專利名稱：在堿性條件下處理含鉻電鍍廢水的方法及設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種從廢水中除去重金屬離子的方法及設(shè)備。
在現(xiàn)有技術(shù)中，用亞鐵鹽作還原劑處理含鉻電鍍廢水均在酸性條件下進行，即一般控制PH值為2-3，使廢水中的六價鉻還原成三價鉻，還原后再將PH值提高至8-9，以使三價鉻及其他重金屬離子沉淀。由于一般含鉻電鍍廢水的PH值都高于2-3，有些鉻鹽廠的廢水則為中性甚至偏堿性，因此采用現(xiàn)有技術(shù)都需要有這樣一個還原前先加酸將PH值降至2-3，還原后再加堿將PH值提高至8-9的反復(fù)過程，無疑將造成藥劑的浪費和工藝的復(fù)雜。
現(xiàn)有技術(shù)的氧化還原反應(yīng)是在反應(yīng)器中經(jīng)一定時間的攪拌而進行的，所需的亞鐵鹽還原劑需由單獨設(shè)置的配槽及泵供給，反應(yīng)器必須采取防腐措施，其體積流速僅為1-3/時，而且反應(yīng)器前后還需分別配置用于調(diào)節(jié)PH值的酸槽和酸泵、堿槽和堿泵，重金屬離子的絮凝需在單獨設(shè)置的中和緩沖池中進行。因此，現(xiàn)有技術(shù)存在著工藝流程長、設(shè)備復(fù)雜、設(shè)備的處理能力低、難于連續(xù)操作的缺點。
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的上述不足之處，提供一種能直接在堿性條件下處理含鉻電鍍廢水的方法，使六價鉻的還原和重金屬離子的絮凝一步完成，并且提供一種結(jié)構(gòu)簡單、處理能力大、易于連續(xù)操作的凈化設(shè)備。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的廢水在堿性條件下直接進入凈化器，與其中的助劑、亞鐵鹽還原劑接觸進行氧化還原反應(yīng)，同時被還原的三價鉻及其他重金屬離子生成絮狀沉降物，而后進一步沉淀、固液分離。
實施本發(fā)明的上述方法只需在廢水進入凈化器之前加堿使其PH值提高到7-14適當(dāng)?shù)臄?shù)值(具體的PH值由廢水中六價鉻及其他重金屬離子的含量多少來確定)。所用的還原劑可以是硫酸亞鐵、氯化亞鐵等?？刂七€原劑進入水體的質(zhì)量與六價鉻的質(zhì)量比例為 (Fe2+)/(Cr6+) ＝3.3-5.6。
本發(fā)明的方法所用助劑的組分為石灰、鋁鹽、鎂鹽、多硫化物及粘合劑。
上述助劑的組分中石灰可以是含水40-60%的消石灰;鋁鹽可以是氯化鋁、硫酸鋁;鎂鹽可以是氯化鎂、硫酸鎂;多硫化物可以是多硫化鈣、多硫化鈉;粘合劑可以是聚乙烯醇水溶液、水玻璃、羧甲基纖維素等。
本發(fā)明所用助劑的組分重量%可以是石灰85-95，鋁鹽(以Al3+計)0.1-10，鎂鹽0.1-5，多硫化物0.1-10，粘合劑1-10。
本發(fā)明依據(jù)的基本原理是一個氧化還原過程進行的必要條件是氧化劑電對的電位要高于還原劑電對的電位，在標(biāo)準(zhǔn)狀況下由標(biāo)準(zhǔn)氧化還原電位E0判斷，在不同氫離子濃度(PH值)條件下，由克式量電位(又叫條件氧化還原電位)φ判斷。通常人們只注意到在酸性條件下六價鉻有很強的氧化性，其氧化還原電位遠(yuǎn)高于同一條件下亞鐵的電位，而忽略了隨著氫離子濃度的變化，氧化還原電對的電位也有相應(yīng)的變化，即在堿性條件下，電對Cr(Ⅵ-Ⅲ)的電位和電對Fe(Ⅲ-Ⅱ)的電位均低于其標(biāo)準(zhǔn)氧化還原電位，而電對Cr(Ⅵ-Ⅲ)的電位又總是大于電對Fe(Ⅲ-Ⅱ)的電位，即ΦCr(Ⅵ-Ⅲ)＞ΦFe(Ⅲ-Ⅱ)，因此，在堿性條件下亞鐵鹽還原六價鉻在理論上是可行的。
助劑的作用在于使其釋放的離子同溶液中的Fe3+、Cr3+及Me2+迅速形成沉淀，促使反應(yīng)向右進行，并在后工序的絮凝沉降中起到吸附、助凝、助沉的作用。
本發(fā)明涉及的化學(xué)反應(yīng)如下(PH＞7)
在上述反應(yīng)式③-⑥中，生成的三種沉淀物均比CaCrO4、Ca(OH)2難溶解，因此反應(yīng)是向右進行的。同時也說明在堿性條件下的氧化還原反應(yīng)是一個消耗(OH-)離子的過程，反應(yīng)后廢水的PH值下降，因此，廢水進入凈化器前PH值實際應(yīng)該控制在既能使重金屬離子完全沉淀又應(yīng)使處理后的水PH值符合排放標(biāo)準(zhǔn)的適當(dāng)數(shù)值。
本發(fā)明為實施上述方法提供的凈化設(shè)備是凈化器，它有一個圓柱形的還原器[3]，其底部裝有布水板[7]和設(shè)有進水管[9]的下封頭[8]，其頂部裝有器壁上均布小孔的給料器[1]，半環(huán)形出水管[5]位于還原器內(nèi)上半部。


圖1是凈化器的結(jié)構(gòu)示意圖;
圖2是圖1的A-A剖視圖;
圖3是本發(fā)明的工藝流程示意圖。
參照圖1和圖2，廢水由進水管9進入凈化器，經(jīng)布水板7均勻上升并與還原器3內(nèi)下部的填料一助劑接觸，使其溶解出多種離子，然后繼續(xù)上升與給料器1接觸，給料器器壁均布有φ5小孔，內(nèi)襯240＃濾布，還原劑裝入其中，當(dāng)廢水流經(jīng)給料器周圍時還原劑溶解、滲透、擴散到水體中，使六價鉻在PH＞7的條件下迅速還原為三價鉻，同時三價鉻及其他重金屬離子形成重金屬絮凝體。還原劑的溶解速度可由濾布的粗細(xì)、液面的高度來控制，液面的高度由液面計2和溢流管4及出水管5控制，還原劑的過量與不足可通過檢驗出水管5的水樣，視六價鉻還原是否完全來判斷，而過量的多少又可通過檢驗Fe2+離子的多少來確定，一般控制Fe2+過量為理論量的5-10%。在進水量、六價鉻濃度、溫度基本不變的條件下，按以上規(guī)定調(diào)試好后即可穩(wěn)定操作。放水閥6用于停車時將設(shè)備內(nèi)的廢水放出。
參照圖3，車間廢水流入集水池10，由進水泵11打入凈化器13，進水量由流量計控制，打開堿槽12的出口閥，根據(jù)廢水中六價鉻和其他重金屬離子的濃度調(diào)節(jié)進水PH＝7-14、由凈化器的出水管檢驗PH＝7-8即可。廢水經(jīng)過凈化器完成還原絮凝過程后，由凈化器上部的出水管進入斜板沉降池14，經(jīng)沉降分離后，上部清水從集水管流入砂濾池17，進一步過濾后的清水或回用或排放。斜板沉降池底部的泥漿定期由螺桿泵15打入板框壓濾機16，壓濾后的清水或排放或再進砂濾池過濾，泥渣再作無害處理。
附表為分別利用本發(fā)明提供的方法與現(xiàn)有技術(shù)的方法處理廢水實驗結(jié)果的比較。表中的處理方法I為本發(fā)明提供的方法，即亞鐵鹽及其助劑在堿性條件下還原六價鉻并同時沉降重金屬離子;處理方法Ⅱ為現(xiàn)有技術(shù)的方法，即亞鐵鹽在酸性條件下還原六價鉻，然后用消石灰調(diào)節(jié)PH至8-9沉降重金屬離子;兩種方法中Fe2+均過量10%。表中所示“/”指未檢測出(所用原子吸收光譜的檢測下限為0.01mg/L)。
附表的實驗結(jié)果說明(1)、本發(fā)明提供的方法可在PH＝7-14的條件下處理含Cr6+濃度高達(dá)400mg/L、含其他重金屬離子(如Cu2+、Zn2+、Ni2+等)濃度也可在100mg/L左右的綜合性電鍍廢水，處理后廢水的PH值及重金屬離子等指標(biāo)均符合國家排放標(biāo)準(zhǔn)。
(2)、用本發(fā)明方法處理后的廢水中重金屬離子在PH≥6.3時幾乎完全沉淀，用原子吸收光譜未檢測出，而用現(xiàn)有技術(shù)處理后的廢水在PH＝8.5時尚有部分殘留的重金屬離子，說明本發(fā)明采用的助劑具有助沉、吸附、助凝作用。
(3)、本發(fā)明方法所用設(shè)備-凈化器的體積流速為25-30/時，處理的廢水均能符合排放標(biāo)準(zhǔn)，而現(xiàn)有技術(shù)設(shè)備的體積流速僅為1-3/時。
本發(fā)明對比現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點和積極效果本發(fā)明提供的方法突破了現(xiàn)有技術(shù)必須在酸性條件下還原六價鉻的傳統(tǒng)工藝，提供了一種直接在堿性條件下使六價鉻的還原和使三價鉻及其他重金屬離子的絮凝一步完成的工藝方法，將現(xiàn)有技術(shù)先加酸后加堿調(diào)節(jié)PH值的反復(fù)過程簡化為一次性加堿，省去了先加入的那部分酸和為中和這部分酸所需的堿，因此所用藥劑的費用僅為現(xiàn)有技術(shù)的 1/5 - 1/2 ，并同時簡化了工藝流程，一次性工程投資僅為現(xiàn)有技術(shù)的 3/5 ，日常運轉(zhuǎn)費用可減少一半。
本發(fā)明提供的主要設(shè)備凈化器結(jié)構(gòu)簡單，處理能力大，由于氧化還原反應(yīng)速度極快，停留時間2-3分鐘即夠，所以廢水以20-30倍的體積流量通過凈化器，即每小時設(shè)備的處理能力相當(dāng)于設(shè)備體積的20-30倍，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于現(xiàn)有技術(shù)的設(shè)備處理能力。
下面將結(jié)合實施例對本發(fā)明進行詳細(xì)描述實施例一取硫酸鋁(以Al3+計)2kg，10%聚乙烯醇水溶液10kg，多硫化鈣1kg，氯化鎂2kg，含水50%的消石灰200kg，將以上幾種組分?jǐn)嚢杈鶆?，擠壓成φ20圓球，在80-100℃溫度下烘干或在室溫下晾干，即為成品助劑。
實施例二某廠電鍍廢水2-3噸/時，PH＝5-6，廢水中含Cr6+50-80mg/L、Zn2+30-50mg/L、Cu2+50-100mg/L、Ni2+100-150mg/L，廢水進入凈化器之前加液堿控制PH＝9-11，凈化器的體積流速S＝30/時，經(jīng)環(huán)保部門抽樣檢測凈化后廢水PH＝7.5，含Cr總0.244mg/L、Cr6+0.002mg/L、Zn2+0.283mg/L、Cu2+0.025mg/L、Ni2+0.132mg/L，(以上數(shù)值均為幾次抽樣檢測的平均值)，均符合排放標(biāo)準(zhǔn)。
實施例三某廠廢水2-3噸/時，PH＝6-7，廢水中含Cr6+200-250mg/L、Zn2+50-70mg/L、Cu2+40-80mg/L、Ni2+80-120mg/L，廢水進入凈化器之前加液堿控制PH＝12-13，凈化器的體積流速S＝27/時，經(jīng)環(huán)保部門抽樣檢測凈化后廢水PH＝7.2，含Cr總0.203mg/L、Cr6+0.023mg/L、Zn2+0.211mg/L、Cu2+0.321mg/L、Ni2+0.271mg/L，均符合排放標(biāo)準(zhǔn)。
附表
權(quán)利要求
1.一種在堿性條件下處理含鉻電鍍廢水的方法，其特征在于廢水在堿性條件下直接進入凈化器，與其中的助劑、亞鐵鹽還原劑接觸進行氧化還原反應(yīng)，同時被還原的三價鉻及其它重金屬離子生成絮狀沉降物，而后進一步沉淀、固液分離。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所用助劑的組分為石灰、鋁鹽、鎂鹽、多硫化物及粘合劑。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于所用助劑的組分重量%為石灰85-95，鋁鹽(以Al3+計)0.1-10，鎂鹽0.1-5，多硫化物0.1-10，粘合劑1-10。
4.一種實施權(quán)利要求1所述方法的凈化設(shè)備，其特征在于該凈化器有一個圓柱形的還原器[3]，其底部裝有布水板[7]和設(shè)有進水管[9]的下封頭[8]，其頂部裝有器壁上均布小孔的給料器[1]，半環(huán)形出水管[5]位于還原器內(nèi)上半部。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種在堿性條件下處理含鉻電鍍廢水的方法及設(shè)備，即廢水在堿性條件下與助劑、亞鐵鹽還原劑進行氧化還原反應(yīng)，使六價鉻的還原與重金屬離子的絮凝一步完成。本發(fā)明提供的方法所用藥劑的費用僅為現(xiàn)有技術(shù)的1/5—1/2，并同時簡化了工藝流程。本發(fā)明提供的凈化設(shè)備—凈化器體積流速高達(dá)20—30/時，結(jié)構(gòu)簡單，易于連續(xù)操作。
文檔編號C02F1/58GK1105953SQ94100739
公開日1995年8月2日 申請日期1994年1月25日 優(yōu)先權(quán)日1994年1月25日
發(fā)明者茹增祺, 鄭彥宗 申請人:北方設(shè)計研究院