一种高盐含铬浓水的零排放方法及系统与流程

1.本发明属于水处理技术领域，具体涉及一种高盐含铬浓水的零排放方法及系统。


背景技术：

2.冷轧含铬钝化和电镀镍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铬离子和有机物，大多排放至废水站。在废水站，传统生物法或两级还原法处理后，冷轧含铬废水不能够达标排放。因此采用浓缩技术处理冷轧含铬废水，产水可应用于生产，高盐浓水可做废水零排放处理。
3.目前含铬废水主要采用的处理工艺主要为亚硫酸氢钠两级还原和沉淀技术，可是出水水质难以满足新国标的要求。采用纳滤和反渗透法处理含铬废水，高盐浓水处理方案没有发现有技术报道。
4.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。申请号为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。可是此发明没有关注cod的去除。
5.然而到目前为止，还没高盐含铬浓水的零排放处理方案。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于根据高盐含铬浓水的水质水量情况，开发出经济、高效的零排放处理工艺，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。本发明提供了一种高盐含铬浓水的零排放方法及系统，属于钢铁绿色环保生产工艺系统。
7.本发明采用的技术方案如下:
8.一种高盐含铬浓水的零排放方法，包括如下步骤：
9.(1)所述高盐含铬浓水进入高密度沉淀池，高密度沉淀池分为混合池、絮凝池和沉淀池；高盐含铬浓水首先进入混合池，混合池中投加碳酸钠，投加量为345～678mg/l，优选378～560mg/l，同时投加阴离子聚丙烯酰胺，投加量为0.5～2mg/l，优选1～1.6mg/l，高盐含铬浓水在混合池的停留时间为2.5～4.5min；随后进入絮凝池，导流筒桶内流速为0.5～1.1m/s，出水区流速为0.01～0.06m/s，污泥回流量为2～3％；高盐含铬浓水从絮凝池出水区流入沉淀池，停留时间为15～35min；经过高密度沉淀池后，高盐含铬浓水中的钙硬度为5～13mg/l；
10.(2)所述高盐含铬浓水再进入改性树脂吸附塔，改性树脂吸附塔中放置改性树脂，改性树脂占整个改性树脂吸附塔的体积的85～95％；
11.(3)随后高压进水泵将高盐含铬浓水打入高压反渗透膜，高压进水泵的压力为40～55mpa，优选48～50mpa，高盐含铬浓缩液电导率为54120～71200μs/cm，钙硬度为7～25mg/l，总铬为0.8～3.4mg/l；
12.(4)最后高盐含铬浓缩液进入蒸发结晶器，最终高盐含铬浓水形成氯化钠杂盐。
13.根据本发明所述的一种高盐含铬浓水的零排放方法，在所述步骤(2)中所述改性树脂根据冷轧高盐含铬浓水水质特征而制备，其由以下步骤制备而成：1)将聚丙烯酸甲酯树脂放入反应釜，反应釜加满乙二胺溶液中，在反应釜中溶胀8～10h，然后反应釜升温到110～125℃，恒温12～14h，冷却后形成丙二醇甲醚醋酯，过滤，产物用水洗涤至中性，干燥；2)将丙二醇甲醚酸酯和氯乙酸按摩尔比4～6:1混合，装入反应釜中，调节溶液ph至8.9～9.8，反应釜加热至65～75℃开动搅拌器，搅拌速度65～85转/min，反应12～16h，冷却后形成改性聚丙烯酰胺乙胺树脂，即所述改性树脂。
14.根据本发明所述的一种高盐含铬浓水的零排放方法，更进一步，在改性树脂制备步骤1)中，产物用去离子水洗涤至中性，在50～65℃条件下真空干燥。
15.根据本发明所述的一种高盐含铬浓水的零排放方法，进一步，在所述步骤(1)中混合池搅拌速度为75～85转/分钟。
16.根据本发明所述的一种高盐含铬浓水的零排放方法，进一步，在所述步骤(1)中絮凝池水力停留时间为7～9min。
17.根据本发明所述的一种高盐含铬浓水的零排放方法，进一步，在所述步骤(1)中沉淀池中斜管直径为55～75mm，斜管倾角为55～58度，斜管斜长为1200～1450mm，表面负荷为10.5～13.5m3/m2·
h，清水区高度为0.5～0.8m。
18.根据本发明所述的一种高盐含铬浓水的零排放方法，进一步，高盐含铬浓水在改性树脂吸附塔中停留时间为25～35min。
19.根据本发明所述的一种高盐含铬浓水的零排放方法，进一步，在所述步骤(2)中高盐含铬浓水经过改性树脂吸附塔后，高盐含铬浓水中的钙硬度为3～10mg/l，总铬为0.3～1.2mg/l。
20.根据本发明所述的一种高盐含铬浓水的零排放方法，进一步，在所述步骤(3)中高压反渗透膜脱盐率为99.2～99.5％，产水率为60％；高盐含铬浓水经过高压反渗透膜后，产水电导率230～890μs/cm，产水直接回用生产。
21.根据本发明所述的一种高盐含铬浓水的零排放方法，进一步，在所述步骤(4)中高盐含铬浓缩液进入蒸发结晶器，蒸发温度为80～90℃。
22.本发明还提供一种所述的一种高盐含铬浓水的零排放方法所应用的系统，包括依次连接的进水泵1、高密度沉淀池2、一级进水泵3、改性树脂吸附塔4、高压进水泵6、高压反渗透7、二级进水泵8和蒸发结晶器9；所述高密度沉淀池2包括混合池、絮凝池和沉淀池；所述改性树脂吸附塔4中放置改性树脂5，改性树脂占整个改性树脂吸附塔的体积的85～95％。
23.发明详述：
24.一种高盐含铬浓水的技术方案，包括进水泵、高密度沉淀池、一级进水泵、改性树脂吸附塔、改性树脂、高压进水泵、高压反渗透、二级进水泵、蒸发结晶器。
25.所述高盐含铬浓水的水质特征:ph为6～9，电导率为26890～34980μs/cm，总铬为
11.2～34.2mg/l，钙硬度为75～256mg/l。
26.所述高盐含铬浓水通过进水泵进入高密度沉淀池，高密度沉淀池分为混合池、絮凝池和沉淀池。高盐含铬浓水首先进入混合池，混合池中投加碳酸钠，投加量为345～678mg/l，同时投加阴离子聚丙烯酰胺，投加量为0.5～2mg/l。混合池搅拌速度为75～85转/分钟，高盐含铬浓水在混合池的停留时间为2.5～4.5min。随后进入絮凝池，絮凝池水力停留时间为7～9min，导流筒桶内流速为0.5～1.1m/s，出水区流速为0.01～0.06m/s，污泥回流量为2～3％。高盐含铬浓水从絮凝池出水区流入沉淀池，斜管直径为55～75mm，斜管倾角为55～58度，斜管斜长为1200～1450mm，表面负荷为10.5～13.5m3/m2·
h，清水区高度为0.5～0.8m，停留时间为15～35min。经过高密度沉淀池后，高盐含铬浓水中的钙硬度为5～13mg/l。
27.所述高盐含铬浓水通过一级提升泵进入改性树脂吸附塔，改性树脂吸附塔中放置改性树脂，改性树脂占整个改性树脂吸附塔的体积的85～95％，高盐含铬浓水在改性树脂吸附塔中停留时间为25～35min。经过改性树脂吸附塔后，高盐含铬浓水中的钙硬度为3～10mg/l，总铬为0.3～1.2mg/l。
28.所述改性树脂根据冷轧高盐含铬浓水水质特征专门合成制备。1)将聚丙烯酸甲酯树脂放入反应釜，反应釜加满乙二胺溶液中，在反应釜中溶胀8～10h，然后反应釜升温到115℃，恒温12～14h，冷却后形成丙二醇甲醚醋酯，过滤，产物用去离子水洗涤至中性，在55℃条件下真空干燥。2)将丙二醇甲醚酸酯和氯乙酸按摩尔比4～6:1混合，装入反应釜中，调节溶液ph至9.5，反应釜加热至65～75℃开动搅拌器，搅拌速度65～85转/min，反应12～16h。冷却后形成改性聚丙烯酰胺乙胺树脂。
29.随后高压进水泵将高盐含铬浓水打入高压反渗透膜。高压进水泵的压力为40～55mpa。高压反渗透膜脱盐率为99.2～99.5％，产水率为60％。高盐含铬浓水经过高压反渗透膜后，产水电导率230～890μs/cm，产水直接回用生产。高盐含铬浓缩液电导率为54120～71200μs/cm，钙硬度为7～25mg/l，总铬为0.8～3.4mg/l。污染组分越低，最后的蒸发的结晶盐纯度越高，品质越好。如果铬含量很高去蒸发，有可能结晶盐中铬也很高，结晶盐就是危险废弃物了。
30.然后二级进水泵将高盐含铬浓缩液打入蒸发结晶器，蒸发温度为80～90℃，最终高盐含铬浓水形成氯化钠杂盐。
31.有益技术效果
32.本发明提出了高盐含铬浓水零排放的技术方案，此技术方案有效解决了高盐含铬浓水污染环境的问题，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。
33.应用本发明所述高盐含铬浓水零排放的方法和系统，产水电导率230～890μs/cm，产水直接回用生产；高盐含铬浓缩液电导率为54120～71200μs/cm，钙硬度为7～25mg/l，总铬为0.8～3.4mg/l，进入蒸发结晶器，形成氯化钠杂盐，实现零排放。
附图说明
34.图1为一种高盐含铬浓水零排放工艺流程图；
35.其中，进水泵-1、高密度沉淀池-2、一级进水泵-3、改性树脂吸附塔-4、改性树脂-5、高压进水泵-6、高压反渗透-7、二级进水泵-8、蒸发结晶器-9。
具体实施方式
36.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。
37.下面来结合图1详细说明本发明方法的实施过程：
38.实施例1:
39.一一种高盐含铬浓水的技术方案，包括进水泵、高密度沉淀池、一级进水泵、改性树脂吸附塔、改性树脂、高压进水泵、高压反渗透、二级进水泵、蒸发结晶器。
40.所述高盐含铬浓水的水质特征:ph为7.2，电导率为29620μs/cm，总铬为21.2mg/l，钙硬度为137mg/l。
41.所述高盐含铬浓水通过进水泵进入高密度沉淀池，高密度沉淀池分为混合池、絮凝池和沉淀池。高盐含铬浓水首先进入混合池，混合池中投加碳酸钠，投加量为378mg/l，同时投加阴离子聚丙烯酰胺，投加量为1mg/l。混合池搅拌速度为75转/分钟，高盐含铬浓水在混合池的停留时间为3min。随后进入絮凝池，絮凝池水力停留时间为8min，导流筒桶内流速为0.8m/s，出水区流速为0.03m/s，污泥回流量为2％。高盐含铬浓水从絮凝池出水区流入沉淀池，斜管直径为55mm，斜管倾角为58度，斜管斜长为1350mm，表面负荷为11.2m3/m2·
h，清水区高度为0.6m，停留时间为22min。经过高密度沉淀池后，高盐含铬浓水中的钙硬度为6mg/l。
42.所述高盐含铬浓水通过一级提升泵进入改性树脂吸附塔，改性树脂吸附塔中放置改性树脂，改性树脂占整个改性树脂吸附塔的体积的95％，高盐含铬浓水在改性树脂吸附塔中停留时间为35min。经过改性树脂吸附塔后，高盐含铬浓水中的钙硬度为4mg/l，总铬为0.9mg/l。
43.所述改性树脂根据冷轧高盐含铬浓水水质特征专门合成制备。1)将聚丙烯酸甲酯树脂放入反应釜，反应釜加满乙二胺溶液中，在反应釜中溶胀8h，然后反应釜升温到110℃，恒温12h，冷却后形成丙二醇甲醚醋酯，过滤，产物用去离子水洗涤至中性，在65℃条件下真空干燥。2)将丙二醇甲醚酸酯和氯乙酸按摩尔比4:1混合，装入反应釜中，调节溶液ph至9.8，反应釜加热至65℃开动搅拌器，搅拌速度65转/min，反应12h。冷却后形成改性聚丙烯酰胺乙胺树脂。
44.随后高压进水泵将高盐含铬浓水打入高压反渗透膜。高压进水泵的压力为50mpa。高压反渗透膜脱盐率为99.3％，产水率为60％。高盐含铬浓水经过高压反渗透膜后，产水电导率450μs/cm，产水直接回用生产。高盐含铬浓缩液电导率为67420μs/cm，钙硬度为13mg/l，总铬为2.2mg/l。
45.然后二级进水泵将高盐含铬浓缩液打入蒸发结晶器，蒸发温度为85℃，最终高盐含铬浓水形成氯化钠杂盐。
46.实施例2:
47.一种高盐含铬浓水的技术方案，包括进水泵、高密度沉淀池、一级进水泵、改性树脂吸附塔、改性树脂、高压进水泵、高压反渗透、二级进水泵、蒸发结晶器。
48.所述高盐含铬浓水的水质特征:ph为8.1，电导率为31290μs/cm，总铬为31.1mg/l，钙硬度为211mg/l。
49.所述高盐含铬浓水通过进水泵进入高密度沉淀池，高密度沉淀池分为混合池、絮
凝池和沉淀池。高盐含铬浓水首先进入混合池，混合池中投加碳酸钠，投加量为678mg/l，同时投加阴离子聚丙烯酰胺，投加量为2mg/l。混合池搅拌速度为85转/分钟，高盐含铬浓水在混合池的停留时间为3.5min。随后进入絮凝池，絮凝池水力停留时间为9min，导流筒桶内流速为1.1m/s，出水区流速为0.06m/s，污泥回流量为2％。高盐含铬浓水从絮凝池出水区流入沉淀池，斜管直径为55mm，斜管倾角为58度，斜管斜长为1450mm，表面负荷为12.5m3/m2·
h，清水区高度为0.8m，停留时间为22min。经过高密度沉淀池后，高盐含铬浓水中的钙硬度为11mg/l。
50.所述高盐含铬浓水通过一级提升泵进入改性树脂吸附塔，改性树脂吸附塔中放置改性树脂，改性树脂占整个改性树脂吸附塔的体积的85％，高盐含铬浓水在改性树脂吸附塔中停留时间为31min。经过改性树脂吸附塔后，高盐含铬浓水中的钙硬度为9mg/l，总铬为0.4mg/l。
51.所述改性树脂根据冷轧高盐含铬浓水水质特征专门合成制备。1)将聚丙烯酸甲酯树脂放入反应釜，反应釜加满乙二胺溶液中，在反应釜中溶胀8h，然后反应釜升温到125℃，恒温12h，冷却后形成丙二醇甲醚醋酯，过滤，产物用去离子水洗涤至中性，在50℃条件下真空干燥。2)将丙二醇甲醚酸酯和氯乙酸按摩尔比4:1混合，装入反应釜中，调节溶液ph至9.1，反应釜加热至75℃开动搅拌器，搅拌速度65转/min，反应12h。冷却后形成改性聚丙烯酰胺乙胺树脂。
52.随后高压进水泵将高盐含铬浓水打入高压反渗透膜。高压进水泵的压力为55mpa。高压反渗透膜脱盐率为99.4％，产水率为60％。高盐含铬浓水经过高压反渗透膜后，产水电导率530μs/cm，产水直接回用生产。高盐含铬浓缩液电导率为63240μs/cm，钙硬度为22mg/l，总铬为3.1mg/l。
53.然后二级进水泵将高盐含铬浓缩液打入蒸发结晶器，蒸发温度为85℃，最终高盐含铬浓水形成氯化钠杂盐。
54.实施例3:
55.一种高盐含铬浓水的技术方案，包括进水泵、高密度沉淀池、一级进水泵、改性树脂吸附塔、改性树脂、高压进水泵、高压反渗透、二级进水泵、蒸发结晶器。
56.所述高盐含铬浓水的水质特征:ph为8.0，电导率为30190μs/cm，总铬为30.1mg/l，钙硬度为198mg/l。
57.所述高盐含铬浓水通过进水泵进入高密度沉淀池，高密度沉淀池分为混合池、絮凝池和沉淀池。高盐含铬浓水首先进入混合池，混合池中投加碳酸钠，投加量为345mg/l，同时投加阴离子聚丙烯酰胺，投加量为0.5mg/l。混合池搅拌速度为80转/分钟，高盐含铬浓水在混合池的停留时间为4.5min。随后进入絮凝池，絮凝池水力停留时间为7min，导流筒桶内流速为0.5m/s，出水区流速为0.01m/s，污泥回流量为3％。高盐含铬浓水从絮凝池出水区流入沉淀池，斜管直径为75mm，斜管倾角为55度，斜管斜长为1200mm，表面负荷为13.5m3/m2·
h，清水区高度为0.5m，停留时间为35min。经过高密度沉淀池后，高盐含铬浓水中的钙硬度为10mg/l。
58.所述高盐含铬浓水通过一级提升泵进入改性树脂吸附塔，改性树脂吸附塔中放置改性树脂，改性树脂占整个改性树脂吸附塔的体积的85％，高盐含铬浓水在改性树脂吸附塔中停留时间为32min。经过改性树脂吸附塔后，高盐含铬浓水中的钙硬度为5mg/l，总铬为
0.4mg/l。
59.所述改性树脂根据冷轧高盐含铬浓水水质特征专门合成制备。1)将聚丙烯酸甲酯树脂放入反应釜，反应釜加满乙二胺溶液中，在反应釜中溶胀10h，然后反应釜升温到115℃，恒温14h，冷却后形成丙二醇甲醚醋酯，过滤，产物用去离子水洗涤至中性，在55℃条件下真空干燥。2)将丙二醇甲醚酸酯和氯乙酸按摩尔比5:1混合，装入反应釜中，调节溶液ph至9.5，反应釜加热至70℃开动搅拌器，搅拌速度85转/min，反应12h。冷却后形成改性聚丙烯酰胺乙胺树脂。
60.随后高压进水泵将高盐含铬浓水打入高压反渗透膜。高压进水泵的压力为40mpa。高压反渗透膜脱盐率为99.5％，产水率为60％。高盐含铬浓水经过高压反渗透膜后，产水电导率340μs/cm，产水直接回用生产。高盐含铬浓缩液电导率为66120μs/cm，钙硬度为7mg/l，总铬为0.8mg/l。
61.然后二级进水泵将高盐含铬浓缩液打入蒸发结晶器，蒸发温度为90℃，最终高盐含铬浓水形成氯化钠杂盐。
62.实施例4:
63.一种高盐含铬浓水的技术方案，包括进水泵、高密度沉淀池、一级进水泵、改性树脂吸附塔、改性树脂、高压进水泵、高压反渗透、二级进水泵、蒸发结晶器。
64.所述高盐含铬浓水的水质特征:ph为7.0，电导率为34300μs/cm，总铬为32.1mg/l，钙硬度为210mg/l。
65.所述高盐含铬浓水通过进水泵进入高密度沉淀池，高密度沉淀池分为混合池、絮凝池和沉淀池。高盐含铬浓水首先进入混合池，混合池中投加碳酸钠，投加量为385mg/l，同时投加阴离子聚丙烯酰胺，投加量为1.5mg/l。混合池搅拌速度为85转/分钟，高盐含铬浓水在混合池的停留时间为4.5min。随后进入絮凝池，絮凝池水力停留时间为8min，导流筒桶内流速为0.5m/s，出水区流速为0.01m/s，污泥回流量为3％。高盐含铬浓水从絮凝池出水区流入沉淀池，斜管直径为65mm，斜管倾角为58度，斜管斜长为1350mm，表面负荷为11.5m3/m2·
h，清水区高度为0.7m，停留时间为30min。经过高密度沉淀池后，高盐含铬浓水中的钙硬度为9mg/l。
66.所述高盐含铬浓水通过一级提升泵进入改性树脂吸附塔，改性树脂吸附塔中放置改性树脂，改性树脂占整个改性树脂吸附塔的体积的83％，高盐含铬浓水在改性树脂吸附塔中停留时间为32min。经过改性树脂吸附塔后，高盐含铬浓水中的钙硬度为6mg/l，总铬为0.5mg/l。
67.所述改性树脂根据冷轧高盐含铬浓水水质特征专门合成制备。1)将聚丙烯酸甲酯树脂放入反应釜，反应釜加满乙二胺溶液中，在反应釜中溶胀9h，然后反应釜升温到115℃，恒温14h，冷却后形成丙二醇甲醚醋酯，过滤，产物用去离子水洗涤至中性，在55℃条件下真空干燥。2)将丙二醇甲醚酸酯和氯乙酸按摩尔比5:1混合，装入反应釜中，调节溶液ph至9.5，反应釜加热至70℃开动搅拌器，搅拌速度75转/min，反应12h。冷却后形成改性聚丙烯酰胺乙胺树脂。
68.随后高压进水泵将高盐含铬浓水打入高压反渗透膜。高压进水泵的压力为49mpa。高压反渗透膜脱盐率为99.5％，产水率为60％。高盐含铬浓水经过高压反渗透膜后，产水电导率348μs/cm，产水直接回用生产。高盐含铬浓缩液电导率为62250μs/cm，钙硬度为8mg/l，
总铬为0.8mg/l。
69.然后二级进水泵将高盐含铬浓缩液打入蒸发结晶器，蒸发温度为90℃，最终高盐含铬浓水形成氯化钠杂盐。
70.综上所述，本发明首次提出了完整的高盐含铬浓水零排放的技术方案，系统解决了含铬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。
71.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。