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鉻化合物是常用的化工原料，廣泛應(yīng)用于電鍍、染色、皮革及木材防腐等領(lǐng)域。鉻在水中一般以Cr(Ⅲ)和Cr(Ⅵ)的形式存在，其中Cr(Ⅵ)對環(huán)境和人類健康危害更大[1]。
目前含鉻廢水的治理技術(shù)主要包括還原法、化學(xué)沉淀法、離子交換法、膜分離法及吸附法等。其中離子交換法是重金屬廢水處理的傳統(tǒng)方法，一般認(rèn)為該技術(shù)在處理重金屬廢水時，存在再生濃縮液處置難、樹脂容易被有機(jī)物污染、交換選擇性差及交換過程受pH影響大等問題，限制了該技術(shù)的應(yīng)用。然而，在某些條件下上述問題還是可以克服的。
筆者針對某企業(yè)的電鍍工藝及廢水水質(zhì)特征，采用多級離子交換方法成功地解決了廢水與鉻酸的回用問題.實(shí)現(xiàn)了廢水零排放。
1項目概況
某減震器集團(tuán)有限公司已形成年產(chǎn)2 000萬只摩托車減震器和20萬臺(套)汽(轎)車減震器的生產(chǎn)能力。該企業(yè)的電鍍生產(chǎn)工藝如圖1所示。可以看出.電鍍過程中產(chǎn)生的廢水種類較多，包括輕污染的鍍件上架沖洗水和下架前的冷水沖洗水、熱水洗產(chǎn)生的含油廢水、酸洗產(chǎn)生的酸性廢水、含鎳的漂洗水和含鉻的漂洗水，其中含鉻漂洗廢水是企業(yè)處理的難點(diǎn)。過去采用傳統(tǒng)的還原一化學(xué)沉淀法進(jìn)行處理，但處理效果不穩(wěn)定，污泥產(chǎn)量大，運(yùn)行費(fèi)用高，因此需對該項工程進(jìn)行改造.
含鉻廢水的設(shè)計流量為300 t/d.其鉻酸根離子的質(zhì)量濃度在60—100 mg/L，pH為5～7，2n2+、Cu2+、Ni“的質(zhì)量濃度分別為30、30、3 mg/L，此外還有少量鐵、錳離子及有機(jī)物。該企業(yè)要求將漂洗水和鉻酸回用于生產(chǎn)線上，具體要求如表1所示.
該工程設(shè)計范圍從廢水收集口起，至合格出水口止，包括回收系統(tǒng)的管道工程、設(shè)備及安裝工程、電氣工程等。主要設(shè)計項目包括處理方法的選擇、工藝流程的制定、設(shè)備的配置選型及處理站內(nèi)各處理設(shè)施、設(shè)備管道的安裝。
2工藝流程
根據(jù)實(shí)際廢水特征及處理要求，本工程設(shè)計采用的處理工藝分別如圖2、圖3所示。
如圖2所示，含鉻漂洗廢水首先進(jìn)行預(yù)處理.即砂濾、錳砂濾、炭濾和精密過濾，分別去除廢水中的固體顆粒物、鐵、錳雜質(zhì)及有機(jī)污染物，為后續(xù)離子交換工藝的順利運(yùn)行提供基礎(chǔ)。預(yù)處理后的漂洗水經(jīng)過陽樹脂床處理，交換廢水中的陽離子雜質(zhì).再經(jīng)過陰樹脂床處理，交換廢水中的鉻酸根離子：之后采用精密過濾器去除水中殘留的固體顆粒物.回用于生產(chǎn)線上。
如圖3所示，鉻酸回收工藝首先采用氫氧化鈉溶液對飽和陰樹脂進(jìn)行再生，再生后的樹脂可繼續(xù)用于含鉻漂洗水回用工藝中，而再生液經(jīng)過炭濾、精密過濾后，用氫型陽離子交換樹脂進(jìn)行脫鈉處理：處理后的鉻酸液經(jīng)精密過濾、蒸發(fā)濃縮后回用于生產(chǎn)線上。上述工藝流程中的精密過濾采用濾芯式和濾袋式兩種類型，均采用聚丙烯(PP)無紡布改性材料，以增強(qiáng)其抗污染性能。
3 主要構(gòu)筑物及設(shè)備配置
該工程的主要構(gòu)筑物、設(shè)備配置情況見表2。
4 系統(tǒng)調(diào)試及處理效果
在漂洗水回用工程調(diào)試過程中，采用進(jìn)水一交換一再生一沖洗方式運(yùn)行，考察系統(tǒng)對廢水電導(dǎo)率的去除效果及樹脂的再生效果，調(diào)試結(jié)果如圖4所示。
由調(diào)試結(jié)果可以看出.廢水原水的電導(dǎo)率變化較大，差值可達(dá)400 yS/cm，對于設(shè)計樹脂裝置，出水電導(dǎo)率要低于200 ptS/cm，系統(tǒng)交換時間在6～8h。此后樹脂需要再生，再生時間2h，再生后樹脂的交換能力變化不大。
表3為環(huán)境監(jiān)測站對工程處理的含鉻回用水及鉻酸液的測定結(jié)果，可以看出各項指標(biāo)都符合要求。
5 投資與運(yùn)行費(fèi)用
該工程總投資約150萬元.處理水量為300t/d。按每年運(yùn)行300 d計算，運(yùn)行成本核算見表4。
由表4可以看出.該工程每年總運(yùn)行費(fèi)用為514 961元，總處理成本為5.73元/t;相對于該企業(yè)原采用的化學(xué)沉淀法廢水處理成本(4.25元/t)有所升高，總運(yùn)行成本提高了132461元la。但該工程回收的鉻酸價值216 000元la,同時節(jié)約了含鉻污泥的處理處置費(fèi)用225 000元/a,廢水回用節(jié)約排污費(fèi)315 000元/a.節(jié)約自來水費(fèi)用135 000元/a.系統(tǒng)改造后產(chǎn)生的實(shí)際效益為758 539兀/a。
6結(jié)論
該改造工程以離子交換技術(shù)為核心.經(jīng)過陽床一陰床處理后.含鉻漂洗廢水可以達(dá)到企業(yè)的回用要求：通過再生一脫鈉一濃縮工藝可將廢鉻酸回用于生產(chǎn)線上：總體運(yùn)行費(fèi)用為5.72元/t。廢水處理成本相對于原有工藝雖然有所提高.但基本達(dá)到了零排放，社會效益顯著：另外通過污水回用及對鉻酸資源的回收，節(jié)約了自來水用量、廢水排污費(fèi)、固廢的處理處置費(fèi)及鉻酸的使用量.總體實(shí)際效益可達(dá)758 539元la，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益。
