Reduction Monitoring in the Chromium Wastewater Treatment Process

Introduction

Wastewater from electroplating facilities and certain types of chemical plants contains toxic forms of hexavalent chromium such as chromate and dichromate. The hexavalent chromium in this wastewater must be reduced before the water can be discharged. This requires a two-step process: hexavalent chromium (CR6) is reduced to trivalent chromium (CR3); and CR3 is precipitated as chromium hydroxide. As the oxidation reduction potential (ORP) and the speed of the reduction reaction are closely tied to the pH value, ORP and pH analyzers are used to ensure proper control of the reduction process through such means as the injection of reducing agents.

pH and ORP measurements in these reaction tanks are complicated by the presence of chrome and sulfur dioxide, which can poison the sensor reference under certain circumstances. pH and ORP control in these applications may be conducted using alarm relays and a simple on/off control scheme such as available in the FLXA402 Analyzer. Alternatively, the 4-20mA current output can be used directly for proportional control, or sent to a distributed control system as needed. The FLXA202/FLXA402 can measure both ORP and pH. Both 2-wire and 4-wire analyzers are suitable for this measurement system. A gold electrode should be used for ORP measurement of chromium wastewater.

Reducing trivalent chromium process

Reducing trivalent chromium process

Expected Benefits

  • Measures pH/ORP of chromate wastewater continuously
  • Reduces operating costs

Process Overview

First, hexavalent chromium, either in the form of chromate or dichromate, is reduced to trivalent chromium. Wastewater flows into the first reaction tank, where the pH is measured and sulfuric acid is automatically brought into the process until a pH set point value in the acidic range is achieved. The reaction time is just a few minutes, and a lower pH for an even faster reaction would require considerably more acid. At the same time, the oxidation reduction potential (ORP) of the solution is measured, and sulfur dioxide (SO2), sodium sulfite, or sodium metabisulfite is automatically injected until an ORP value of approximately 280 mV is achieved.

Then in the second tank, the pH is raised to 8.5 by the addition of an alkaline solution such as ammonia or caustic (NaOH), where it is converted to chromium hydroxide. The precipitate, although heavier than the water, does not drop to the bottom due to agitation in the tank. The mixed slurry flows to a settling tank, where the trivalent (Cr3+) chrome settles to the bottom and the clear chromium-free water flows over the tank for further treatment. Chemicals known as coagulants are sometimes added to the second reaction tank to help form larger particles and aid in sludge removal. The reducing agent may be a substance such as ferrous sulfate, sodium metabisulfite, or sulfur dioxide. Chemicals known as coagulants are sometimes added to the second reaction tank to help form larger particles and aid in sludge removal.

Solution Details

Measurement system

2-wire/4-wire pH/ORP measurement system

Sensor
KCl refillable ORP sensor: OR8EFG-AU-☐☐-TT1-☐*A
KCl refillable pH sensor: PH8EFP-☐☐-TN-TT1-N-☐*A
Submersion type holder: PH8HS-PP-☐☐-T-NN-NN*A
Terminal box (when needed)
WTB10-PH1 (for 2-wire system)
WTB10-PH3 (for 4-wire system)
Converter/transmitter:
2-wire transmitter (pH/ORP): FLXA202-D-BーD-☐-P1-NN-A-N-LA-☐-NN
4-wire pH/ORP converter: FLXA402-A-B-□-P1-NN-A2-WR-☐-☐-☐-NN

Measurement Conditions

Measurement conditions
Measurement conditions
  1. Check solutions for ORP analyzer
    Oxidation-reduction potential of check solutions (quinhydrone/iron solutions)
    A check solution is used to determine whether the ORP sensor is operating correctly. There are two types of check solutions: quinhydrone and iron.

    Quinhydrone solution: approx. 200 to 300 mV
    Iron solution: approx. 420 to 520 mV
    Unlike a pH standard solution, an ORP check solution does not always indicate a constant reference value. Whether the sensor is operating normally can be determined by seeing whether its readings are within the acceptable range.
    Preparation of a check solution (250 mL)
    Quinhydrone solution: Dissolve the following reagent in pure water and dilute to 250 mL.

    Quinhydrone salts: P/N K9024EC

    Ferrous & ferric: dissolve the following reagent in a 2-mol/L sulfuric acid solution and dilute to 250 mL.

    Ferrous & ferric salts: P/N K9024ED
     
  2. Use of a gold electrode for ORP measurement
    For ORP measurement of chromate wastewater, the use of a gold electrode is recommended.

Отрасли

  • Вода и сточные воды

    Водные ресурсы истощимы, поэтому содействие устойчивому водному циклу является одной из Целей устойчивого развития (SDG). Компания Yokogawa предоставляет передовые решения в области цифрового управления для стабильной подачи чистой и безопасной воды, очистки сточных вод с целью защиты водной среды, управления потерями воды и оптимизации работы установок с целью сокращения выбросов CO2 и снижения эксплуатационных расходов. Используя наши передовые технологии, надёжные продукты, обширные знания и опыт реализации различных проектов в сфере использования водных ресурсов, мы работаем с Вами, чтобы предоставлять устойчивые решения в сфере водных ресурсов, которые способствуют развитию Вашего бизнеса и повышают ценность на протяжении всего жизненного цикла оборудования.

    Компания Yokogawa поддерживает широкий спектр областей применения наших решений по обеспечению необходимого водного режима для рынков городского и промышленного потребления воды.

      

     

    Узнать больше
  • Водоподготовка

    Yokogawa предлагает оптимальные решения для повышения надежности работы водоочистных сооружений. Эти решения включают в себя сложные технологии, непревзойденное качество продукции и обширные ноу-хау применения на протяжении всего жизненного цикла.

    Узнать больше
  • Очистка сточных вод

    Очистные сооружения включают в себя множество единиц оборудования, таких как моторы, насосы и воздуходувки, что делает важным снижение потребления электроэнергии и экономию эксплуатационных расходов. Yokogawa предлагает оптимальные решения для управления с помощью цифровых технологий для повышения энергоэффективности.

     

    Узнать больше

Related Products & Solutions

  • 2-проводной преобразователь-анализатор FLXA202

    Преобразователи серии FLEXA™ используются для непрерывных измерений в режиме реального времени на промышленных установках. Благодаря возможности подключения одного или двух датчиков они являются наиболее универсальными двухпроводными анализаторами.

    Узнать больше
  • 2-проводной преобразователь/анализатор FLXA21

    Анализаторы серии FLEXA™ используются для непрерывных измерений в режиме реального времени на промышленных установках. Благодаря возможности измерения с помощью одного или двух датчиков они являются наиболее универсальными двухпроводными анализаторами.

    Узнать больше
  • Многоканальный 4-х проводной преобразователь FLXA402

    Преобразователи серии FLEXA™ используются для непрерывных измерений в режиме реального времени на промышленных установках. Благодаря своей модульной конструкции они могут работать одновременно с несколькими датчиками.

    Узнать больше
  • Цифровой преобразователь SMART SENCOM™, SA11

    При использовании многоразового цифрового SMART-преобразователя требуется утилизация только аналогового датчика по истечении его срока службы. С помощью платформы SENCOM 4.0 Yokogawa сокращает затраты и количество отходов, а также способствует достижению долгосрочных бизнес-целей по обеспечению экологически устойчивого будущего для всех.

    Узнать больше
  • pH и ОВП сенсоры

    pH/ОВП сенсоры являются чувствительной частью всей системы, правильный выбор модели играет решающую роль для получения надежных и точных результатов измерения. Также немаловажно правильно установить датчик в процесс, для чего доступны различные дополнительные приспособления: фитинги для прямого монтажа, а также выдвижной, погружной и проточный адаптеры.

    Узнать больше
  • Анализаторы pH и ОВП

    pH и ОВП-анализаторы используются для непрерывного контроля качества подготовки воды, очистки сточных вод, конечного продукта, процесса нейтрализации в целлюлозно-бумажном производстве, в скрубберах, градирнях, производстве химических веществ, в установках для очистки воды и стоков, а также для многих других задач.

    Узнать больше

Наверх