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五氧化二钒废水处理及资源循环利用技术

发布时间:2018-8-19 21:30:46  中国污水处理工程网

  申请日2012.04.19

  公开(公告)日2012.11.21

  IPC分类号C01G31/02; C02F9/06

  摘要

  一种五氧化二钒废水处理及资源循环利用装置,涉及一种工业废水处理及资源循环利用。提供一种将反渗透技术和电渗析技术相结合的五氧化二钒生产废水的治理和再生循环利用装置,不仅从根本上解决五氧化二钒废水的污染问题,而且通过废水的再生资源化利用,节约自来水用水量,减少单位产品的水耗,并通过回收高浓度钠盐废水,从而减少五氧化二钒生产原料氯化钠的消耗,最终实现废水污染物零排放。设有调节池、还原反应池、中和反应池、沉淀池、过滤装置、活性炭吸附装置、中间池、低压反渗透系统、高压反渗透系统、电渗析系统、污泥池和污泥脱水装置。

  权利要求书

  1.一种五氧化二钒废水处理及资源循环利用装置,其特征在于设有调节池、还原反应池、 中和反应池、沉淀池、过滤装置、活性炭吸附装置、中间池、低压反渗透系统、高压反渗透 系统、电渗析系统、污泥池和污泥脱水装置;

  所述调节池的进水口与五氧化二钒废水出口连接,调节池的出水口与还原反应池的进水 口连接,还原反应池的出水口与中和反应池的进水口连接,中和反应池的出水口与沉淀池的 进水口连接,沉淀池的出水口与过滤装置的进水口连接,沉淀池的污泥出口与污泥池连接, 污泥池和污泥脱水装置之间设有污泥泵,过滤装置的出水口与活性炭吸附装置的进水口连接, 活性炭吸附装置的出水口与中间池的进水口连接,中间池的出水口与低压反渗透系统的进水 口连接,低压反渗透系统的透析液的出水口与再生水箱的进水口连接,低压反渗透系统的浓 缩液的出水口与高压反渗透系统的进水口连接,高压反渗透系统的透析液的出水口与再生水 箱的进水口连接,再生水箱的出水口经管道与五氧化二钒生产中浸提工段的浸泡池连接,高 压反渗透系统的浓缩液的出水口与电渗析系统的进水口连接,电渗析系统的透析液的出水口 经水泵与高压反渗透系统的进水口连接,电渗析系统的浓缩液的出水口经管道与五氧化二钒 生产中加盐制球工段的盐水池连接。

  说明书

  一种五氧化二钒废水处理及资源循环利用装置

  技术领域

  本实用新型涉及一种工业废水处理及资源循环利用,尤其是涉及一种五氧化二钒的废水 处理及资源循环利用装置。

  背景技术

  五氧化二矾(V2O5)用途广泛,可以用于制造钒铁合金钢,在合成氨工业中起脱碳、脱硫 和催化剂作用,是印染、陶瓷的着色材料,石油化工装置中设备防腐的缓蚀剂,也是制备钒 化合物的原料。生产五氧化二钒的传统工艺为:

  采矿→选矿→破碎、粉碎→混料→制球→焙烧→水浸→沉清→离子交换→沉粗钒→过滤 →铵沉-煅烧→产品

  生产五氧化二钒的废水主要是沉钒废水,来源于焙烧熟料浸出过程。生产过程中采用的 浸出方法为普遍适用的钠化焙烧熟料水浸。在浸出过程中除了钒的可溶性化合物溶解外,钠 化焙烧过程中生成的一些可溶性杂质离子,如Fe2+、Fe3+、Cr3+、Mn2+、A13+、SiO32-和PO43-等也被溶解。然而这些杂质离子在浸出液的pH值(正常情况下为7.5~9.0)下,或经调整pH 值后,大部分发生水解反应而沉淀进入渣中。SiO32-和PO43-水解后生成可溶性化合物,继续 留在浸出液中。经多次洗浸后的含钒溶液聚集了浓度较高的Na+、SS和有毒重金属离子,特 别是的V5+、Cr6+。Cr6+经呼吸道吸人的不溶性铬盐长期停留在肺组织内,是导致肺癌的主要 因素之一;V可刺激呼吸、消化及神经系统,也可损害皮肤、心脏和肾脏,使皮肤出现炎症 并引起变态性疾病。同时钠法焙烧沉钒废水含有高浓度的氨氮,具有消耗水体的溶解氧,加 速底泥中营养物质的释放、影响给水水源,增加给水成本、氮化合物对人体和生物有毒害作 用、出现水体富营养化等危害。可见沉钒废水对环境及人体的危害极大。因此,促进五氧化 二钒废水高效处理、无害化与综合利用关键技术研发具有重大的实际意义。

  中国专利201010147663.8公开了一种五氧化二钒提取工艺中的水循环利用方法,其步骤 为:a、把提取后的污水排入污水蓄水池;b、对污水进行反渗透浓缩,然后用蒸发器蒸馏;c、 处理后的净水排入到净水蓄水池;d、把净水蓄水池再用于焙烧后的浸泡;e、在提取后的污 水再循环排入污水蓄水池。由于对在提取过程中产生的污水进行了循环利用,实现了污水零 排放,避免了是排放对环境造成的污染,降低了浸泡的用水量,用水量只有原来的2/3左右。

  中国专利200610032557.9公开了五氧化二钒生产中废水的处理及其全循环技术。将树脂 吸附提钒工段的尾水作为浸取工段的浸钒用水,以及将铵盐沉钒废水在补充氯化钠后作为解 吸工段的钒盐解吸用水,在设定的时间内直接循环使用;然后在尾水中加入硫化铁矿粉和硫 化钠,在沉钒废水中加入石灰和硫化钠,搅拌、静止沉淀,将清夜按上法继续循环使用;将 以上经过反复的处理和循环,导致积累了高浓度钠盐飞废水排入到加盐制球工段盐水池中, 作为加盐制球工段的盐水使用。该技术既解决的是五氧化二钒生产中尾水和沉钒废水的污染 问题,又可使废水中的钠盐得到充分利用。

  发明内容

  本实用新型的目的在于针对现有五氧化二钒废水成分复杂、治理难度大、达标排放难、 回收利用难等问题,提供一种将反渗透技术和电渗析技术相结合的五氧化二钒生产废水的治 理和再生循环利用装置,不仅从根本上解决五氧化二钒废水的污染问题,而且通过废水的再 生资源化利用,节约自来水用水量,减少单位产品的水耗,并通过回收高浓度钠盐废水,从 而减少五氧化二钒生产原料氯化钠的消耗,最终实现废水污染物零排放。

  本实用新型设有调节池、还原反应池、中和反应池、沉淀池、过滤装置、活性炭吸附装 置、中间池、低压反渗透系统、高压反渗透系统、电渗析系统、污泥池和污泥脱水装置。

  所述调节池的进水口与五氧化二钒废水出口连接,调节池的出水口与还原反应池的进水 口连接,还原反应池的出水口与中和反应池的进水口连接,中和反应池的出水口与沉淀池的 进水口连接,沉淀池的出水口与过滤装置的进水口连接,沉淀池的污泥出口与污泥池连接, 污泥池和污泥脱水装置之间设有污泥泵,过滤装置的出水口与活性炭吸附装置的进水口连接, 活性炭吸附装置的出水口与中间池的进水口连接,中间池的出水口与低压反渗透系统的进水 口连接,低压反渗透系统的透析液的出水口与再生水箱的进水口连接,低压反渗透系统的浓 缩液的出水口与高压反渗透系统的进水口连接,高压反渗透系统的透析液的出水口与再生水 箱的进水口连接,再生水箱的出水口经管道与五氧化二钒生产中浸提工段的浸泡池连接,高 压反渗透系统的浓缩液的出水口与电渗析系统的进水口连接,电渗析系统的透析液的出水口 经水泵与高压反渗透系统的进水口连接,电渗析系统的浓缩液的出水口经管道与五氧化二钒 生产中加盐制球工段的盐水池连接。

  采用本实用新型进行五氧化二钒废水处理及资源循环利用的方法包括以下步骤:

  步骤(1):还原

  废水首先进入调节池,调节水量、均衡水质,然后由泵打入还原反应池,在还原反应池 中加入pH调节剂调节pH值为2~3,经充分混合均匀后,在酸性条件下投加还原剂,将废水 中的六价铬还原为三价铬,经充分反应后流入中和反应池。所述还原反应池上设有pH调节 剂加药装置和还原剂加药装置,中和反应池上设有碱加药装置;所述pH调节剂为硫酸、盐 酸、硝酸、磷酸、碳酸或乙酸的一种,pH调节剂最佳为硫酸;所述还原剂为硫酸亚铁、亚硫 酸氢钠、亚硫酸钠、硫化钠或硫代硫酸钠的一种。

  步骤(2):沉淀

  在中和反应池中投加碱,使得废水中的大部分重金属离子生成氢氧化物沉淀,反应完全 后流入沉淀池进行泥水分离,污泥沉淀经泵和管道送入污泥池中,最后在污泥脱水装置中进 行过滤分离,上清液经管道进入过滤装置。所述碱为石灰、氢氧化钠、碳酸氢钠、碳酸钠、 氢氧化钾、氢氧化钡或氨水的一种,碱最佳为石灰。

  步骤(3):过滤

  沉淀分离所得的上清液经过过滤装置分离,除去废水中的大颗粒固体悬浮物。所述过滤 装置为砂滤装置或多介质过滤装置的一种;所述多介质过滤装置的滤料为石英砂、无烟煤和 卵石,过滤速度为7.5~20m/h。多介质过滤装置工作压力≤0.6MPa,0.04MPa≤进水水压≤ 0.4MPa,反冲洗进水水压≥0.15MPa,进出口压差为0.01~0.015MPa,反冲洗强度为 4~25L/(s·m),反冲洗历时3~7min,反洗膨胀率为40%~50%。

  步骤(4):活性炭吸附

  将过滤所得的废水经过活性炭吸附装置,进一步去除残留在废水中的固体悬浮物和重金 属离子,得到净化废水,并流入中间池。

  步骤(5):低压反渗透脱盐

  将中间池中的净化废水泵入低压反渗透系统脱盐得透析液A和浓缩液B,透析液A收集 到再生水箱,而浓缩液B则进入高压反渗透系统。所述低压反渗透系统是将含氯化钠0.5~ 2.0%的净化废水经过低压反渗透脱盐处理,分离成渗析液E和含盐1.5~4.0%的浓缩液B; 所述低压反渗透系统中反渗透膜为对氯化钠截留率大于96%的反渗透膜,膜组件卷式膜组件, 工作压力为15~45bar,工作温度为20~45℃。

  步骤(6):高压反渗透脱盐

  将低压反渗透系统脱盐所得的浓缩液B泵入高压反渗透系统脱盐得透析液C和浓缩液 D,透析液C与透析液A合并进入到再生水箱,得到再生水,并作为生产中浸提工段的浸钒 用水,浓缩液D则进入电渗析系统。所述高压反渗透系统是将含氯化钠1.5%~4.0%的低压反 渗透浓缩液B经过高压反渗透脱盐处理,分离成渗析液F和含钠盐4.5%~8.5%的浓缩液D; 所述高压反渗透系统中反渗透膜为对氯化钠截留率大于98%的反渗透复合膜,膜组件卷式膜 组件,工作压力为15~65bar,工作温度为20~45℃。

  步骤(7):电渗析浓缩

  高压反渗透脱盐所得的浓缩液D通过水泵进入电渗析系统浓缩,产生的渗析液3进入步 骤(6)的高压反渗透系统中,继续循环处理,而含高浓度钠盐的浓缩液3则排入到五氧化二 钒生产中的加盐制球工段盐水池中,作为加盐制球工段的盐水使用,减少氯化钠加入量。所 述电渗析系统是将高压反渗透系统所得的含钠盐4.5%~8.5%的浓缩液D经过电渗析分离成 渗析液3和含钠盐8.0%~15.5%的电渗析浓缩液3,电渗析的工作电压为50~250V,电流强 度为1~3A。

  五氧化二钒生产工序为:①破碎、粉碎,②制球,③焙烧,④浸提,⑤沉清,⑥离子交 换,⑦沉钒,⑧过滤,⑨洗涤、甩干,⑩煅烧等多个工段。

  本实用新型是将五氧化二钒废水进行深度处理,变废为宝,在处理五氧化二钒废水的同时 充分利用废水中高浓度的钠盐,使得废水再生循环利用的装置。该实用新型设备简单,运行成 本低,不产生二次污染,而回收的含高浓度钠盐的废水可以排入到制球用盐水池中,作为加盐 制球的盐水重新利用,再生回用水可以作为浸提工段的浸钒用水循环利用到生产工艺中去,不 仅能够提高资源利用率,还能彻底解决废水排放产生的环境污染问题,做到废水污染物零排放, 提高经济效益。特别是采用该装置可以将五氧化二钒废水中有价值的钠盐回收并再利用,不但 可以减少对原料的消耗,还可以确保五氧化二钒的产品质量。

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