鉻化合物是常見的化工原料，在電鍍、皮革、染色、防腐等領(lǐng)域中應(yīng)用廣泛，但因具有致癌、致畸作用而被國家列為第一類污染物。鉻在水中一般以三價和六價的形式存在，其中六價鉻對環(huán)境和人類健康危害較大。
目前含鉻廢水的治理技術(shù)主要有化學(xué)沉淀法、離子交換法、膜分離法、吸附法等。離子交換法由于具有設(shè)備及運行成本低、工藝穩(wěn)定可靠、操作簡便等優(yōu)勢而被廣泛用于含鉻電鍍廢水的處理。但離子交換法一般只能用于低濃度重金屬離子的處理，對中高濃度含鉻電鍍廢水并不適用。濃縮蒸發(fā)是化工生產(chǎn)中對高濃度含鹽廢水廣泛采用的一種處理方法。筆者針對某塑膠電鍍企業(yè)粗化工段所產(chǎn)生的含鉻廢水，根據(jù)其工藝及廢水水質(zhì)特征，采用離子交換-濃縮蒸發(fā)聯(lián)合法較好地解決了廢水處理及鉻酸酐回用問題。
1、項目概況
該塑膠電鍍企業(yè)主要從事防護裝飾性鍍鉻業(yè)務(wù)，在生產(chǎn)過程中的粗化工段產(chǎn)生含鉻廢水，其中含鉻酸酐(CrO3)1.5~2.0g/L、硫酸1.5~2.0g/L，流量2.5~3.0m3/h?，F(xiàn)場設(shè)置漂洗槽4個，粗化后的掛件采取逆流洗滌方式清洗。該含鉻廢水原本通過沉淀法來處理，將鉻沉淀為鉻渣，既不能回收有價金屬鉻，也造成了水資源的浪費?？紤]到該廢水是正常粗化液稀釋后所產(chǎn)生的，不帶有其他雜質(zhì)離子，若能回收該部分鉻資源，實現(xiàn)鉻與水的分離，便較好地解決了該廢水的處理?；诖?，本工程項目設(shè)計將原先的掛件逆流洗滌方式更改為兩段洗滌：一段采用清洗噴頭沖淋粗化后的掛件，清洗掛件表面80%~90%的帶出粗化液；二段設(shè)置逆流漂洗槽3個，采用新水常規(guī)洗滌。一段產(chǎn)生的高濃度含鉻廢水含CrO320~40g/L、硫酸20~40g/L，流量150~200L/h，直接采用濃縮蒸發(fā)法回收；二段產(chǎn)生的低濃度含鉻廢水先采用離子交換樹脂吸附，再解吸為高濃度含鉻廢水后送至玻璃液膜蒸發(fā)器濃縮蒸發(fā)回收，該廢水含CrO30.1~0.3g/L，硫酸0.1~0.3g/L，流量1.2~1.5m3/h。
2、處理工藝
工藝流程及設(shè)備連接如圖1~3所示
低濃度含鉻廢水首先進(jìn)入吸附樹脂柱(兩用一備)進(jìn)行吸附。第1、2兩根樹脂柱首先串聯(lián)進(jìn)料，當(dāng)出水含鉻量大于0.1mg/L時，判定1號樹脂柱已吸附飽和，進(jìn)入解吸狀態(tài)，2、3樹脂柱串聯(lián)進(jìn)料，進(jìn)滿后2號樹脂柱進(jìn)入解吸狀態(tài)，3、1樹脂柱串聯(lián)進(jìn)料，依次類推。1號樹脂柱解吸時首先打開排空閥，用自來水沖洗，完成后使用液堿溶液解吸，解吸液送至脫鈉工段。脫鈉樹脂部分采用兩根樹脂柱，單獨作業(yè)，不串聯(lián)，使用稀硫酸溶液轉(zhuǎn)型，得到含CrO380~100g/L的鉻酸酐溶液，將該解吸脫鈉液與高濃度含鉻廢水一并送往蒸發(fā)濃縮工段，濃縮為含CrO3380~400g/L的鉻酸酐溶液，經(jīng)電解將少量因粗化降價而產(chǎn)生的三價鉻氧化為六價鉻后補充至粗化槽，蒸汽冷凝水和蒸發(fā)冷凝水用作漂洗新水的補充。
該工程的主要構(gòu)筑物和設(shè)備的配置情況見表1。
3、系統(tǒng)調(diào)試及處理效果
在塑膠電鍍粗化漂洗水回用工程調(diào)試過程中，將原漂洗水分為二段，采用分段處理的方式運行，重點考察樹脂吸附能力及穩(wěn)定性，玻璃液膜蒸發(fā)器的蒸發(fā)能力等情況。由調(diào)試結(jié)果(見表2)可以看出，經(jīng)過長時間運行后，吸附樹脂吸附六價鉻的容量穩(wěn)定在60g/L左右，濃縮蒸發(fā)液含CrO3390g/L左右。
4、投資與運行費用
該工程總投資約20萬元，處理含鉻漂洗廢水25t/d，CrO3產(chǎn)生量約45kg/d。設(shè)每年運行300d，鉻酸酐回收率99.5%，漂洗新水可完全采用蒸汽冷凝水和蒸發(fā)冷凝水，成本核算見表3，相關(guān)經(jīng)濟技術(shù)指標(biāo)。
見表4?？梢钥闯?，該工程每年總運行費用為254550元，較原廢水沉淀處理工藝(其成本主要為排污及自來水費用，合計67500元/a)節(jié)約389500元，其中回收的鉻酸酐價值高達(dá)322000元，系統(tǒng)改造后產(chǎn)生的實際效益(不含設(shè)備折舊費)為134050元/a，即一次性投入的設(shè)備成本約1.5年可回收，具有較好的推廣價值。
5、結(jié)語
實踐證明，離子交換-濃縮蒸發(fā)聯(lián)合法處理電鍍含鉻廢水工藝實現(xiàn)了電鍍漂洗含鉻廢水綠色、經(jīng)濟的處理。該方案通過對原有漂洗流程的改造，采取分段處理方式，令廢水可達(dá)標(biāo)排放，減少了對環(huán)境的影響，社會效益顯著。另外，通過鉻及水資源的回收與回用，最大限度地減少了廢水排放、鉻酸酐使用等費用，總體實際效益非常可觀，具有明顯的經(jīng)濟效益。( >
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