ICS 71. 100. 40; 19. 020 G 76 HG 备案号：60581—2018 中华人民共和国化工行业标准 HG/T 5169-2017 离子交换技术处理重金属废水 技术规范 Technical specification for ion-exchange technology for treatment of waste water containing heavy metals 2018-04-01实施 2017-11-07 发布 中华人民共和国工业和信息化部发布 HG/T 5169—2017 前言 本标准按照GB/T1.1一2009给出的规则起草。 本标准由中国石油和化学工业联合会提出。 本标准由全国化学标准化技术委员会水处理剂分技术委员会（SAC/TC63/SC5）归口。 本标准起草单位：上海轻工业研究所有限公司、南京御水科技有限公司、中海油天津化工研究设 计院有限公司、中国石油化工股份有限公司北京北化院燕山分院、天津正达科技有限责任公司。 本标准主要起草人：王维平、俞东华、陈伟、霍莹、樊大勇、李琳、邵宏谦。 I HG/T 5169-2017 离子交换技术处理重金属废水技术规范 1范围 本标准规定了离子交换技术处理重金属废水系统的术语和定义、总体要求、污染物与污染负荷、 工艺设计、主要工艺设备和材料、检测与过程控制、劳动安全与职业卫生以及运行与维护。 本标准适用于离子交换技术处理阳离子态重金属废水，特别是经过适当的化学处理后仍未达到排 放标准的废水，可作为环境影响评价、环境保护设施设计与施工、环境建设项目验收和运行管理的技 术依据。 2规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文 件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。 GB/T 6920 水质pH值的测定玻璃电极法 GB/T 7466 水质总铬的测定 铜、锌、铅、镉的测定原子吸收分光光度法 GB/T 7475 水质 GB/T 11901 水质悬浮物的测定重量法 水质镍的测定火焰原子吸收分光光度法 GB/T 11912 GB/T 13659 001×7强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂 GB/T14415 工业循环冷却水和锅炉用水中固体物质的测定 GB/T14424 工业循环冷却水中余氯的测定 HJ 637水质 石油类和动植物油类的测定‧红外分光光度法 HG/T2164D113大孔弱酸性丙烯酸系阳离子交换树脂 3术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。 3. 1 离子交换ion-exchange 利用离子交换剂中的离子与溶液中的离子进行交换，以达到提取或去除溶液中某些离子的目的。 3. 2 离子交换树脂 ion-exchange resin 采用化学合成方法制成的具有活性基团的高分子共聚物，能与溶液中相同电性的离子互相交换的 离子交换剂。 1 HG/T 5169—2017 3. 3 再生regeneration 将一定浓度的再生剂流过失效的树脂层，使离子交换树脂恢复交换能力的过程。 3. 4 重金属废水waste water containing heavy metals 含有重金属离子的废水，主要重金属离子包括铬、镉、铅、镍、铜、锌等。 3. 5 阳离子态重金属cationic heavy metals 以阳离子形态存在于废水中的重金属。 4总体要求 4.1本标准的离子交换技术由 pH预调节、过滤、离子交换、终端pH调节和再生五大部分构成， 其中离子交换是本技术规范的核心部分，再生是恢复离子交换树脂交换功能的必要步骤，其他部分可 以根据实际情况取舍。 4.2应根据废水的水质选择合适的离子交换树脂和工艺，必要时通过试验确定重金属的去除率。 4.3应根据实际废水量确定设备的规模，并留有适当的余地，确保废水处理能力与废水产生量相适 应。为防止意外发生，应考虑与废水量相适应的应急水池（槽）。 4.4应确定离子交换树脂再生废水的处理方案，并同步实施。 5污染物与污染负荷 本标准所涉及的污染物为废水中的重金属离子，主要重金属离子为3价铬（Cr3+）、镍（Ni2+）、 铜（Cu²+）、锌（Zn²+）、镉（Cd2+）、铅（Pb2+）等，浓度符合进水要求。 6 工艺设计 6.1一般规定 6.1.1应选用对重金属阳离子具有交换能力的离子交换树脂，包括强酸性离子交换树脂、弱酸性离 子交换树脂和螯合树脂。 6.1.2离子交换处理重金属废水宜采用双级离子交换器串联的方式连续处理。 6.1.3离子交换树脂宜采用固定床逆流再生方式。 6.1.4离子交换树脂再生参照附录 A。 2 HG/T 5169--2017 6. 2 工艺流程 6.2.1工艺流程说明 6.2.1.1离子交换处理 6.2.1.1.1经过化学处理的重金属废水作为离子交换系统的进水，先调节pH值至离子交换树脂的 适用范围，然后通过过滤器去除固体悬浮物，废水中含有氧化剂时用还原剂将其还原，再先后经过串 联的离子交换器A和B，重金属离子被离子交换树脂交换，出水浓度降低到排放限值以下，再经pH 调节后排放。 6.2.1.1.2为了充分利用离子交换树脂的吸附容量以及保证出水水质，采用双交换器工艺，即离子 交换器A十B串联运行，当A失效后（废水中任何一种重金属污染物的进、出水浓度相近或达到设 定的失效值）A再生、B单独运行，A再生完成后B十A串联运行，B失效后B再生、A单独运行， B再生完成后恢复A十B串联运行，如此循环往复。 6.2.1.1.3离子交换器A和B的切换方法，如下所述： a）A十B串联运行：V1、V3、Vs阀门打开，其他阀门关闭。 b）A再生，B单独运行：V2、Vs阀门打开，其他阀门关闭。 c）B十A串联运行：V2、V4、V。阀门打开，其他阀门关闭。 d）B再生，A单独运行：Vi、V4阀门打开，其他阀门关闭。 强酸性离子交换树脂时此步骤可省却）。 6. 2. 1. 1. 5 5工艺流程见图1。 酸再生剂 碱转型剂 清洗水 7X1 LXI IXI XI 还原剂 V2 离子交 V! 土离子交 Vs 经过化学处理 达标排放 pH调节 过滤 pH调节 换器B 的重金属废水 V 文 LX 废水处理卜 —再生废水 图1离子交换处理工艺流程图 6.2.1.1.6为了保证废水处理效果，宜应用自动控制技术，实现废水处理过程的自动化。自动化内 容包括pH自动调节、离子交换和再生过程的自动控制、液位自动控制等。设备的进、出水口应配置 取样阀门，便于监测取样。 6.2.1.2再生废水处理 应对再生过程中产生的废水进行处理。再生废水可返回到离子交换之前的化学处理设施，按适当 的比例混人待处理的重金属废水，与之一并进行化学处理。工艺流程见图2。 3 HG/T 5169—2017 经过化学处理 离子交换系统 重金属废水 化学处理系统 的重金属废水 分批加入 再生废水 收集池（槽） 图 2 2再生废水处理工艺流程图 6.2.2技术参数 离子交换的主要技术参数以及参考值见表1。 表 1 离子交换的主要技术参数以及参考值 序号 工艺参数 单位 参考值 备注 根据每日废水量和每日有效 1 处理水量 m3 / h 运行时间确定。 m/h 2 运行流速 15~30 再生剂/转型剂流速 3 m/h 2 ~ 4 参照附录 A选择。 直径大于1m的交换器， 4 树脂填充高度 m 0. 7~2. 0 高度宜大于 1. 2 m。 再生剂浓度 mol/L 5 1.5~3. 0 参见附录A选择。 6. 2.3 基本计算公式 交换器有效直径计算： 6. 2. 3. 1 4Q D： (1) TT 式中： -交换器有效直径的数值，单位为米（m）； 设计处理水量的数值，单位为立方米每小时（m²/h）； Q- 运行流速的数值，单位为米每小时（m/h）。 6. 2. 3. 2 再生器截面积计算： F= (2) 4 式中： 交换器截面积的数值，单位为平方米（m²）； 交换器有效直径的数值，单位为米（m）。 6. 2. 3. 3 3再生器柱体高度计算： H=Hr+HB (3) 式中: H—交换器柱体高度的数值，单位为米（m); HR- -离子交换树脂填充高度的数值，单位为米（m）； HB- 树脂膨胀、反洗预留高度的数值，单位为米（m）［取值为（0.6～0.9)HR，强酸树脂取 低值，弱酸树脂取高值，螯合树脂取中值]。 4 HG/T 5169—2017 6. 2. 3. 4 树脂装载量计算： VR=FHR (4) 式中: VR- 树脂装载量的数值，单位为立方米（m3）； 交换器截面积的数值，单位为平方米（m²）； F. Hr -离子交换树脂填充高度的数值，单位为米（m）。 6.2.3.5再生剂用量计算： VFHRL (5) 式中： V.- -再生剂用量的数值，单位为立方米（m²）； F- 交换柱截面积的数值，单位为平方米（m²）； HR一一离子交换树脂填充高度的数值，单位为米（m); L一一单位体积树脂的再生剂用量的数值，单位为（m² /m3）。 6.2. 4 进水水质指标 6. 2. 4. 1 本规范的离子交换设备的进水应符合表2中规定的要求。废水温度范围应控制在5℃～40℃。 表 2 进水污染物浓度 污染物名称 进水污染物浓度(pH值除外)/(mg/L) 3价铬(Cr3+） <1 6价铬（Cr6+） <0.1 铅(Pb2+) <1 镍(Ni2+) <1 镉(Cd2+) <1 铜(Cu2+) <1 锌(Zn2+) <1 石油类 <3 悬浮物 <2 余氯 <0.1 钙 <100 pH值 强酸树脂1~14；弱酸树脂5~1