專利名稱:高濃度含鉻廢水資源化處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種污水處理的方法，特別涉及一種高濃度含鉻廢水資源化處理方法。
背景技術(shù)：
鉻鹽工業(yè)是我國(guó)重要的無機(jī)化工工業(yè)，鉻渣以每生產(chǎn)1噸產(chǎn)品而產(chǎn)生2～3噸渣排放。隨著國(guó)內(nèi)鉻鹽廠在全國(guó)布點(diǎn)建設(shè)，全國(guó)有近200萬多噸鉻渣在未采取任何防滲措施情況下堆存，造成地下水嚴(yán)重污染。另外，鉻鹽正常生產(chǎn)為了防止硅、氯、鈣、鐵、鋁在工藝中的富集，也必有大量的含鉻廢水排出。對(duì)鉻鹽生產(chǎn)廢水、鉻渣滲瀝水的處理國(guó)內(nèi)外有大量的研究，如生化法、鐵屑法、硫酸亞鐵、亞硫酸氫鈉或焦亞硫酸鈉法等。但這些方法實(shí)際應(yīng)用均采取廢水處理后達(dá)標(biāo)排放為目的，在實(shí)際運(yùn)行中不但工藝復(fù)雜，而且含鉻污泥處理也納入危廢處理，運(yùn)行成本高達(dá)25～30元/噸廢水處理，處理后的三價(jià)鉻不純還混有鐵等雜質(zhì)，造成實(shí)際的處理難度大。二氧化硫法是目前實(shí)現(xiàn)高濃度含鉻廢水資源化處理的最佳技術(shù)，現(xiàn)有二氧化硫法技術(shù)在處理過程中流程不連續(xù)，處理后三價(jià)鉻含雜質(zhì)，所用的二氧化硫又會(huì)造成二次污染。

發(fā)明內(nèi)容針對(duì)上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種工藝流程連續(xù)、處理后三價(jià)鉻不含雜質(zhì)、無二次污染的高濃度含鉻廢水資源化處理方法。
具體技術(shù)方案如下一種高濃度含鉻廢水資源化處理方法，依次包括以下步驟(1)堿化含鉻廢水在廢水調(diào)節(jié)池向廢水中加入氫氧化鈉，使其與廢水中的鐵及其他堿金屬充分反應(yīng)生成難溶于水的沉淀物，去除沉淀物；(2)酸化含鉻廢水在酸化池向廢水中加入硫酸，調(diào)節(jié)PH至4～5，用壓力泵泵至一級(jí)廢水吸收塔，與低濃度二氧化硫發(fā)生反應(yīng)；(3)待一級(jí)廢水吸收塔反應(yīng)完成后，焚硫爐在溫度800℃～1000℃焚燒硫磺，將產(chǎn)生的高濃度二氧化硫氣體通入裝有酸化廢水的二級(jí)廢水吸收塔中，一級(jí)吸收切換到二級(jí)，從二級(jí)吸收塔頂部出來的低濃度二氧化硫進(jìn)入一級(jí)吸收塔底部，在一級(jí)吸收塔與高濃度含鉻廢水反應(yīng)后，多余的二氧化硫氣體從一級(jí)吸塔頂部出來進(jìn)入尾氣吸收塔，在含氫氧化鈉的尾氣吸收塔中被吸收并將產(chǎn)生的亞硫酸氫鈉返回一級(jí)吸收塔再利用；被處理過的二級(jí)吸收塔的廢水注入中和池；(4)先后向中和池、加藥池中加入堿液、絮凝劑調(diào)節(jié)PH至7～8，反應(yīng)生成氫氧化鉻進(jìn)入斜管沉淀池進(jìn)一步沉淀后，再用壓濾機(jī)進(jìn)一步脫水，得到氫氧化鉻粗品；廢水進(jìn)入深度過濾器，使其達(dá)標(biāo)排放。
其中步驟(2)是將高濃度二氧化硫氣體通到低濃度的含鉻廢水中，將經(jīng)過一次交換后的低濃度二氧化硫氣體通到高濃度的含鉻廢水中。
其中步驟(3)從焚硫爐中出來的氣體經(jīng)過洗氣器除去升發(fā)硫，再經(jīng)冷卻器冷卻。
其中步驟(4)所述的絮凝劑是各種有機(jī)絮凝劑。
本發(fā)明步驟(1)先堿化高濃度含鉻廢水，其中的鐵及其他堿金屬與NaOH反應(yīng)生成氫氧化鐵等沉淀物棄去，這就有效地去除了雜質(zhì)，保證處理后的三價(jià)鉻不含雜質(zhì)。
在焚硫爐中由硫磺燃燒產(chǎn)生SO2同時(shí)混有升華的硫，所以最好是先經(jīng)過洗氣器處理，此時(shí)的SO2氣體溫度較高，可以經(jīng)冷卻器冷卻后再通入二級(jí)吸收塔中。焚硫爐出來的SO2氣體的濃度是3％-10％。
在酸性條件下，用SO2在高濃度含鉻廢水吸收塔中還原Cr6+，并用液堿中和使之形成Cr(OH)3沉淀，反應(yīng)式為Na2Cr2O7+3SO2+H2SO4→Cr2(SO4)3+Na2SO4+H2O (1)Cr2(SO4)3+6NaOH→2Cr(OH)3↓+3Na2SO4(2)過量的SO2部分以亞硫酸形態(tài)存在于溶液中，中和時(shí)與液堿作用生成亞硫酸鈉，在空氣中可逐漸氧化成硫酸鈉，反應(yīng)式為H2SO3+2NaOH→Na2SO3+3H2O (3)Na2SO3+0.5O2→Na2SO4(4)其余過量SO2以氣體形態(tài)隨尾氣排出進(jìn)入尾氣吸收塔，這部分SO2采用液堿吸收，產(chǎn)生的亞硫酸氫鈉返回一級(jí)吸收，繼續(xù)與六價(jià)鉻反應(yīng)，反應(yīng)式如下2Na2Cr2O7+6NaHSO3+5H2SO4→2Cr2(SO4)3+5Na2SO4+SH2O (5)根據(jù)電化學(xué)的電極電勢(shì)方法計(jì)算反應(yīng)的平衡常數(shù)，計(jì)算過程如下上述反應(yīng)可以分解為陽極和陰極的原電池反應(yīng)，其標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)為
Cr2O72-+14H++6e＝2Cr3++7H2O E＝1.33vSO2+H2O-2e＝SO42-+4H+E＝0.17v合并后的反應(yīng)式為Cr2O72-+2H++3SO2＝2Cr3++4H2O+3SO42-E0＝1.16v用標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)來近似實(shí)際工況，因反應(yīng)的自由能與平衡常數(shù)有關(guān)，在忽略溫度對(duì)電極電勢(shì)的影響下，有下列關(guān)系成立ΔG0＝-nE0F＝-RTlnKlnK＝nE0F/RT＝6×1.16×96485/(8.3144×298)＝271.03平衡常數(shù)為K＝5.1×10117而K＝[Cr3+]2[H2O]4[SO42-]3/[Cr2O72-][H+]2[SO2]3假定初始的濃度為Cr6+1000ppm，反應(yīng)溫度為常溫(25℃)。且SO2一直處于飽和狀態(tài)，與SO42-濃度基本相等。
＝6.76×10-115/[H+]2當(dāng)pH＝2時(shí)，[H+]＝0.01mol/l[Cr2O72-]＝6.76×10-111mol/l→0ppm當(dāng)pH＝5時(shí)，[H+]＝0.00001mol/l[Cr2O72-]＝6.76×10-105mol/l→0ppm
從理論上證明該反應(yīng)能夠徹底進(jìn)行，且在酸性條件下pH值不影響反應(yīng)的進(jìn)行。
對(duì)運(yùn)行費(fèi)用的比較如下；(1)、本發(fā)明二氧化硫還原法的運(yùn)行費(fèi)用如下硫磺消耗1.3公斤/公斤Cr6+硫酸消耗0.1公斤/噸廢水(pH值由于只有4～5)堿的消耗3.0公斤40％燒堿/噸廢水原材料費(fèi)用1.3×0.6×1.0+0.1×0.5+3.0×0.7＝2.93元/噸加上動(dòng)力及人工費(fèi)用，總處理成本約為6.5元/噸。
(2)亞硫酸氫鈉法的運(yùn)行原料費(fèi)1.3kg亞硫酸氫鈉/kg重鉻酸鈉，折算為六價(jià)鉻為3.7kg亞硫酸氫鈉/kgCr6+(理論消耗為3公斤)硫酸消耗為pH值控制在2時(shí)，硫酸的理論消耗為0.49公斤/噸廢水，pH值控制在1時(shí)，硫酸的理論消耗為4.9公斤/噸廢水，取值2公斤/噸廢水消耗。
堿的消耗為3公斤100％NaOH/噸廢水，折40％濃度為7.5公斤/噸廢水。
原料合計(jì)費(fèi)用約
0.6×3.7×2.0+2×0.5+7.5×0.7＝12.2元/噸廢水(廢水含量為600mg/l的Cr6+)動(dòng)力及人工費(fèi)用大約7元/噸。
合計(jì)總運(yùn)行費(fèi)用19元/噸。
(3)鐵屑法運(yùn)行費(fèi)用重慶民豐農(nóng)化集團(tuán)在1999年建設(shè)20000噸/年紅礬鈉裝置配套建設(shè)了日處理能力400噸高濃度廢水，經(jīng)運(yùn)行費(fèi)用達(dá)27元/噸廢水，而處理濃度廢水六價(jià)鉻在200mg/l以下，若高濃度廢水必須稀釋后處理，其廢渣納入危廢管理，每噸處理費(fèi)是2000元。通過以上比較，本發(fā)明所述方法大大降低了成本。
本發(fā)明的有益效果是一種工藝流程連續(xù)、處理后三價(jià)鉻不含雜質(zhì)、將含鉻廢水作為資源進(jìn)行再利用，生產(chǎn)出不含雜質(zhì)的氫氧化鉻，廢水排放達(dá)標(biāo)。無二次污染實(shí)現(xiàn)了高濃度含鉻廢水資源利用，一舉兩得。并且處理成本大大降低。
圖1是本發(fā)明的工藝流程圖具體實(shí)施例下面結(jié)合工藝流程圖作詳細(xì)的說明從廢水收集泵打來的水轉(zhuǎn)入廢水調(diào)節(jié)池中，先堿化廢水除去鐵及其他堿金屬，除去沉淀物后，用轉(zhuǎn)料泵將廢水泵入廢水處理的循環(huán)池待用。在酸化池將廢水先用硫酸酸化至pH4～5后，泵至一級(jí)廢水吸收塔，從頂部噴淋而下，與經(jīng)過一次交換后的低濃度二氧化硫氣體在填料的液膜上接觸反應(yīng)后，返回流入原循環(huán)池。待一級(jí)廢水吸收塔反應(yīng)完成后，一級(jí)吸收切換到二級(jí)，從一級(jí)廢水吸收塔出來的含鉻廢水進(jìn)入一循環(huán)池，再泵至二級(jí)吸收塔與從焚硫爐出來的高濃度SO2反應(yīng)，以保證Cr6+完全被還原。而在焚硫爐中由硫磺燃燒產(chǎn)生的SO2經(jīng)羅茨風(fēng)機(jī)送至二級(jí)廢水吸收塔與廢水反應(yīng)，再從二級(jí)吸收塔頂部出來進(jìn)入一級(jí)吸收塔底部，經(jīng)一級(jí)吸收塔與高濃度含鉻廢水反應(yīng)后，從一級(jí)吸塔頂部出來進(jìn)入尾氣吸收塔。尾氣吸收塔也采用燒堿氫氧化鈉吸收，燒堿同樣與廢水一樣，是通過循環(huán)池由泵噴淋入塔的頂部，保證剩余的SO2完全被吸收，這就有效的解決了二次污染的問題，排放氣體達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。檢測(cè)廢水中Cr6+低于0.5PPM時(shí)，將污水泵至中和池，用堿液中和至PH7～8，形成Cr(OH)3沉淀，在加藥池加入絮凝劑經(jīng)斜管澄清，帶式過濾，經(jīng)深度過濾器處理后符合標(biāo)準(zhǔn)的清水予以排放，Cr(OH)3濾泥回收利用。
權(quán)利要求
1.一種高濃度含鉻廢水資源化處理方法，依次包括以下步驟(1)堿化含鉻廢水在廢水調(diào)節(jié)池向廢水中加入氫氧化鈉，使其與廢水中的鐵及其他堿金屬充分反應(yīng)生成難溶于水的沉淀物，去除沉淀物；(2)酸化含鉻廢水在酸化池向廢水中加入硫酸，調(diào)節(jié)PH至4～5，用壓力泵泵至一級(jí)廢水吸收塔，與低濃度氧化硫發(fā)生反應(yīng)；(3)待一級(jí)廢水吸收塔反應(yīng)完成后，焚硫爐在溫度800℃～1000℃焚燒硫磺，將產(chǎn)生的高濃度二氧化硫氣體通入裝有酸化廢水的二級(jí)廢水吸收塔中，一級(jí)吸收切換到二級(jí)，從二級(jí)吸收塔頂部出來的低濃度二氧化硫進(jìn)入一級(jí)吸收塔底部，在一級(jí)吸收塔與高濃度含鉻廢水反應(yīng)后，多余的二氧化硫氣體從一級(jí)吸塔頂部出來進(jìn)入尾氣吸收塔，在含氫氧化鈉的尾氣吸收塔中被吸收并將產(chǎn)生的亞硫酸氫鈉返回一級(jí)吸收塔再利用；被處理過的二級(jí)吸收塔的廢水注入中和池；(4)先后向中和池、加藥池中加入堿液、絮凝劑調(diào)節(jié)PH至7～8，反應(yīng)生成氫氧化鉻進(jìn)入斜管沉淀池進(jìn)一步沉淀后，再用壓濾機(jī)進(jìn)一步脫水，得到氫氧化鉻粗品；廢水進(jìn)入深度過濾器，使其達(dá)標(biāo)排放。
2.如權(quán)利要求
1所述的高濃度含鉻廢水資源化處理方法，其中步驟(3)從焚硫爐中出來的氣體經(jīng)過洗氣器除去升發(fā)硫。
3.如權(quán)利要求
2所述的高濃度含鉻廢水資源化處理方法，其中步驟(3)從焚硫爐中出來的氣體經(jīng)過洗氣器除去升發(fā)硫，再經(jīng)冷卻器冷卻。
4.如權(quán)利要求
1所述的高濃度含鉻廢水資源化處理方法，其中步驟(4)所述的絮凝劑是有機(jī)絮凝劑。
專利摘要
本發(fā)明提供了一種工藝流程連續(xù)、處理后三價(jià)鉻不含雜質(zhì)、無二次污染的高濃度含鉻廢水資源化處理方法。先后經(jīng)堿化、酸化含鉻廢水，再將高濃度二氧化硫氣體通到低濃度的含鉻廢水中，將經(jīng)過一次交換后的低濃度二氧化硫氣體通到高濃度的含鉻廢水中，完成徹底的吸收。檢測(cè)Cr
文檔編號(hào)C02F1/62GK1994929SQ200610095376
公開日2007年7月11日 申請(qǐng)日期2006年12月29日
發(fā)明者吳繼明, 羅華正, 王永紅 申請(qǐng)人:中國(guó)人民解放軍后勤工程學(xué)院環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究所導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan