图3.5 离子交换法处理含铬废水除铬阴柱移动床流程
该流程与上图流程基本类同，只是除铬阴柱采用了体外再生的移动床，它将交换吸附Cr2O72-饱和的阴离子交换树脂分批移出柱外，进入除铬再生柱内进行再生，再生后的阴离子教会胺树脂移到贮存斗后返回除铬阴柱。这样简化了系统，减少了阴离子交换树脂的用量，提高了树脂的利用率。
除了以上两种处理流程外，还有一些处理流程在生产上使用，但由于存在一些问题，因此在使用中受到一定条件的限制。如酸性条件下双阴柱（除铬阴柱）串联全饱和处理流程，由于不设置除酸阴柱，在处理电镀含铬废水时，酸性水要占总出水量的50%～75%，处理钝化废水时要占60%～90%，大部分水不能回用。因此，处理钝化含铬废水，不能照搬处理电镀含铬废水的离子交换流程及设备，要针对其特点，采取相应的措施，包括以下几项： ①增加阳柱数量，让阳柱交替工作和再生。 ②对阳树脂采用深度再生工艺，及时对污染后的树脂进行处理。 ③对阴树脂采用移动床或半移动床式体外再生，以缩短再生周期。
④结合化学处理法进行处理，如：
a.对废水先调pH值至6～7，沉淀部分阳离子后再行处理； b.不用阳柱，废水经过阴柱吸附六价铬后再用化学法处理重金属离子。
处理流程中排出的过滤柱、酸性阳柱和脱钠阳柱的反洗水、再生废液、淋洗水以及循环系统中的更换水等，应排入电镀混合废水处理系统处理达标后排放。
电镀含铬废水处理系统应设计为分质系统，不能将其他镀种废水和地面冲洗水等混合进入系统。同时为提高阴树脂对Cr2O2-7的交换容量和回收铬酸的纯度，一般循环系统的补充水采用除盐水，由于水的长期循环使用，会有部分杂质和杂质离子的积累，因此，要定期更换新水以改善循环水的水质。
根据以上条件，本设计采用固定床离子交换工艺。固定床是将树脂装填在交换柱内，处于固定态，被处理的废水连续在动态下流过交换柱，其工艺过程中的交换、反洗、再生、淋洗均在柱中进行的称为固定床离子交换。
固定床设备简单、操作方便，适用于各种规模的生产，是常用的一种方式。
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离子交换通常是在交换柱中进行，其典型的固定床离子交换工艺过程如图3.6，大致分为以下四个工序。
进水 再生液 进水 出 水 出水 进水 洗脱液 出水 （交换） （反洗） （再生） （淋洗）
图3.6 离子交换工艺过程
①交换 废水自上而下顺流通过树脂层，处理后水从柱底部排出。 ②反洗 当树脂交换容量达到控制终点时，在再生前自下而上逆向进水反洗，除去树脂层中的气泡和杂质，同时疏松树脂，以利再生。
③再生 通过再生剂顺向（或逆向）进液，进行树脂的再生处理，使树脂恢复交换能力。 ④淋洗 通入清水顺向（或逆向）进水，将树脂层内残余再生液洗净。 交换工序即如此反复进行。
4相关构筑物计算
4.1废水的预处理
废水中含有较多的悬浮物，会使交换柱内树脂层堵塞而影响流速，或含有油类、有机物质等杂质会污染树脂，影响树脂的交换容量。树脂一旦被污染，净化十分困难，因此，废水在进入交换柱前需进行必要的预处理。 4.1.1调节池 ⑴一般说明
电镀废水水质水量有一定的波动，设置调节池主要作用是均化废水浓度和调节水量，同时也能起到初沉作用，去除一部分机械杂质和悬浮物。
调节池一般采用地下式、钢筋混凝土结构，内外壁做防腐处理和防渗漏。防腐措施一般涂刷环氧树脂、过氯乙烯漆或贴玻璃钢。调节池设事故溢流管。 ⑵工艺设计
池形 方形
设计水量 Q?120.0m/d 停留时间 T?3h
3120.0?3?15.0(m3) 24有效水深 H?2000mm
有效容积 V?QT?
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2横截面积 S?V/H?7.5m
池长 L?3000mm 池宽 B?S/L?7.5/3.0?2500mm 超高 500mm
调节池总尺寸L?B?H?3000mm?2500mm?2500mm 4.1.2过滤柱 ⑴一般说明
在镀铬废水中除了含有CrO42-、SO42-、Cl-、Cr3+、Cu2+、Fe3+等阴、阳离子外，还含有一些非溶解态悬浮杂质SS，而这些杂质，是树脂污染阻塞的主要原因，会造成树脂交换容量、交换速度以及流量等显著降低。对于悬浮物含量超过10～15mg/L的电镀含铬废水，在进入离子交换柱前，必须过滤处理，尽可能除去这些悬浮杂质。
电镀含铬废水处理中多采用压力式过滤，由于含铬废水pH值一般在4～6之间，偏酸性，在此条件下石英砂、无烟煤、白球等滤料化学性质稳定，具有较强的耐腐蚀性，常被选用。
去除原水中的SS，减轻树脂堵塞污染，为离子交换柱正常工作提供保障。过滤柱一般为塑料柱或钢柱内衬防腐材料，本设计滤料选用石英砂。 ⑵工艺设计
滤层厚度H?1.0m 空塔流速v?10m/h 过滤周期T?24h 反冲强度q?15L/(m2?s) 反洗膨胀率45% 反冲时间10min
反冲洗水 处理后除酸纯水
Q5.0m3/h??0.5m2 滤柱横截面积S?v10m/h滤柱直径D?4S??4?0.5?0.798(m) 3.14Q5.0??9.95(m/h) ?S?0.824取D=800mm,则实际空塔流速
v1?本设计符合要求（5～10m/h）。 所需要滤料体积
V1?SH?天然花岗石碎石垫层厚450mm。
?4?0.82?1.0?0.5(m3)
(1?0.45)?1900(mm)有效高度H?450?1000
本设计取2000mm。
4.2离子交换除铬系统
离子交换除铬系统，主要包括酸性阳柱、除铬阴柱、除酸阴柱、脱钠阳柱、水泵、水箱等。
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选择适宜的离子交换树脂种类和型号是离子交换法成败的关键问题。各种树脂的主要性能指标见下表4.1。
表4.1 各种树脂的主要性能
指标名称 外观 出厂型式 适用pH值范围 含水量（%） 湿视密度（g/ml） 全交换容量 （mmol/g）
001×7 金黄至棕褐色球
状颗粒 Na 0～14 45 0.80 4.5
001×8 金黄色至棕褐色球状颗粒 Na 0～14 53 0.77 4.2
D301 乳白色球 状颗粒 H 0～9 60 0.70 4.8
D202 乳白色至淡黄色不透明球状颗粒
Cl 0～14 55 0.72 3.4
D201 浅黄色不透明球
状颗粒 Cl 0～14 52 0.73 4.0
注：含水率按GB 5757—86测定；湿视密度按GB/T8331—1987测定；全交换容量按酸、碱滴定法测定。
由上表可以看出，比较可得阳离子交换树脂001×7的全交换容量最高，阴离子交换树脂D301的全交换容量最高。同时结合离子交换树脂的抗氧化性能(吸附铬实验中D201树脂极易被六价铬氧化变色)，同时阴离子交换树脂D301适用pH值为0～9为弱碱性阴离子交换树脂，其再生比强碱性的其他两种阴离子交换树脂更容易，所以综合考虑以上性能阳离子交换树脂选择为001×7，阴离子交换树脂选择D301。 4.2.1除铬阴柱 ⑴一般说明
除铬阴柱是离子交换除铬系统中的一个主要装置，其他装置一般均以它为依据进行考虑，故在设计计算时，对各项技术条件和参数要数统筹考虑合理选用。除铬阴柱用于去除六价铬，阴柱数量2个，采用全饱和工艺运行。柱中装填D301型阴树脂，湿视密度ρ=0.7g/mL，工作交换容量E=70g Cr(VI)/L(R) ⑵工艺设计
工作周期T=24h;
一个工作周期内除铬量
N?Q(c0?c)T?5.0?(150?0.2)?24?10?3?17.94(kg)
式中 N—除铬量，Kg； Q—处理废水量，m3/h;
c0—交换柱进水中六价铬浓度，g/m3; c—出水六价铬浓度，g/m3; T—树脂饱和工作周期，h； 树脂体积
N17.94VR???103?256(L)
E70式中 VR—树脂体积，L；
N—除铬量，Kg；
E—树脂对六价铬的饱和工作交换容量，70g Cr(VI)/L(R)； 树脂质量
W?VR??256?0.70?179.2(kg) 式中 W—树脂质量，Kg； VR—树脂体积，L； ?—湿视密度，g/mL； 空塔流速v?20m/h
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交换柱直径D?4Q??v4?5?564(mm)
3.14?20式中 D—交换柱直径，m； Q—处理废水量，m3/h; v—空塔流速，m/h； 取D=550mm，则实际空塔流速
v?满足要求（20~30m/h）。 树脂层高度
HR?Q5.0??21(m/h) ?F?0.5524VR256??1078 (mm) ?S?0.5524交换柱总高
H?2.0?HR?2?1078mm?2156mm
本设计取2200mm。
再生剂：浓度10%工业NaOH溶液。 再生剂用量：2倍树脂体积，即
V?2VR?2?0.256?0.512 (m3)
再生流速：v?1.0m/h (再生效率为95%以上)。 4.2.2除酸阴柱 ⑴一般说明
设置在除铬阴柱之后，用于降低除铬阴柱出水酸度和回用水中Cl-、SO42-含量。 ⑵工艺设计
选用D301型阴树脂。其他参数同除铬阴柱，即 空塔流速v?21m/h 树脂体积VR?0.256m3 交换柱直径D?550mm 树脂层高度HR?1078mm 交换柱总高H?2200mm
再生剂：浓度10%工业NaOH溶液。 再生剂用量：2倍树脂体积，即
3
V?2VR?2?0.256?0.512 (m) 再生流速：v?1.0m/h
4.2.3酸性阳柱 ⑴一般说明
设置在除铬阴柱之前，去除废水中金属阳离子，并降低pH值在3～3.5范围内，以使Cr(VI)以Cr2O72-形态存在，有利于除铬阴柱对铬的交换。 ⑵工艺设计
阳柱数量：2个，串并联设计交替运行。 树脂：001×7型，工作交换容量1200eq/m3。 单柱树脂体积：处理镀铬废水时， 采用阳树脂体积：阴树脂体积=1:1，即VR/?VR(阴)?0.256m3。
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