一种基于污泥减量化的含铬混合废水处理方法技术

本发明专利技术公开了一种基于污泥减量化的含铬混合废水处理方法，本方法为解决现有含铬混合废水废铁料还原过程中反应速率与利用率低、处理效果不稳定等难题，充分利用了机械活化过程中产生的粒度效益与表面活化效益，去除了废铁料表面的钝化膜，增加了废铁料表面积和活性位点，提高了反应速率以及利用率；还原后的废水进入磁选机回收损失的活性铁粉，磁选尾水进入中和沉淀，沉降后的上清液进入深度处理系统，沉降的污泥量大幅度减少，减少了后续压滤及压滤污泥处理成本，具有传统技术无法比拟的优越性。

Method for treating chromium containing mixed waste water based on sludge reduction

The invention discloses a sludge reduction processing method based on mixed wastewater containing chromium, the method to solve the mixed wastewater containing scrap iron reaction rate reduction process and low utilization rate, the treatment effect is not stable and other problems, make full use of the benefits of size efficiency and surface activation during mechanical activation, the removal of the passivation film the surface of the scrap iron, scrap iron increased the surface area and active sites, improve the reaction rate and utilization rate of wastewater; activated iron powder after reduction into separator recovery loss, magnetic separation of tail water into the supernatant after neutralization and precipitation, settling into a deep processing system, greatly reduce the amount of sludge sedimentation, reducing the subsequent press and the sludge treatment cost, has incomparable superiority to the traditional technology.

【技术实现步骤摘要】
一种基于污泥减量化的含铬混合废水处理方法
本专利技术涉及环境与矿物加工领域，具体涉及一种基于污泥减量化的含铬混合废水处理方法。
技术介绍
近年来，由于工业生产的快速发展，铬及其化合物在电镀、冶金、金属加工、制革、油漆、颜料、印染、制药、照相制版等行业得到广泛应用，同时产生大量含铬、铜、镍、铅、锌等重金属离子的混合废水。含铬混合废水中铬的存在形式有Cr6+、Cr3+和Cr2+三种，其中以Cr6+的毒性最大，可引起肺癌、肠道疾病和贫血，其次是Cr3+，最后就是Cr2+。根据国家环保总局发布的《污水综合排放标准》规定，外排水中总铬含量要低于1.5mg/L，六价铬含量要低于0.5mg/L。含铬混合废水的处理方法较多，目前国内外普遍采用的处理方法有化学沉淀法、离子交换法、吸附法、电解处理法、膜处理法、微生物法等。化学沉淀法具有设备投资低、能耗低、运行费用低等特点，因此被广泛使用，但同时存在污泥量大、处理后水质不能达标排放或回用的缺点。化学沉淀法主要有硫化物沉淀法、中和沉淀法、钡盐法、置换沉淀法和铁氧体法等，其中中和沉淀法是操作容易、成本较低、可分步去除不同重金属离子等的有效方法。含铬混合废水中铬大多以Cr6+形式存在，进行中和处理前需要将其还原为Cr3+。常见的还原剂有无机盐类、气体和铁基材料三大类，无机盐类如硫酸亚铁、氯化亚铁、硫化钠、亚硫酸钠等，通常能够取得较好的还原效果，但由于其杂质含量较高，使用过程中还原剂投料量大，致使中和沉淀后产生大量的污泥。气体还原剂如SO2和H2S，也能取得较好还原效果，但存在反应过程中条件较难控制、易产生二次污染等问题。铁基材料还原剂如废铁屑和废铁合金粉等易得且价格低廉，不但能够还原废水中的Cr6+，对其它重金属离子如Cu2+、Ni2+和Pb2+等也有去除作用。在理论上，铁基材料可以较好的还原废水中的Cr6+，但由于其表面容易钝化，致使反应不够完全。为解决这一难题，中国专利CN101811793B和CN104961201A基于超大原电池效益，用含碳粒料和多孔填料混合搭建成为铁屑滤池，取得了较好的还原效果，但经过长时间运行后，出现铁屑结块、滤料沟流，底部铁屑压实过密等现象，导致处理效果不稳定、动力消耗较大、需要频繁反冲和再生等。中国专利CN1087879A中通过添加盐酸，中国专利CN102923835A和CN104761084A中采用硼氢化物还原高价铁生成纳米铁粉以及中国专利CN202785759U采用电解铁阳极产生亚铁离子来提高铁粉反应速率和利用率，均取得了较好的还原效果，但普遍存在生产成本高、操作控制困难、后续处理工序复杂等缺点。
技术实现思路
基于含铬混合废水处理过程中污泥减量化，克服现有废铁料还原含铬混合废水还原率和利用率低、纳米铁粉制备条件苛刻、铁屑滤池还原过程易阻塞且处理效果不稳定等难题，本专利技术旨在提供一种含铬混合废水的处理方法，该方法中充分利用了机械活化过程中产生的粒度效益与表面活化效益，去除了废铁料表面的钝化膜，增加了废铁料表面积和活性位点，提高了反应速率以及利用率；还原后的废水进入磁选机回收损失的活性铁粉，磁选尾水进入中和沉淀，沉降后的上清液进入深度处理系统，沉降的污泥量大幅度减少，减少了后续压滤及压滤污泥处理成本，具有传统技术无法比拟的优越性。为实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：a）制备活性铁粉浆体：将废铁料与水（自来水和/或含铬混合废水）一同加入到机械活化机内进行活化处理，废铁料的活化质量浓度为70～85%，活化时间为5～15min，活化后流出的浆体进入分级作业，获得含粒径0.15～0.85mm细粒级活性铁粉的浆体，粗粒级铁粉返回机械活化机内继续进行机械活化处理；所述废铁料为机械加工产生的废铁屑和铁合金粉（铁铜合金、铁镍合金）的一种或几种；机械活化机为湿式球磨机、湿式棒磨机、搅拌磨机或行星磨机；分级作业采用振动筛、水利旋流器或螺旋分级机。其中铁铜合金主要来源于电炉炼锌后粒化的底铁或磁选得到的铁铜颗粒，铁镍合金主要来源于镍冶炼过程中产生的一次合金或二次合金；b）还原：调节含铬混合废水pH为1～3后，以4～8m3/h的流速通入装有含细粒级活性铁粉的浆体的反应池中，曝气条件下反应，曝气量为0.02～0.1m3/h，其中反应池中细粒级活性铁粉量为50～150kg/m3；还原过程发生以下反应：3Fe+2HCrO4-+14H+=3Fe2++2Cr3++8H2O（1）3Fe+Cr2O7-+14H+=3Fe2++2Cr3++7H2O（2）3Fe2++2HCrO4-+7H+=3Fe3++Cr3++4H2O（3）6Fe2++Cr2O7-+14H+=6Fe3++2Cr3++7H2O（4）Fe+Cu2+=Cu+Fe2+（5）Fe+Ni2+=Ni+Fe2+（6）Fe+Pb2+=Pb+Fe2+（7）Fe3++3H2O=Fe(OH)3↓+3H+（8）Cr3++3H2O=Cr(OH)3↓+3H+（9）Fe+2H+=Fe2++H2（10）；c）还原废水通过反应池排水口排出，惰性铁粉底流沉降在反应池底部，还原废水在磁场强度为0.1～0.2T，转速为20～50r/min条件下进行磁选，磁选得到的铁粉返回步骤（2）循环利用，磁选尾水调节pH为8～10后得到中和废液，中和废液固液分离后得到上清液和沉淀污泥；所述磁选采用湿式滚筒弱磁选机；所述步骤（3）中用氢氧化钠、氢氧化钾或碳酸钠调节pH；e）沉降：将中和废液加入到斜板浓密机中进行固液分离，得到上清液和沉降污泥，上清液进入常规深度处理系统，沉降污泥进入压滤作业；所述沉降污泥含水量为60~85%；所述深度处理系统为离子交换法和膜处理法的一种或两种；沉降污泥在板式压滤机中进行进一步脱水处理，得到压滤水和压滤污泥，压滤水与上述上清液混合后进入深度处理系统，压滤污泥存放在固定的堆场中，进行自然晾干；所述压滤污泥含水量为10~20%；当反应池排出的还原废水中Cr6+浓度大于0.5mg/L，首先停止含铬混合废水的加入，同时添加废铁屑，使水中各离子浓度降低至上述浓度值以下，再排出还原废水，并排放出反应池底的惰性铁粉底流，惰性铁粉底流返回机械活化机中进行活化处理，循环用作还原剂。与现有含铬混合废水预处理方法相比，本专利技术方法的有益效果是：a）本专利技术采用机械活化过程中产生的粒度效益与表面活化效益，去除了废铁料表面的钝化膜，增加了废铁料表面积和活性位点，提高了反应速率以及利用率；b)本专利技术采用机械活化制备的活性铁粉浆体取代传统的硫酸亚铁、氯化亚铁、硫化钠、亚硫酸钠等还原剂，使中和沉降产生的污泥量减少40~60%，减少了后续压滤及压滤污泥处理成本。具体实施方式下面结通过实施例对本专利技术作进一步详细说明，但本专利技术保护范围不局限于所述内容。实施例1：五金厂电镀含铬混合废水的处理某五金厂电镀产生大量含铬混合废水，其中Cr6+浓度为678mg/L、总铬浓度为831mg/L，Cu2+、Ni2+和Zn2+浓度分别为224mg/L、178mg/L和276mg/L；将柴油机加工产生的废铸铁屑与含铬混合废水一同加入到搅拌磨机内进行活化处理，废铁料的活化质量浓度为75%，活化时间为8min，活化后流出的浆体进入筛孔尺寸为0.5mm的单层振动筛进行分级，筛上的废铁屑返回机械活化机内继续本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于污泥减量化的含铬混合废水处理方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）将废铁料与水一同加入到机械活化机内进行活化处理，废铁料的活化质量浓度为70～85%，活化时间为5～15min，活化后流出的浆体进入分级作业，获得含粒径0.15～0.85mm细粒级活性铁粉的浆体，粗粒级铁粉返回机械活化机内继续进行机械活化处理；（2）调节含铬混合废水pH为1～3后，以4～8m

【技术特征摘要】
1.一种基于污泥减量化的含铬混合废水处理方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）将废铁料与水一同加入到机械活化机内进行活化处理，废铁料的活化质量浓度为70～85%，活化时间为5～15min，活化后流出的浆体进入分级作业，获得含粒径0.15～0.85mm细粒级活性铁粉的浆体，粗粒级铁粉返回机械活化机内继续进行机械活化处理；（2）调节含铬混合废水pH为1～3后，以4～8m3/h的流速通入装有含细粒级活性铁粉的浆体的反应池中，曝气条件下反应，曝气量为0.02～0.1m3/h，其中反应池中细粒级活性铁粉量为50～150kg/m3；（3）还原废水通过反应池排水口排出，惰性铁粉底流沉降在反应池底部，还原废水在磁场强度为0.1～0.2T，转速为20～50r/min条件下进行磁选，磁选得到的铁粉返回步骤（2）循环利用，磁选尾水调节pH为8～10后得...

【专利技术属性】
技术研发人员：童雄，吕晋芳，郑永兴，郑永明，谢贤，杨波，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：云南,53