公布日：2024.12.20
申請日：2024.10.19
分類號：C02F9/00(2023.01)I;C02F1/28(2023.01)N;C02F1/32(2023.01)N;C02F1/42(2023.01)N;C02F103/16(2006.01)N;C02F101/18(2006.01)N
摘要
本申請涉及前處理電鍍廢水和含氰廢水的在線回用技術領域，尤其涉及一種電鍍前處理廢水和含氰廢水的在線回用工藝及系統。一種電鍍前處理廢水和含氰廢水的在線回用工藝，包括以下步驟：S1：收集與混合廢水；S2：活性炭吸附處理；S3：陰離子交換樹脂A處理；S4：陰離子交換樹脂B處理；S5：陽離子交換樹脂處理；S6：紫外線殺菌消毒處理。本申請提供的一種電鍍前處理廢水和含氰廢水的在線回用工藝及系統，通過對廢水進行綜合在線回用凈化處理，實現了廢水的資源化利用，降低了處理成本，減少了排放，獲得了高純度純水，具有顯著的環保效益和經濟價值。
權利要求書
1.一種電鍍前處理廢水和含氰廢水的在線回用工藝，其特征在于，包括以下步驟：S1、收集電鍍前處理廢水、含氰廢水和酸化廢水，并將電鍍前處理廢水、含氰廢水和酸化廢水通過管道、水泵送至中轉水箱A進行混合，得到混合液A，再將混合液A通過管道、水泵送至中轉水箱B中得到混合液B；S2、將混合液B通過管道、水泵送至碳吸附處理箱中進行活性炭吸附處理，得到混合液C；所述活性炭對所述混合液B的處理量體積比為1:700-800；S3、將混合液C通過管道、水泵送至樹脂吸附處理箱中，采用陰離子交換樹脂A對混合液C進行除氰化物處理，得到混合液D；所述陰離子交換樹脂A對混合液C的處理量體積比為1:700-1000；S4、將混合液D通過管道、水泵送至陰離子樹脂吸附處理箱中，采用陰離子交換樹脂B對混合液D進行吸附處理，得到混合液E；所述陰離子交換樹脂B對混合液D的處理量體積比為1:300-500；S5、將混合液E通過管道、水泵送至陽離子樹脂吸附處理箱中，采用陽離子交換樹脂對混合液E進行離子交換處理，得到純水；所述陽離子交換樹脂對混合液E的處理量體積比為1:600-800；S6、將純水通過管道、水泵送至紫外線殺菌消毒處理箱中，采用紫外線對純水殺菌消毒后，再將殺菌消毒后的純水通過管道、水泵送至車間各備用水水箱使用，現實廢水的在線凈化回用。
2.根據權利要求1所述一種電鍍前處理廢水和含氰廢水的在線回用工藝，其特征在于，在步驟S1中，所述含氰廢水、電鍍前處理廢水和酸化廢水的體積比為1:（5-8）:（4-6）,其中，所述含氰廢水中總氰化物含量為0.5mg/L-50mg/L，所述電鍍前處理廢水的pH為13-14；所述酸化廢水的pH≤3。
3.根據權利要求1所述一種電鍍前處理廢水和含氰廢水的在線回用工藝，其特征在于，在步驟S2中，所述活性炭吸附處理的工藝條件為：溫度15℃-30℃，單位時間單位體積活性炭處理的水量2m3/(m3h)-6m3/(m3h)。
4.根據權利要求1所述一種電鍍前處理廢水和含氰廢水的在線回用工藝，其特征在于，在步驟S3中，所述采用陰離子交換樹脂A對混合液C進行除氰化物處理的工藝條件為：溫度15℃-40℃，單位時間單位體積樹脂處理的水量4m3/(m3h)-8m3/(m3h)。
5.根據權利要求1所述一種電鍍前處理廢水和含氰廢水的在線回用工藝，其特征在于，在步驟S4中，所述用陰離子交換樹脂B對混合液D進行吸附處理的工藝條件為：溫度15℃-40℃，單位時間單位體積樹脂處理的水量4m3/(m3h)-8m3/(m3h)。
6.根據權利要求1所述一種電鍍前處理廢水和含氰廢水的在線回用工藝，其特征在于，在步驟S3中，所述采用陽離子交換樹脂對混合液E進行離子交換處理的工藝條件為：溫度15℃-40℃，單位時間單位體積樹脂處理的水量6m3/(m3h)-10m3/(m3h)。
7.根據權利要求1所述一種電鍍前處理廢水和含氰廢水的在線回用工藝，其特征在于，在步驟S3中，所述陰離子交換樹脂A為改性201×8強堿性苯乙烯系陰離子交換樹脂，所述改性201×8強堿性苯乙烯系陰離子交換樹脂的制備方法，包括以下步驟：S71、取0.4m3201×8型陰離子交換樹脂，加入1.3m3去離子水浸泡24h，然后再置于2m3的質量濃度2.5％NaOH溶液浸泡10h，將樹脂轉為OH-型陰離子交換樹脂;S72、將活性氯濃度為15％的次氯酸鈉溶液，在15℃和0.1m3/h負載流速的條件下通過裝填有OH-型陰離子交換樹脂的固定床吸附柱，負載時間為3h，次氯酸根被負載在樹脂上；OH-型陰離子交換樹脂的次氯酸根負載量與OH-型陰離子交換樹脂的理論交換容量比例為1:2.5，得到改性201×8強堿性苯乙烯系陰離子交換樹脂。
8.根據權利要求1所述一種電鍍前處理廢水和含氰廢水的在線回用工藝，其特征在于，在步驟S4中，所述陰離子交換樹脂B的制備方法，包括以下步驟：S81、首先稱取聚合單體苯乙烯1000g、鄰二乙烯基苯10g、過氧化異丁醇1g、正丁醇10g、聚乙二醇100g、去離子水1000g，加至反應釜中，攪拌2小時，后升溫90℃并保持5小時，再升溫至110℃保持2小時，待反應結束后，冷卻至室溫、過濾、洗滌、真空干燥，得到聚苯乙烯小顆粒；S82、稱取直徑0.05mm的聚苯乙烯小顆粒1000g、氯甲醚5000g放入反應釜中進行溶脹和氯化反應，輔以攪拌溫度控制33℃并保持2小時，后加入氯化鋅500g，升溫至33℃反應8小時，后降溫至室溫，抽干母液，洗滌干燥，得到氯甲基化聚苯乙烯樹脂顆粒；S83、稱取1000g氯甲基化聚苯乙烯樹脂顆粒1000g活性氯濃度為10％的次氯酸鈉溶液，輔以攪拌，溫度升至50℃反應12h，降至室溫，洗滌干燥，得到陰離子交換樹脂B。
9.根據權利要求1所述一種電鍍前處理廢水和含氰廢水的在線回用工藝，其特征在于，在步驟S5中，所述陽離子交換樹脂的制備方法為：在裝有電動攪拌器、回流冷凝器和溫度計的四口反應器中，依次加入315g的大孔苯乙烯二乙烯苯陽離子樹脂、195g的3-磺酸基-N-羥甲基鄰苯二甲酰亞胺、112g醋酐、150g硫酸、600g的1,2-二氯乙烷和400g去離子水，裝上回流冷凝管、溫度計，開動攪拌器，升溫至98℃時，開始計時，反應時間20h，反應結束后，降溫至40℃，將固液混合物過濾分離，分離出的大孔苯乙烯二乙烯苯陽離子樹脂用清水洗滌3次，得到陽離子交換樹脂。
10.一種電鍍前處理廢水和含氰廢水的在線回用系統，其特征在于，所述在線回用系統用于實現權利要求1-9任一項所述一種電鍍前處理廢水和含氰廢水的在線回用工藝，依次包括：中轉水箱A、管道、水泵、中轉水箱B、管道、水泵、碳吸附處理箱、管道、水泵、樹脂吸附處理箱、管道、水泵、陰離子樹脂吸附處理箱、管道、水泵、陽離子樹脂吸附處理箱、管道、水泵、紫外線殺菌消毒處理箱、管道、水泵、車間各備用水水箱，通過各管道、各水泵與處理箱、水箱連接，現實廢水的在線凈化回用，其中，所述水泵為功率可調節水泵。
發明內容
本申請目的在于針對當前技術的不足，提供一種電鍍前處理廢水和含氰廢水的在線回用工藝及系統，本申請通過對電鍍前處理廢水、含氰廢水和酸化廢水進行綜合在線回用凈化處理，同時實現電鍍前處理廢水和含氰廢水的在線回用，大大節省電鍍廠的用水成本，減少含氰廢水處理成本，減少排放，處理后獲得的純水的電導率≤3μS/cm，可作為超純水再次使用。
第一方面，本申請提供一種電鍍前處理廢水和含氰廢水的在線回用工藝，采用如下技術方案：一種電鍍前處理廢水和含氰廢水的在線回用工藝，包括以下步驟：S1、收集電鍍前處理廢水、含氰廢水和酸化廢水，并將電鍍前處理廢水、含氰廢水和酸化廢水通過管道、水泵送至中轉水箱A進行混合，得到混合液A，再將混合液A通過管道、水泵送至中轉水箱B中得到混合液B；S2、將混合液B通過管道、水泵送至碳吸附處理箱中進行活性炭吸附處理，得到混合液C；所述活性炭對所述混合液B的處理量體積比為1:700-800；S3、將混合液C通過管道、水泵送至樹脂吸附處理箱中，采用陰離子交換樹脂A對混合液C進行除氰化物處理，得到混合液D；所述陰離子交換樹脂A對混合液C的處理量體積比為1:700-1000；S4、將混合液D通過管道、水泵送至陰離子樹脂吸附處理箱中，采用陰離子交換樹脂B對混合液D進行吸附處理，得到混合液E；所述陰離子交換樹脂B對混合液D的處理量體積比為1:300-500；S5、將混合液E通過管道、水泵送至陽離子樹脂吸附處理箱中，采用陽離子交換樹脂對混合液E進行離子交換處理，得到純水；所述陽離子交換樹脂對混合液E的處理量體積比為1:600-800；S6、將純水通過管道、水泵送至紫外線殺菌消毒處理箱中，采用紫外線對純水殺菌消毒后，再將殺菌消毒后的純水通過管道、水泵送至車間各備用水水箱使用，現實廢水的在線凈化回用。
通過采用上述技術方案，本申請中的各個步驟具有各自的作用，并且相互之間存在協同作用，共同實現了電鍍前處理廢水和含氰廢水的在線回用工藝。S1：收集與混合廢水，將這些廢水通過管道和水泵送至中轉水箱A進行初步混合，得到混合液A。再將混合液A通過管道和水泵送至中轉水箱B，進一步混合，得到混合液B。這一步驟為后續處理提供了均勻的廢水基礎，確保廢水中的污染物分布相對均勻，有利于后續處理工藝的穩定運行。S2：活性炭吸附處理，將混合液B通過管道和水泵送至碳吸附處理箱，采用活性炭進行吸附處理，去除廢水中的有機物、色度和其他雜質，得到混合液C。活性炭吸附處理可以有效降低廢水中的有機負荷，減少后續樹脂吸附處理的負擔，提高整體處理效率。S3：陰離子交換樹脂A處理，將混合液C通過管道和水泵送至樹脂吸附處理箱，采用陰離子交換樹脂A進行除氰化物處理，得到混合液D。陰離子交換樹脂A能夠高效去除廢水中的氰化物及其他陰離子物質，減輕后續處理步驟的壓力，并確保最終出水水質達標。S4：陰離子交換樹脂B處理，將混合液D通過管道和水泵送至陰離子樹脂吸附處理箱，采用陰離子交換樹脂B進行進一步吸附處理，得到混合液E。陰離子交換樹脂B進一步去除廢水中的氰化物及其他陰離子物質，確保廢水在進入陽離子樹脂處理之前達到理想的凈化效果。S5：陽離子交換樹脂處理，將混合液E通過管道和水泵送至陽離子樹脂吸附處理箱，采用陽離子交換樹脂進行離子交換處理，得到純水。陽離子交換樹脂能夠高效去除廢水中的陽離子物質，從而獲得高純度的水。這一步是實現廢水回用的關鍵，確保最終出水的電導率≤3μS/cm，滿足超純水的使用標準。S6：紫外線殺菌消毒處理，將純水通過管道和水泵送至紫外線殺菌消毒處理箱，采用紫外線對純水進行殺菌消毒。紫外線殺菌消毒可以殺死水中的藻類和微生物，確保出水的安全性和穩定性，防止二次污染。經過紫外線殺菌消毒后的純水被輸送至車間各備用水水箱使用，實現廢水的在線凈化回用。通過這些步驟的協同作用，本申請實現了電鍍前處理廢水和含氰廢水的在線回用，大大節省了用水成本，減少了含氰廢水的處理成本和排放，同時獲得了高質量的純水供再次使用。
優選的，在步驟S1中，所述含氰廢水、電鍍前處理廢水和酸化廢水的體積比為1:(5-8):(4-6),其中，所述含氰廢水中總氰化物含量為0.5mg/L-50mg/L，所述電鍍前處理廢水的pH為13-14；所述酸化廢水的pH≤3。
優選的，在步驟S2中，所述活性炭吸附處理的工藝條件為：溫度15℃-30℃，單位時間單位體積活性炭處理的水量2m3/(m3h)-6m3/(m3h)。
優選的，在步驟S3中，所述采用陰離子交換樹脂A對混合液C進行除氰化物處理的工藝條件為：溫度15℃-40℃，單位時間單位體積樹脂處理的水量4m3/(m3h)-8m3/(m3h)。
優選的，在步驟S4中，所述用陰離子交換樹脂B對混合液D進行吸附處理的工藝條件為：溫度15℃-40℃，單位時間單位體積樹脂處理的水量4m3/(m3h)-8m3/(m3h)。
優選的，在步驟S3中，所述采用陽離子交換樹脂對混合液E進行離子交換處理的工藝條件為：溫度15℃-40℃，單位時間單位體積樹脂處理的水量6m3/(m3h)-10m3/(m3h)。
優選的，在步驟S3中，所述陰離子交換樹脂A為改性201×8強堿性苯乙烯系陰離子交換樹脂，所述改性201×8強堿性苯乙烯系陰離子交換樹脂的制備方法，包括以下步驟：S71、取0.4m3201×8型陰離子交換樹脂，加入1.3m3去離子水浸泡24h，然后再置于2m3的質量濃度2.5％NaOH溶液浸泡10h，將樹脂轉為OH-型陰離子交換樹脂；S72、將活性氯濃度為15％的次氯酸鈉溶液，在15℃和0.1m3/h負載流速的條件下通過裝填有OH-型陰離子交換樹脂的固定床吸附柱，負載時間為3h，次氯酸根被負載在樹脂上；OH-型陰離子交換樹脂的次氯酸根負載量與OH-型陰離子交換樹脂的理論交換容量比例為1:2.5，得到改性201×8強堿性苯乙烯系陰離子交換樹脂。
通過采用上述技術方案，制備的改性201×8強堿性苯乙烯系陰離子交換樹脂，其作用是去除廢水中的氰化物及其它陰離子物質。該樹脂通過特定的制備方法進行改性，以提高其對氰化物等陰離子的去除效率。制備方法包括兩個主要步驟：1.將201×8型陰離子交換樹脂浸泡在去離子水中，然后用質量濃度2.5％的NaOH溶液處理，使其轉化為OH-型陰離子交換樹脂。這一步是為了激活樹脂上的活性位點，使其能夠有效地吸附和交換溶液中的陰離子。
2.使用次氯酸鈉溶液進行處理，使次氯酸根負載在樹脂上。這一步驟的目的是增加樹脂對特定陰離子(如氰化物)的選擇性和吸附能力。通過控制次氯酸鈉溶液的濃度、溫度、流速和負載時間，可以精確控制次氯酸根在樹脂上的負載量，從而達到最佳的改性效果。這種改性后的201×8強堿性苯乙烯系陰離子交換樹脂具有高效去除廢水中氰化物及其他陰離子物質的能力，這對于電鍍前處理廢水和含氰廢水的在線回用工藝至關重要。通過這種方式，不僅提高了廢水處理的效率和質量，還實現了資源的循環利用，降低了生產成本和環境影響。
優選的，在步驟S4中，所述陰離子交換樹脂B的制備方法，包括以下步驟：S81、首先稱取聚合單體苯乙烯1000g、鄰二乙烯基苯10g、過氧化異丁醇1g、正丁醇10g、聚乙二醇100g、去離子水1000g，加至反應釜中，攪拌2小時，后升溫90℃并保持5小時，再升溫至110℃保持2小時，待反應結束后，冷卻至室溫、過濾、洗滌、真空干燥，得到聚苯乙烯小顆粒；S82、稱取直徑0.05mm的聚苯乙烯小顆粒1000g、氯甲醚5000g放入反應釜中進行溶脹和氯化反應，輔以攪拌溫度控制33℃并保持2小時，后加入氯化鋅500g，升溫至33℃反應8小時，后降溫至室溫，抽干母液，洗滌干燥，得到氯甲基化聚苯乙烯樹脂顆粒；S83、稱取1000g氯甲基化聚苯乙烯樹脂顆粒1000g活性氯濃度為10％的次氯酸鈉溶液，輔以攪拌，溫度升至50℃反應12h，降至室溫，洗滌干燥，得到陰離子交換樹脂B。
通過采用上述技術方案，制備的陰離子交換樹脂B進一步去除廢水中的氰化物和其他陰離子物質，與其他樹脂協同作用，提高整個系統的凈化效率。通過這種方式，可以有效地減少廢水中的有害物質含量，使處理后的水質達到可以再次使用的標準。
優選的，在步驟S5中，所述陽離子交換樹脂的制備方法為：在裝有電動攪拌器、回流冷凝器和溫度計的四口反應器中，依次加入315g的大孔苯乙烯二乙烯苯陽離子樹脂、195g的3-磺酸基-N-羥甲基鄰苯二甲酰亞胺、112g醋酐、150g硫酸、600g的1,2-二氯乙烷和400g去離子水，裝上回流冷凝管、溫度計，開動攪拌器，升溫至98℃時，開始計時，反應時間20h，反應結束后，降溫至40℃，將固液混合物過濾分離，分離出的大孔苯乙烯二乙烯苯陽離子樹脂用清水洗滌3次，得到陽離子交換樹脂。
通過采用上述技術方案，制備的陽離子交換樹脂具有以下作用及協同作用：高效去除廢水中的陽離子物質：通過使用改性大孔苯乙烯二乙烯苯陽離子樹脂，能夠高效地去除廢水中的陽離子物質。這種樹脂具有離子交換高活性、高選擇性，反應時間短，反應速度快，用量少，化學穩定性好等優點，從而獲得純水。提高廢水處理效率：將電鍍前處理廢水、含氰廢水和酸化廢水進行綜合在線回用凈化處理，同時實現電鍍前處理廢水和含氰廢水的在線回用，大大節省電鍍廠的用水成本，減少含氰廢水處理成本，減少排放。
第二方面，本申請提供一種電鍍前處理廢水和含氰廢水的在線回用系統，采用如下的技術方案：作為一個總的技術構思，本申請還提供一種電鍍前處理廢水和含氰廢水的在線回用系統，用于實現上述一種電鍍前處理廢水和含氰廢水的在線回用工藝，依次包括中轉水箱A、管道、水泵、中轉水箱B、管道、水泵、碳吸附處理箱、管道、水泵、樹脂吸附處理箱、管道、水泵、陰離子樹脂吸附處理箱、管道、水泵、陽離子樹脂吸附處理箱、管道、水泵、紫外線殺菌消毒處理箱、管道、水泵、車間各備用水水箱，通過各管道、各水泵與處理箱、水箱連接，現實廢水的在線凈化回用，其中，所述水泵為功率可調節水泵。
綜上所述，本申請的有益技術效果：1.節約成本：通過對電鍍前處理廢水、含氰廢水和酸化廢水的綜合在線回用凈化處理，實現了這些廢水的再利用。這樣不僅節省了水資源的使用成本，也降低了含氰廢水的處理費用和排放成本。
2.環保效益：該工藝大大減少了廢水的排放量，有助于減輕對環境的污染壓力，符合當前環保政策的要求，有利于企業可持續發展。
3.水質提升：經過活性炭吸附、陰離子交換樹脂A和B以及陽離子交換樹脂的多級處理，能夠有效去除廢水中的氰化物和其他有害陰離子及陽離子物質，得到的純水電導率≤3μS/cm，質量接近超純水標準，可以安全地再次使用于生產過程中。
4.殺菌消毒：采用紫外線對純水進行殺菌消毒處理，有效殺死其中的藻類和微生物，確保了回用水的衛生安全，防止了微生物污染。
5.系統優化：整個在線回用工藝設計合理，流程緊湊，自動化程度高，便于操作和維護，提高了工作效率和可靠性。
（發明人：林煒杰;林威而）
