HG∕T 5169-2017 離子交換技術(shù)處理重金屬廢水技術(shù)規(guī)范

ICS71.100.40;19.020離子交換技術(shù)處理重金屬廢水2017-11-07發(fā)布2018-04-01實(shí)施本標(biāo)準(zhǔn)由中國石油和化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會提出。本標(biāo)準(zhǔn)由全國化學(xué)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會水處理劑分技術(shù)委員會(SAC/TC63/SC5)歸口。本標(biāo)準(zhǔn)起草單位：上海輕工業(yè)研究所有限公司、南京御水科技有限公司、中海油天津化工研究設(shè)計院有限公司、中國石油化工股份有限公司北京北化院燕山分院、天津正達(dá)科技有限責(zé)任公司。本標(biāo)準(zhǔn)主要起草人：王維平、俞東華、陳偉、霍瑩、樊大勇、李琳、邵宏謙。I1離子交換技術(shù)處理重金屬廢水技術(shù)規(guī)范件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。GB/T6920水質(zhì)pH值的測定玻璃電極法GB/T7475水質(zhì)銅、鋅、鉛、鎘的測定原子吸收分光光度法GB/T11901水質(zhì)懸浮物的測定重量法GB/T11912水質(zhì)鎳的測定火焰原子吸收分光光度法HJ637水質(zhì)石油類和動植物油類的測定紅外分光光度法HG/T2164D113大孔弱酸性丙烯酸系陽離子交換樹脂3.12將一定濃度的再生劑流過失效的樹脂層，使離子交換樹脂恢復(fù)交換能力的過程。含有重金屬離子的廢水，主要重金屬離子包括鉻、鎘、鉛、鎳、銅、鋅等。4.1本標(biāo)準(zhǔn)的離子交換技術(shù)由pH預(yù)調(diào)節(jié)、過濾、離子交換、終端pH調(diào)節(jié)和再生五大部分構(gòu)成，其中離子交換是本技術(shù)規(guī)范的核心部分，再生是恢復(fù)離子交換樹脂交換功能的必要步驟，其他部分可4.2應(yīng)根據(jù)廢水的水質(zhì)選擇合適的離子交換樹脂和工藝，必要時通過試驗(yàn)確定重金屬的去除率。4.3應(yīng)根據(jù)實(shí)際廢水量確定設(shè)備的規(guī)模，并留有適當(dāng)?shù)挠嗟兀_保廢水處理能力與廢水產(chǎn)生量相適應(yīng)。為防止意外發(fā)生，應(yīng)考慮與廢水量相適應(yīng)的應(yīng)急水池(槽)。4.4應(yīng)確定離子交換樹脂再生廢水的處理方案，并同步實(shí)施。本標(biāo)準(zhǔn)所涉及的污染物為廢水中的重金屬離子，主要重金屬離子為3價鉻(Cr3+)、鎳(Ni2+)6.1一般規(guī)定6.1.1應(yīng)選用對重金屬陽離子具有交換能力的離子交換樹脂，包括強(qiáng)酸性離子交換樹脂、弱酸性離6.1.2離子交換處理重金屬廢水宜采用雙級離子交換器串聯(lián)的方式連續(xù)處理。6.1.3離子交換樹脂宜采用固定床逆流再生6.1.4離子交換樹脂再生參照附錄A。36.2.1.1.1經(jīng)過化學(xué)處理的重金屬廢水作為離子交換系統(tǒng)的進(jìn)水，先調(diào)節(jié)pH值至離子交換樹脂的聯(lián)的離子交換器A和B,重金屬離子被離子交換樹脂交換，出水濃度降低到排放限值以下，再經(jīng)pH交換器A+B串聯(lián)運(yùn)行，當(dāng)A失效后(廢水中任何一種重金屬污染物的進(jìn)、出水濃度相近或達(dá)到設(shè)6.2.1.1.3離子交換器A和B的切換方法，如下所述：6.2.1.1.4當(dāng)離子交換器內(nèi)的離子交換樹脂失效后用酸進(jìn)行再生，然后用堿將樹脂轉(zhuǎn)為鈉型(選用6.2.1.1.5工藝流程見圖1。酸再生劑堿轉(zhuǎn)型劑清洗水還原劑過濾Xv文離子交V?換器A換器BV?Xv?文文文4重金屬廢水化學(xué)處理系統(tǒng)經(jīng)過化學(xué)處理的重金屬廢水離子交換系統(tǒng)分批加入再生廢水收集池(槽)圖2再生廢水處理工藝流程圖6.2.2技術(shù)參數(shù)離子交換的主要技術(shù)參數(shù)以及參考值見表1。表1離子交換的主要技術(shù)參數(shù)以及參考值序號工藝參數(shù)單位1處理水量m3/h根據(jù)每日廢水量和每日有效運(yùn)行時間確定。2運(yùn)行流速m/h3再生劑/轉(zhuǎn)型劑流速m/h2～4參照附錄A選擇。4樹脂填充高度m0.7～2.0直徑大于1m的交換器，高度宜大于1.2m。5再生劑濃度mol/L1.5～3.0參見附錄A選擇。6.2.3基本計算公式6.2.3.1交換器有效直徑計算：………式中：D——交換器有效直徑的數(shù)值，單位為米(m);Q——設(shè)計處理水量的數(shù)值，單位為立方米每小時(m3/h);v——運(yùn)行流速的數(shù)值，單位為米每小時(m/h)。6.2.3.2再生器截面積計算：式中：F——交換器截面積的數(shù)值，單位為平方米(m2);D——交換器有效直徑的數(shù)值，單位為米(m)。....…6.2.3.3再生器柱體高度計算：H=Hr+Hb……(3)式中：H——交換器柱體高度的數(shù)值，單位為米(m);Hr——離子交換樹脂填充高度的數(shù)值，單位為米(m);HB———樹脂膨脹、反洗預(yù)留高度的數(shù)值，單位為米(m)[取值為(0.6～0.9)Hr,強(qiáng)酸樹脂取低值，弱酸樹脂取高值，螯合樹脂取中值]。5HG/T5169—20176.2.3.4樹脂裝載量計算：VR=FHR………(4)式中：VR——樹脂裝載量的數(shù)值，單位為立方米(m3);F——交換器截面積的數(shù)值，單位為平方米(m2);Hr——離子交換樹脂填充高度的數(shù)值，單位為米(m)。6.2.3.5再生劑用量計算：Vr=FHrL………(V?——再生劑用量的數(shù)值，單位為立方米(m3);F——交換柱截面積的數(shù)值，單位為平方米(m2);Hr——離子交換樹脂填充高度的數(shù)值，單位為米(m);L——單位體積樹脂的再生劑用量的數(shù)值，單位為(m3/m3)。6.2.4進(jìn)水水質(zhì)指標(biāo)6.2.4.1本規(guī)范的離子交換設(shè)備的進(jìn)水應(yīng)符合表2中規(guī)定的要求。廢水溫度范圍應(yīng)控制在5℃~40℃。表2進(jìn)水污染物濃度污染物名稱進(jìn)水污染物濃度(pH值除外)/(mg/L)3價鉻(Cr3+)6價鉻(Cr?+)<0.1鉛(Pb2+)鎳(Ni2+)鎘(Cd2+)銅(Cu2+)鋅(Zn2+)石油類懸浮物余氯<0.1鈣pH值強(qiáng)酸樹脂1～14;弱酸樹脂5～14;螯合樹脂5～14溶解性固體強(qiáng)酸樹脂<500;弱酸樹脂<1000;螯合樹脂<30006.2.4.2當(dāng)廢水中存在絡(luò)合劑的情況下需要預(yù)先進(jìn)行破絡(luò)處理，破絡(luò)工藝可以是氧化還原、絡(luò)合置換、混凝沉淀等。6.2.4.3當(dāng)廢水中含有6價鉻時，應(yīng)將6價鉻還原為3價鉻。6.2.4.4當(dāng)廢水中含有余氯、油、懸浮物和鐵、鋁、表面活性劑等會影響離子交換樹脂性能的污染物質(zhì)時，應(yīng)預(yù)先去除。6應(yīng)用離子交換技術(shù)處理后，出水水質(zhì)應(yīng)符合表3的要求。污染物名稱出水標(biāo)準(zhǔn)總鉻總鉛總鎳總鎘總銅總鋅pH值適合含鹽量較低的重金屬廢水，pH值適應(yīng)范圍寬，吸附容量較低。該類樹脂的性能應(yīng)符合適合含鹽量中等的重金屬廢水，交換容量大，吸附性能和再生性能好，適用范圍較廣。該類樹脂適合較高排放標(biāo)準(zhǔn)的廢水處理，此類型樹脂對于重金屬離子有更好的選擇性吸附能力。樹脂首次使用前應(yīng)進(jìn)行預(yù)處理。直徑大于1000mm的離子交換柱宜采用碳鋼結(jié)構(gòu)，內(nèi)壁應(yīng)襯能耐酸堿腐蝕的橡膠或其他防腐層。直徑小于500mm的交換柱宜用環(huán)氧玻璃鋼結(jié)構(gòu)，內(nèi)壁應(yīng)襯聚乙烯(PE)塑料。直徑介于500mm～1000mm的離子交換柱可以根據(jù)實(shí)際需要選擇鋼結(jié)構(gòu)或環(huán)氧玻璃鋼結(jié)構(gòu)。7與再生劑或再生清洗水接觸的所有表面都應(yīng)具備在溫度50℃環(huán)境下耐受5mol/L以上濃度的鹽7.3.2增強(qiáng)聚氯乙烯(UPVC)離子交換設(shè)備的連接管路和管閥件應(yīng)采用耐酸堿腐蝕的材料，推薦使用增強(qiáng)聚氯乙烯(UPVC)。其他耐腐蝕管路也可用于離子交換設(shè)備，如丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料(ABS)、聚丙烯塑料8.1檢測銅、鋅、鉛、鎘GB/T7475水質(zhì)銅、鋅、鉛、鎘的測定原子吸收分光光度法總鉻GB/T7466水質(zhì)總鉻的測定鎳GB/T11912水質(zhì)鎳的測定火焰原子吸收分光光度法GB/T6920水質(zhì)pH值的測定玻璃電極法石油類HJ637水質(zhì)石油類和動植物油類的測定紅外分光光度法懸浮物GB/T11901水質(zhì)懸浮物的測定重量法余氯GB/T14424工業(yè)循環(huán)冷卻水中余氯的測定溶解性固體GB/T14415工業(yè)循環(huán)冷卻水和鍋爐用水中固體物質(zhì)的測定8.2.1pH預(yù)調(diào)節(jié)當(dāng)進(jìn)水pH值偏離進(jìn)水要求時應(yīng)預(yù)先調(diào)節(jié)廢水的pH值。強(qiáng)酸樹脂pH值的適用范圍是1～14;弱酸樹脂pH值的適用范圍是5～14;螯合樹脂pH值的適用范圍是5～14。化學(xué)處理殘余的懸浮物應(yīng)通過過濾器予以去除，含量應(yīng)降低到2mg/L以下。廢水經(jīng)過離子交換樹脂處理后，出水水質(zhì)應(yīng)達(dá)到表3所列指標(biāo)。8離子交換系統(tǒng)出水pH值應(yīng)達(dá)到6～9的排放標(biāo)準(zhǔn)范圍。8.2.5再生9再生是恢復(fù)離子交換樹脂吸附性能的重要步驟，當(dāng)離子交換樹脂失效后應(yīng)根據(jù)樹脂的類型參考表表A.1離子交換