一种去除冷轧含铬废水中总铬和六价铬的深度处理方法和
系统
技术领域
[0001] 本
发明属于
水处理技术领域，涉及一种冷轧铬镍废水中六价铬和总镍的工艺技术方案，具体涉及
一种去除冷轧含铬废水中总铬和六价铬的深度处理方法和系统。
背景技术
[0002] 冷轧含铬
钝化等工序之后需要用纯水对带
钢表面进行冲洗，冲洗带钢后的废水由于还有三价铬离子和六价铬离子，大多排放至废水站，作为冷轧含铬废水处理。该部分废水主要成分是Cr3+和Cr6+。
[0003] 目前含铬废水主要采用的处理工艺主要为采用“两级还原+两级中和+沉淀”的常规工艺，还原剂为亚
硫酸氢钠，中和剂为石灰或氢
氧化钠。
[0004] 化学还原沉淀法是国内外应用最早也是最广泛的一种含铬废水处理方法。该处理技术一般首先用硫酸将废水的pH值调节到2～3的酸性条件下，之后使用化学还原剂，将溶液中的六价铬还原成三价铬，然后用氢氧化钠或石灰乳调节pH值到7-9，使其生成难溶的三价铬沉淀从
水体中分离出来，达到除铬的目的。公开号为CN104030478A的发明
专利公开了含铬废水处理方法。包括以下步骤：(1)将含铬废水加酸，pH调节至2-3之间；(2)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；(3)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。
[0005] 公开号为CN201611208149.4的发明公开了含镍废水的处理方法。包括依次连接的废水预处理系统、第一保安
过滤器、纳滤装置、第二保安过滤器和
反渗透装置，将经废水预处理系统预处理处理后的废水
泵入第一保安过滤器中(还可以向废水中加入阻垢剂)；将第一保安过滤器的出水泵入纳滤装置中；将纳滤过滤后的废水泵入第二保安过滤器中，将第二保安过滤器处理后的废水泵入反渗透装置中；该系统结构简单，可显著降低化学药剂的使用量，减少
污泥量和二次污染。
[0006] 新颁布的《钢
铁工业污染物排放标准》(GB13456-2012)规定，冷轧排放水Cr6+低于0.05mg/L，总铬低于0.1mg/L。采用目前的“两级还原中和工艺”方案，出水总铬低于1.5mg/L，Cr6+低于0.5mg/L，可是这个指标难以达到排放标准。
[0007] 因此需要开发新的工艺方案进行含铬废水的深度处理。然而到目前为止，还没专利去除冷轧含铬废水中六价铬和总铬的处理方法和工艺，处理后水质指标满足《钢铁工业污染物排放标准》(GB13456-2012)要求，Cr6+低于0.05mg/L，总铬低于0.1mg/L。
发明内容
[0008] 本发明根据冷轧含铬废水的水质水量情况，开发出经济、高效的污染物处理工艺，以循环利用节能减排为主要任务，减少环境污染，积极应对日益严格的环境保护法规。本发明提出了完整的去除冷轧废水中总铬和六价铬技术方案，属于钢铁绿色环保生产工艺系统。
[0009] 本发明的技术方案如下：
[0010] 一种去除冷轧含铬废水中总铬和六价铬的深度处理方法，其特征在于，包括如下步骤：
[0011] 所述冷轧含铬废水通过进水泵打入静态管道混合器，重金属捕集剂经加药泵打入静态管道混合器，冷轧含铬废水和重金属捕集剂两种介质在静态管道混合器中充分混合，混合时间为35～225s，扩散效果为90％～98％；所述重金属捕集剂为堇青石负载铁锰混合溶液，其投加量为5～49mg/L；
[0012] 所述堇青石负载铁锰混合溶液由以下步骤制备而成：1)堇青石筛选和活化：选择堇青石粒径为50～90目，主要成分以
质量百分比计：SiO2：45～59％，Al2O3为27～43％，MnO为9～17％，Fe2O3为0～2％，TiO2为0～2％，MgO+Na2O为0～1％；将堇青石颗粒浸泡在浓度在质量百分比0.4～0.9％的稀
盐酸中10～12小时，用去离子水洗至中性，在质量百分比为2～6％的
氯化钠溶液中浸泡3～6小时，干燥后待用；堇青石线吸水率为22.7～29.8％，膨胀系数为2.2～2.7×10-6/℃；2)将3.6～6.5mol/L的氯化亚铁溶液、2.7～8.5mol/L的硫酸锰溶液和0.01～0.02mol/L十六烷基三甲基溴化铵按体积比2～4：1：1混合，形成复配溶液；3)将堇青石颗粒按固液比1：5～9加入复配溶液中，浸泡12～18小时，取出的堇青石颗粒置于95℃
马弗炉中干燥4～6小时，以2～4℃/min的速度升温270℃，恒温培烧2～4小时，冷却后形成堇青石负载铁锰微细粉末颗粒，按固液比1：5配成堇青石负载铁锰混合溶液，其中固体为堇青石负载铁锰微细粉末颗粒，液体为
自来水；
[0013] 静态管道混合器的出水进入加药
沉淀池，沉淀时间为25～45分钟；然后，所述冷轧含铬废水通过加压
提升泵进入管式微滤膜，冷轧含铬废水经过管式微滤膜后通过排水泵达标排放。
[0014] 进一步，所述处理前的含铬废水水质特征：pH为6～9，总铬为0.5～1.5mg/L，Cr6+为0.1～0.5mg/L；经过所述去除冷轧含铬废水中总铬和六价铬的深度处理方法后，冷轧含铬废水pH为6～9，总铬为0.03～0.07mg/L，Cr6+为0.001～0.005mg/L。
[0015] 进一步，静态管道混合器材质为玻璃钢或
不锈钢。
[0016] 进一步，所述静态管道混合器由三节组成，每节混合器有一个180～210度扭曲的固定螺旋
叶片，相邻两节中的螺旋叶片旋转方向相反，并相错90～110度。
[0017] 进一步，静态管道混合器筒体为两个半圆形，两端均用
法兰连接，筒体缝隙用环氧
树脂登
粘合剂粘合。
[0018] 进一步，静态管道管外径为60～212mm，法兰盘外径为165～340mm，长度为390～1020mm，重金属捕集剂加药口直径为14～26mm，管道内流速为0.1～0.9m/s，总
水头损失为
0.2～0.5m。
[0019] 进一步，在所述堇青石负载铁锰微细粉末颗粒中，铁含量在1.9～5.8％，锰的含量在3.1～7.3％。
[0020] 进一步，管式微滤膜膜孔径为0.02～0.1μm，水通量为350～780L/m2·h，压差为35～55psi。
[0021] 本发明还提供一种去除冷轧含铬废水中总铬和六价铬的深度处理系统，上述一种去除冷轧含铬废水中总铬和六价铬的深度处理方法应用于该系统，其依次包括：进水泵1、静态管道混合器2、加药沉淀池6、加压提升泵7、管式微滤膜8和排水泵9；在所述静态管道混合器2的上方设置重金属捕集剂加药箱3，在静态管道混合器2和重金属捕集剂加药箱3之间设置加药泵4，堇青石负载铁锰混合溶液5置于重金属捕集剂加药箱3内。
[0022] 进一步，所述静态管道混合器的材质为玻璃钢或不锈钢；所述静态管道混合器由三节组成，每节混合器有一个180～210度扭曲的固定螺旋叶片，相邻两节中的螺旋叶片旋转方向相反，并相错90～110度；静态管道混合器筒体为两个半圆形，两端均用法兰连接，筒体缝隙用
环氧树脂登粘合剂粘合；静态管道管外径为60～212mm，法兰盘外径为165～340mm，长度为390～1020mm。
[0023] 发明详述：
[0024] 所述冷轧含铬废水为经过“两级还原+两级中和+沉淀”的出水，工艺中还原剂为亚硫酸氢钠，中和剂为石灰或氢氧化钠。含铬废水水质特征：pH为6～9，总铬为0.5～1.5mg/L，Cr6+为0.1～0.5mg/L。
[0025] 一种去除冷轧废水中总铬和六价铬的深度处理系统，包括进水泵、静态管道混合器、重金属捕集剂加药箱、加药泵、堇青石负载铁锰混合溶液(重金属捕集剂)、加药沉淀池、加压提升泵、管式微滤膜、排水泵。
[0026] 所述冷轧含铬废水通过进水泵打入静态管道混合器，在静态管道混合器中冷轧含铬废水和重金属捕集剂两种介质充分混合，混合时间为35～225s，扩散效果为90％～98％。所述静态管道混合器材质为玻璃钢或不锈钢，加工方便，坚固耐用耐
腐蚀。所述静态管道混合器由三节组成，每节混合器有一个180～210度扭曲的固定螺旋叶片，相邻两节中的螺旋叶片旋转方向相反，并相错90～110度。静态管道混合器筒体为两个半圆形，两端均用法兰连接，筒体缝隙用环氧树脂登粘合剂粘合。静态管道管外径为60～212mm，法兰盘外径为165～340mm，长度为390～1020mm，重金属捕集剂加药口直径为14～26mm，管道内流速为0.1～
0.9m/s，总水头损失为0.2～0.5m。
[0027] 所述重金属捕集剂加药箱中放置重金属捕集剂溶液，重金属捕集剂溶液由加药泵打入静态管道混合器的加药口。堇青石负载铁锰混合溶液(重金属捕集剂)的投加量为5～49mg/L，在静态管道混合器中，堇青石负载铁锰混合溶液(重金属捕集剂)和冷轧含铬废水充分混合。
[0028] 所述堇青石负载铁锰混合溶液(重金属捕集剂)根据冷轧含铬废水的水质特征专
门合成制备。1)堇青石筛选和活化：选择堇青石粒径为50～90目，主要成分(质量分数％)：SiO2：45～59％，Al2O3为27～43％，MnO为9～17％，Fe2O3为0～2％，TiO2为0～2％，MgO+Na2O为0～1％。将堇青石颗粒浸泡在浓度在0.4～0.9％(质量百分比)的稀盐酸中10～12小时，然后用去离子水洗至中性，然后在2～6％(质量百分比)的氯化钠溶液中浸泡3～6小时，干燥后待用。堇青石线吸水率为22.7～29.8％，膨胀系数为2.2～2.7×10-6/℃。2)将3.6～
6.5mol/L的氯化亚铁溶液、2.7～8.5mol/L的硫酸锰溶液和0.01～0.02mol/L十六烷基三甲基溴化铵按体积比2～4：1：1混合，形成复配溶液。3)将堇青石颗粒按固液比1：5～9加入复配溶液中，浸泡12～18小时，取出的堇青石颗粒置于95℃马弗炉中干燥4～6小时，以2～4℃/min的速度升温270℃，恒温培烧2～4小时，冷却后形成堇青石负载铁锰微细粉末颗粒。
经过检测分析发现，堇青石负载铁锰微细粉末颗粒中，铁含量在1.9～5.8％之间，锰的含量在3.1～7.3％之间。然后，按固液比1：5配成堇青石负载铁锰混合溶液，其中固体为堇青石负载铁锰微细粉末颗粒，液体为自来水。
[0029] 所述冷轧含铬废水和重金属捕集剂充分混合后进入加药沉淀池，沉淀时间为25～45分钟。
[0030] 随后，所述冷轧含铬废水通过加压提升泵进入管式微滤膜。管式微滤膜膜孔径为0.02～0.1μm，水通量为350～780L/m2·h，压差为35～55psi。
[0031] 冷轧含铬废水经过管式微滤膜后通过排水泵达标排放。
[0032] 经过本专利发明的冷轧铬镍深度处理工艺后，冷轧含铬废水pH为6～9，总铬为0.03～0.07mg/L，Cr6+为0.001～0.005mg/L。
[0033] 本发明有益效果：
[0034] 本发明提出了同时去除冷轧铬镍废水中总铬和六价铬的深度处理技术方案，有效解决了冷轧废水的重金属污染环境的问题。经过本专利发明的冷轧铬镍深度处理工艺后，冷轧含铬废水pH为6～9，总铬为0.03～0.07mg/L，Cr6+为0.001～0.005mg/L，属于钢铁绿色环保生产工艺，具有良好的社会效益和环境效益。
附图说明
[0035] 图1为本发明提供一种同时去除冷轧废水中总铬和六价铬处理系统，包括进水泵1、静态管道混合器2、重金属捕集剂加药箱3、加药泵4、堇青石负载铁锰混合溶液(重金属捕集剂)5、加药沉淀池6、加压提升泵7、管式微滤膜8、排水泵9。
具体实施方式
[0036] 下面结合
实施例对本发明作进一步阐述，本领域技术人员应当理解，所述实施例仅用于示例，而不对本发明构成任何限制。
[0037] 实施例1：
[0038] 所述冷轧含铬废水为经过“两级还原+两级中和+沉淀”的出水。工艺中还原剂为亚硫酸氢钠，中和剂为石灰或氢氧化钠。含铬废水水质特征：pH为6.9，总铬为1.3mg/L，Cr6+为0.5mg/L。
[0039] 一种去除冷轧废水中总铬和六价铬的深度处理系统，包括进水泵、静态管道混合器、重金属捕集剂加药箱、加药泵、堇青石负载铁锰混合溶液(重金属捕集剂)、加药沉淀池、加压提升泵、管式微滤膜、排水泵。
[0040] 所述冷轧含铬废水通过进水泵打入静态管道混合器，在静态管道混合器中冷轧含铬废水和重金属捕集剂两种介质充分混合，混合时间为215s，扩散效果为95％。所述静态管道混合器材质为玻璃钢或不锈钢，加工方便，坚固耐用耐腐蚀。所述静态管道混合器由三节组成，每节混合器有一个210度扭曲的固定螺旋叶片，相邻两节中的螺旋叶片旋转方向相反，并相错100度。静态管道混合器筒体为两个半圆形，两端均用法兰连接，筒体缝隙用环氧树脂登粘合剂粘合。静态管道管外径为212mm，法兰盘外径为340mm，长度为1020mm，重金属捕集剂加药口直径为26mm，管道内流速为0.7m/s，总水头损失为0.4m。
[0041] 所述重金属捕集剂加药箱中放置重金属捕集剂溶液，重金属捕集剂溶液由加药泵打入静态管道混合器的加药口。堇青石负载铁锰混合溶液(重金属捕集剂)的投加量为5～49mg/L，在静态管道混合器中，堇青石负载铁锰混合溶液(重金属捕集剂)和冷轧含铬废水充分混合。
[0042] 所述堇青石负载铁锰混合溶液(重金属捕集剂)根据冷轧含铬废水的水质特征专门合成制备。1)堇青石筛选和活化：选择堇青石粒径为60目，主要成分(质量分数％)：SiO2：47％，Al2O3为38％，MnO为13％，Fe2O3为0.9％，TiO2为0.7％，MgO+Na2O为0.4％。将堇青石颗粒浸泡在浓度在0.7％(质量百分比)的稀盐酸中10小时，然后用去离子水洗至中性，然后在
5％(质量百分比)的氯化钠溶液中浸泡5小时，干燥后待用。堇青石线吸水率为27.3％，膨胀系数为2.6×10-6/℃。2)将6.1mol/L的氯化亚铁溶液、7.3mol/L的硫酸锰溶液和0.01mol/L十六烷基三甲基溴化铵按体积比4：1：1混合，形成复配溶液。3)将堇青石颗粒按固液比1:8加入复配溶液中，浸泡17小时，取出的堇青石颗粒置于95℃马弗炉中干燥5小时，以4℃/min的速度升温270℃，恒温培烧2小时，冷却后形成堇青石负载铁锰微细粉末颗粒。经过检测分析发现，堇青石负载铁锰微细粉末颗粒中，铁含量在4.5％，锰的含量在5.6％。然后，按固液比1：5配成堇青石负载铁锰混合溶液，其中固体为堇青石负载铁锰微细粉末颗粒，液体为自来水。
[0043] 所述冷轧含铬废水和重金属捕集剂充分混合后进入加药沉淀池，沉淀时间为35分钟。
[0044] 随后，所述冷轧含铬废水通过加压提升泵进入管式微滤膜。管式微滤膜膜孔径为2
0.06μm，水通量为680L/m·h，压差为45psi。
[0045] 冷轧含铬废水经过管式微滤膜后通过排水泵达标排放。
[0046] 经过本专利发明的冷轧铬镍深度处理工艺后，冷轧含铬废水pH为7.5，总铬为0.05mg/L，Cr6+为0.004mg/L。
[0047] 实施例2：
[0048] 所述冷轧含铬废水为经过“两级还原+两级中和+沉淀”的出水。工艺中还原剂为亚硫酸氢钠，中和剂为石灰或氢氧化钠。含铬废水水质特征：pH为8.2，总铬为0.9mg/L，Cr6+为0.2mg/L。
[0049] 一种去除冷轧废水中总铬和六价铬的深度处理系统，包括进水泵、静态管道混合器、重金属捕集剂加药箱、加药泵、堇青石负载铁锰混合溶液(重金属捕集剂)、加药沉淀池、加压提升泵、管式微滤膜、排水泵。
[0050] 所述冷轧含铬废水通过进水泵打入静态管道混合器，在静态管道混合器中冷轧含铬废水和重金属捕集剂两种介质充分混合，混合时间为95s，扩散效果为92％。所述静态管道混合器材质为玻璃钢或不锈钢，加工方便，坚固耐用耐腐蚀。所述静态管道混合器由三节组成，每节混合器有一个180度扭曲的固定螺旋叶片，相邻两节中的螺旋叶片旋转方向相反，并相错90度。静态管道混合器筒体为两个半圆形，两端均用法兰连接，筒体缝隙用环氧树脂登粘合剂粘合。静态管道管外径为60mm，法兰盘外径为165mm，长度为520mm，重金属捕集剂加药口直径为17mm，管道内流速为0.5m/s，总水头损失为0.3m。
[0051] 所述重金属捕集剂加药箱中放置重金属捕集剂溶液，重金属捕集剂溶液由加药泵打入静态管道混合器的加药口。堇青石负载铁锰混合溶液(重金属捕集剂)的投加量为19mg/L，在静态管道混合器中，堇青石负载铁锰混合溶液(重金属捕集剂)和冷轧含铬废水充分混合。
[0052] 所述堇青石负载铁锰混合溶液(重金属捕集剂)根据冷轧含铬废水的水质特征专门合成制备。1)堇青石筛选和活化：选择堇青石粒径为50～90目，主要成分(质量分数％)：SiO2：50％，Al2O3为33％，MnO为15％，Fe2O3为0.3％，TiO2为0.3％，MgO+Na2O为0.4％。将堇青石颗粒浸泡在浓度在0.4～0.9％(质量百分比)的稀盐酸中10小时，然后用去离子水洗至中性，然后在2～6％(质量百分比)的氯化钠溶液中浸泡4小时，干燥后待用。堇青石线吸水率为22.7～29.8％，膨胀系数为2.3×10-6/℃。2)将3.9mol/L的氯化亚铁溶液、5.5mol/L的硫酸锰溶液和0.02mol/L十六烷基三甲基溴化铵按体积比4：1：1混合，形成复配溶液。3)将堇青石颗粒按固液比1：7加入复配溶液中，浸泡12小时，取出的堇青石颗粒置于95℃马弗炉中干燥4小时，以2℃/min的速度升温270℃，恒温培烧2小时，冷却后形成堇青石负载铁锰微细粉末颗粒。经过检测分析发现，堇青石负载铁锰微细粉末颗粒中，铁含量在2.2％之间，锰的含量在3.3％之间。然后，按固液比1：5配成堇青石负载铁锰混合溶液，其中固体为堇青石负载铁锰微细粉末颗粒，液体为自来水。
[0053] 所述冷轧含铬废水和重金属捕集剂充分混合后进入加药沉淀池，沉淀时间为45分钟。
[0054] 随后，所述冷轧含铬废水通过加压提升泵进入管式微滤膜。管式微滤膜膜孔径为0.05μm，水通量为550L/m2·h，压差为35psi。
[0055] 冷轧含铬废水经过管式微滤膜后通过排水泵达标排放。
[0056] 经过本专利发明的冷轧铬镍深度处理工艺后，冷轧含铬废水pH为8.1，总铬为0.05mg/L，Cr6+为0.003mg/L。
[0057] 综上所述，本发明首次提出了完整的冷轧废水中总铬和六价铬的深度处理技术方案，系统解决了冷轧废水重金属污染环境的问题，因此本发明属于钢铁绿色环保生产工艺系统。
[0058] 当然，本技术领域内的一般技术人员应当认识到，上述实施例仅是用来说明本发明，而非用作对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对上述实施例的变换、
变形都将落在本发明
权利要求的范围内。
