排放限值，因此研究冷轧含铬废水深度处理很有必要性。

检索相关专利文献没有发现关于含铬废水深度处理的记录，检索到相关内容最为接近的是：申请(专利)号：CN201310069053.4，《含铬废水处理方法》公开了一种含铬废水处理的方法。具体包括以下步骤：a、将含铬废水加酸，pH调节至2-3之间；b、向酸性含铬废水中加入还原剂，将六价铬离子还原成三价铬离子；c、将b步骤处理后的溶液加碱，pH调节至8-9之间，将三价铬离子转化成氢氧化铬沉淀。该专利主要涉及含铬废水的处理的原理部分，且处理后水质排放标准无法知晓，且该专利只是含铬废水处理的一般方法，未涉及深度处理的方法；申请(专利)号：CN200910060837.4，《一种钢铁表面钝化工序产生的含铬废水处理方法》，技术方案包括通过对含铬废水进行预处理，使用臭氧氧化、然后进行药剂配复制成复配后的钝化液并重新送回铬钝化工序中作为钝化液使用。该专利主要涉及含铬钝化液的处理、回收再利用，不属于处理达标排放的方法，且只是废液的预处理，未涉及废水的深度处理。上述2种方法都未涉及含铬废液的深度处理，因此，迫切的需要一种新的方案解决该技术问题。

发明内容

本发明正是针对现有技术中存在的技术问题，提供一种冷轧含铬废水深度处理的的方法，该技术方案将预处理后冷轧含铬废水进行三级中和反应，中和反应过程中通过投加适量的氢氧化钠和PAM，控制反应pH值和絮凝度，使沉淀反应达到最佳，使铬以氢氧化铬的形式沉淀，上清液经过振动膜进行深度处理后，达到Cr⁶⁺≤0.05mg/L，总铬≤0.1mg/L的排放标准。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下，一种冷轧含铬废水深度处理的的方法，其特征在于，所述方法步骤如下，1)将预处理后的冷轧含铬废水依次重力进入中和罐进行中和反应，2)经过中和反应后的废水重力进入沉淀池，水力停留时间为75min；

3)沉淀后的出水通过水泵进入振动膜系统，且设定振动频率为60Hz。

作为本发明的一种改进，所述步骤1)中的中和罐包括中和罐1、中和罐2和中和罐3，预处理后的废水依次经过中和罐1、中和罐2和中和罐3，且中和罐1的pH值波动范围为3.0-4.5之间，水力停留时间为15min，中和罐2的pH值波动范围为4.0-5.5之间，水力停留时间为25min，中和罐3的pH值波动范围为5.0-6.5之间，水力停留时间为35min。

作为本发明的一种改进，所述中和罐1中添加Ca(OH)₂，中和罐2中添加NaOH，中和罐3中添加PAM，其中添加量Ca(OH)₂:NaOH为1:1，PAM投加量为8mg/L。

作为本发明的一种改进，所述步骤2)中进入沉淀池后，进行沉淀反应，控制沉淀池的pH值为7.5-9.5之间。

作为本发明的一种改进，所述步骤3)中的振动膜系统包括固定板、弹簧、振动器、支架和超滤膜组，所述振动器包括变频电机和偏心重力块，所述膜管中设置有超滤膜组，支架连接振动器和超滤膜组，并通过弹簧与固定板连接，所述偏心重力块直接安装在变频电机的电机轴上，减少了中间传递环节。超滤膜组件在外加振动作用下能够以较大幅度振动。

作为本发明的一种改进，所述变频电机采用竖向布置，与支架底部通过螺栓连接，变频电机振动作用直接通过支架传递到超滤膜组件上。

作为本发明的一种改进，所述振动膜系统中的过滤时间为25—40min，优选为35min。

相对于现有技术，本发明具有如下优点，该技术方案将预处理后冷轧含铬废水进行三级中和反应，中和反应过程中通过投加适量的氢氧化钠和PAM，控制反应pH值和絮凝度，使沉淀反应达到最佳，使铬以氢氧化铬的形式沉淀，上清液经过振动膜进行深度处理后，达到Cr⁶⁺≤0.05mg/L，总铬≤0.1mg/L的排放标准；整个技术方案通过振动过滤能够有效提高膜面剪切力，阻碍膜表面凝胶层的形成，从而减轻膜污染，提高了膜过滤通量，同时由于污染减轻，膜清洗周期延长，不仅节约了成本，同时避免了频繁的设备清洗导致的人力、物力的消耗，提高了效率，保护了环境，降低了成本。

附图说明

图1为本发明处理废水流程图；

图2不同PAM投加量下沉淀池总铬数值

图3不同比例下水力停留时间和跨膜压差数值

图4不同频率下振动膜透过量

图5为振动膜系统结构示意图；

图中：1、固定板，2、弹簧，3、变频电机，4、偏心重力块，5、支架，6、超滤膜组。

具体实施方式：

为了加深对本发明的理解，下面结合附图对本实施例做详细的说明。

实施例1：参见图1，一种冷轧含铬废水深度处理的的方法，所述方法步骤如下，1)将预处理后的冷轧含铬废水依次重力进入中和罐进行中和反应，2)经过中和反应后的废水重力进入沉淀池，水力停留时间为75min；3)沉淀后的出水通过水泵进入振动膜系统，且设定振动频率为60Hz。所述步骤1)中的中和罐包括中和罐1、中和罐2和中和罐3，预处理后的废水依次经过中和罐1、中和罐2和中和罐3，且中和罐1的pH值波动范围为3.0-4.5之间，水力停留时间为15min，中和罐2的pH值波动范围为4.0-5.5之间，水力停留时间为25min，中和罐3的pH值波动范围为5.0-6.5之间，水力停留时间为35min。

所述中和罐1中添加Ca(OH)₂，中和罐2中添加NaOH，中和罐3中添加PAM，其中添加量Ca(OH)₂:NaOH为1:1，PAM投加量为8mg/L。

所述步骤2)中进入沉淀池后，进行沉淀反应，控制沉淀池的pH值为7.5-9.5之间。

参见图5，所述步骤3)中的振动膜系统包括膜管、支架和振动器组件，所述膜管中设置有超滤膜组,6，所述膜管设置在支架5上，所述振动器组件设置在支架5的底部。

所述振动器组件包括振动膜系统包括固定板1、弹簧2、振动器、支架5和超滤膜组6，所述振动器包括变频电机3和偏心重力块4，所述膜管中设置有超滤膜组6，支架连接振动器和超滤膜组，并通过弹簧2与固定板1连接，所述偏心重力块直接安装在变频电机的电机轴上，减少了中间传递环节。超滤膜组件在外加振动作用下能够以较大幅度振动。

所述变频电机采用竖向布置，与支架底部通过螺栓连接，变频电机振动作用直接通过支架传递到超滤膜组件上。支架底座靠传振弹簧支撑，振动电机不仅在膜表面产生的水平剪切作用，也能产生竖直方向的简谐振动，因此其振动作用突破了水平方向的限制，成为水平方向和竖直方向振动的共同作用。所述振动膜系统中的过滤时间为25—40min，优选为30min。整个技术方案通过振动过滤能够有效提高膜面剪切力，阻碍膜表面凝胶层的形成，从而减轻膜污染，提高了膜过滤通量，同时由于污染减轻，膜清洗周期延长，不仅节约了成本，同时避免了频繁的设备清洗导致的人力、物力的消耗，提高了效率，保护了环境，降低了成本。

应用实施例：参见图1-图5，一种冷轧含铬废水深度处理的的方法，所述方法步骤如下，1)将预处理后的冷轧含铬废水依次重力进入中和罐进行中和反应，中和罐包括中和罐1、中和罐2和中和罐3，预处理后的废水依次经过中和罐1、中和罐2和中和罐3，且中和罐1的pH值波动范围为3.0-4.5之间，水力停留时间为15min，中和罐2的pH值波动范围为4.0-5.5之间，水力停留时间为25min，中和罐3的pH值波动范围为5.0-6.5之间，水力停留时间为35min；2)经过中和反应后的废水重力进入沉淀池，水力停留时间为75min；3)沉淀后的出水通过水泵进入振动膜系统，且设定振动频率为60Hz，具体如下，

(1)沉淀池最佳pH值的确定

由于中和反应所使用的碱性药剂为氢氧化钠，它与氢氧化钙相比，沉淀反应的pH值无经验数据参考，需要通过实验获得。现场通过试验，当中和罐中的PAM投加量为8mg/L时，以沉淀出水的总铬为指标，确定了沉淀池pH值最佳值。具体见表1、表2和表3。

表1预处理后进水水质数据统计表

表2中和、沉淀后出水水质数据表

表3氢氧化钠去除效果

由表1、表2和表3的数据得知：预处理后进水平均pH值为2.12，六价铬小于0.05mg/L，总铬平均值为192.7mg/L，通过投加氢氧化钠三级中和、沉淀后，控制沉淀pH值在7.5-9.5之间，总铬的去除率可达到99.83％，但是为达到0.1mg/L的排放标准。

(2)、PAM投加量的确定

由于使用的中和药剂为氢氧化钠，沉淀时间是使用氢氧化钙中和的2倍左右，投加PAM可以增大矾花，促进沉淀反应。经过现场试验，控制沉淀池的pH值为7.5-9.5之间，以沉淀池的总铬为指标，确定PAM最佳投加量。具体见图2。

由图2可知，随着投加量的增加，沉淀池沉淀效果增强，总铬呈下降趋势，当投加量为8mg/L时，总铬数值下降明显，当投加量为10mg/L时达到最小，但当投加量超过10mg/L时，总铬数值略微增加，考虑到PAM药剂具有黏性对后续处理设备振动膜有影响，所以选择PAM的最佳投加量为8mg/L。

(3)、沉淀池最佳水力停留时间的确定

沉淀池的水力停留时间不仅影响沉淀池的沉淀效果，而且直接决定沉淀池尺寸，影响土建费用。本专利使用了两种中和药剂，分别是氢氧化钙和氢氧化钠，且采用不同的混合比例进行投加。由于该处理方法的核心为振动膜装置，若只使用氢氧化钙中和剂，虽然可以加速沉淀、降低水力停留时间，减小沉淀池的尺寸，降低投资，但是对振动膜而言，过高的Ca²⁺会加速膜的堵塞，影响振动膜的正常使用寿命。所以，采用氢氧化钙和氢氧化钠组合投加的方式，在两个之间找到一个较为合理的平衡点。

通过试验和现场试验，将氢氧化钙和氢氧化钠分别以不同的比例投加，以沉淀完全的水力停留时间和振动膜的跨膜压差为指标，找出最佳水力停留时间，振动膜运行时间为60min，具体数值见图3。

由图3可知，水力停留时间随着氢氧化钠比例的增加而变长，而跨膜压差随着氢氧化钠比例的增加而减小，而当Ca(OH)₂:NaOH＝1.5:1时，理论上为最佳水力停留时间点，但此时跨膜压差为0.05Mpa，在此压差下运行时间长，膜容易堵塞。而当Ca(OH)₂:NaOH＝1:1时，跨膜压差仅为0.02Mpa，此时停留时间为75min，在合理的范围内，所以选择Ca(OH)₂:NaOH＝1:1，水力停留时间为75min时为最佳停留时间。

(4)、振动膜处理

振动膜系统包括固定板、弹簧、振动器、支架和超滤膜组，所述振动器包括变频电机和偏心重力块，所述膜管中设置有超滤膜组，支架连接振动器和超滤膜组，并通过弹簧与固定板连接，所述偏心重力块直接安装在变频电机的电机轴上，减少了中间传递环节。超滤膜组件在外加振动作用下能够以较大幅度振动。振动器提供系统所需的振动作用。振动过滤能够有效提高膜面剪切力，阻碍膜表面凝胶层的形成，从而减轻膜污染，提高了膜过滤通量。同时由于污染减轻，膜清洗周期延长，不仅节约了成本，同时避免了频繁的设备清洗导致的人力、物力的消耗。本专利采用偏心重力块直接安装于变频电机轴上，减少了中间传递环节。变频电机采用竖向布置，与支架底部通过螺栓连接，电机振动作用直接通过支架传递到膜组件上。支架底座靠传振弹簧支撑，振动电机不仅在膜表面产生的水平剪切作用，也能产生竖直方向的简谐振动，因此其振动作用突破了水平方向的限制，成为水平方向和竖直方向振动的共同作用。

现场中试试验采用错流运行方式，进料压力为0.2Mpa，流量为20L/min，过滤时间为30min，以膜通量、滤后水的浊度和总铬为指标，确定最佳振动频率，具体见图2，表3。

表4振动膜后水质数据表

由图4可以看出.相同料液流量下，随着振动频率的增加，膜的透过量也增大，40Hz后增加明显，60Hz下的透过量达到最大，60Hz以后增加不太明显。说明振动频率越大，透过量就越大。高的振动频率产生高剪切速率，大的剪切速率促使杂质颗粒发生由膜表面向本体溶液逆向传递过程，有效的防止浓羞极化和滤饼层的形成，提高渗透通量。

由表4知，振动膜后的出水水质很好，浊度平均值为1.7NTU，总铬都在0.01以下，满足要求。

实施效果

本专利将预处理后冷轧含铬废水进行三级中和反应，中和反应过程中通过投加适量的氢氧化钠和PAM，控制反应pH值和絮凝度，使沉淀反应达到最佳，使铬以氢氧化铬的形式沉淀，上清液经过振动膜进行深度处理后，达到Cr⁶⁺≤0.05mg/L，总铬≤0.1mg/L的排放标准。以一个月取样为周期取平均值，具体数据如下：

单位:mg/L

投入实施后，冷轧含铬系统正常运行的稳定性提高，满足《钢铁工业水污染物排放标准》(GB13456-2012)中表3将Cr⁶⁺、总铬的排放限值规定为Cr⁶⁺≤0.05mg/L，总铬≤0.1mg/L。且达标排放接关乎公司的可持续发展，其社会效益远远超过其经济效益。

需要说明的是上述实施例，并非用来限定本发明的保护范围，在上述技术方案的基础上所作出的等同变换或替代均落入本发明权利要求所保护的范围。

Claims

1.一种冷轧含铬废水深度处理的的方法，其特征在于，所述方法步骤如下，1)将预处理后的冷轧含铬废水依次重力进入中和罐进行中和反应，2)经过中和反应后的废水重力进入沉淀池，水力停留时间为75min；3)沉淀后的出水通过水泵进入振动膜系统，且设定振动频率为60Hz。

2.根据权利要求1所述的冷轧含铬废水深度处理的的方法，其特征在于，所述步骤1)中的中和罐包括中和罐1、中和罐2和中和罐3，预处理后的废水依次经过中和罐1、中和罐2和中和罐3，且中和罐1的pH值波动范围为3.0-4.5之间，水力停留时间为15min，中和罐2的pH值波动范围为4.0-5.5之间，水力停留时间为25min，中和罐3的pH值波动范围为5.0-6.5之间，水力停留时间为35min。

3.根据权利要求2所述的冷轧含铬废水深度处理的的方法，其特征在于，所述中和罐1中添加Ca(OH)₂，中和罐2中添加NaOH，中和罐3中添加PAM，其中添加量Ca(OH)₂:NaOH为1:1，PAM投加量为8mg/L。

4.根据权利要求2或3所述的冷轧含铬废水深度处理的的方法，其特征在于，所述步骤2)中进入沉淀池后，进行沉淀反应，控制沉淀池的pH值为7.5-9.5之间。

5.根据权利要求4所述的冷轧含铬废水深度处理的的方法，其特征在于，所述步骤3)中的振动膜系统包括固定板、弹簧、振动器、支架和超滤膜组，所述振动器包括变频电机和偏心重力块，所述膜管中设置有超滤膜组，支架连接振动器和超滤膜组，并通过弹簧与固定板连接，所述偏心重力块直接安装在变频电机的电机轴上，减少了中间传递环节。

6.根据权利要求5所述的冷轧含铬废水深度处理的的方法，其特征在于，所述变频电机采用竖向布置，与支架底部通过螺栓连接，变频电机振动作用直接通过支架传递到超滤膜组件上。

7.根据权利要求6所述的冷轧含铬废水深度处理的的方法，其特征在于，所述振动膜系统中的过滤时间为25—40min。

8.根据权利要求6所述的冷轧含铬废水深度处理的的方法，其特征在于，所述振动膜系统中的过滤时间为35min。