公开(公告)日2007.11.28
IPC分类号C02F1/70; C02F1/62; C02F101/16; C02F1/66; C02F1/52; C02F1/20
摘要
本发明属于工业废水处理领域，具体的说是一种含铬、钒和氨氮的废水处理方法。本发明方法主要使用金属硫化物既作为还原剂还原六价铬，又能同时起增大pH值作用利于挥发氨，包括以下步骤：a.向含铬和氨氮的废水加入还原剂，搅拌，使其充分反应;b.吹出或抽出废水中的氨气，并用酸吸收氨气得铵盐;c.在脱氨之后的体系中加入酸进一步发生还原反应，调节pH值至中性使氢氧化铬沉淀，过滤、洗涤、得氢氧化铬;d.将步骤c所得滤液加硫酸亚铁还原并沉淀剩余的铬，过滤;e.滤液蒸发或挥发后，剩余氨氮残留于硫酸钠中。本发明方法简单易用、设备要求低、操作方便、成本低廉，具有很好的社会效益和经济效益，具有很好的市场前景。
权利要求书
1.一种含铬和氨氮废水的处理方法，其特征在于：使用碱金属硫化 物作为还原剂。
2.根据权利要求1所述的含铬和氨氮废水的处理方法，其特征在于包 括以下步骤：
a、向含铬和氨氮的废水加入碱金属硫化物，搅拌，使其充分反应;
b、吹出或抽出体系中的氨气，并用酸吸收氨气得铵盐;
c、体系中加入酸至酸性，待高价铬还原为低价后，调节pH值使氢氧化铬沉淀，过滤、 洗涤、得氢氧化铬;
d、将步骤c所得滤液加硫酸亚铁絮凝沉淀剩余的铬及其它杂质，并过滤;
e、将步骤d所得滤液经蒸发或挥发除去水分即得到Na2SO4·7H2O晶体。
3.根据权利要求1或2任一项所述的含铬和氨氮废水的处理方法，其 特征在于：所述的含铬和氨氮废水中还含有钒。
4.根据权利要求3所述的含铬和氨氮的废水的处理方法，其特征在 于：在进行步骤a之前加三价铁盐调节pH值至5左右得钒酸铁沉淀，过滤、洗涤，回收钒酸铁 滤饼，取滤液进行步骤a的反应。
5.根据权利要求4所述的含铬和氨氮的废水的处理方法，其特征在 于：还包括将所述钒酸铁滤饼中加入碱，得钒溶液。
6.根据权利要求1～5任一项所述的含铬和氨氮的废水的处理方法， 其特征在于所述含铬和氨氮的废水中的氨氮浓度>50mg/L。
说明书
一种含铬和氨氮废水的处理方法
技术领域
本发明属于工业废水处理领域，尤其涉及到含铬和氨氮的废水处理方法。
背景技术
含铬和氨氮的废水，尤其是沉钒废水中的氨氮回收及治理是当今国际一大难题，很多厂 家采取蒸氨的方法除氨，可是成本太高，同时还不能治理废水中的六价铬或钒，因此本领域 进行了很多综合治理方法的研究。
在CN01128837.X“一种处理酸性沉钒废水的工艺”中公开了将钒和铬进行还原后再加碱 调pH进行蒸氨的处理方法，此法虽然回收了钒、铬、氨氮，但成本很高，步骤复杂。
在CN89101708.9“钒渣粒铁滚磨法连续处理酸性含钒含铬废水”中公开的方法只能处理 了钒和铬，未处理废水中的氨氮，并且经济效益不佳。
在《三氧化二钒生产废水中NH3-N脱除的工业试验》(有色金属2003(55)第3期; 133-136)中公开了采用加碱加热吹脱除氨的处理方法，成本高、工艺复杂。
在《三氧化二钒废水的处理研究》(昆明理工大学学报：理工版2002(27);第1 期;83-85)中公开了采用硫酸亚铁还原钒和铬，吸氨塔吸氨的处理方法，此法成本很高， 废物回收困难且不易回收完全。
由上可见，现有以处理含铬、氨氮废水或含铬、钒、氨氮废水的各种方法存在中和剂用 量大、生产成本高、工艺复杂、能耗高等缺点。本领域需要开发出能克服上述缺陷的处理方 法。
发明内容
本发明的目的是提供一种含铬和氨氮的废水处理方法。该方法使用硫的低价化合物及其 盐、单质硫作为还原剂还原六价铬。
进一步的，上述方法包括以下步骤：
a、向含铬和氨氮的废水加入碱金属硫化物，搅拌，使其充分反应;
b、吹出或抽出体系中的氨气，并用酸吸收氨气得铵盐;
c、体系中加入酸至酸性，待高价铬还原为低价后，调节pH值使氢氧化铬沉淀，过滤、 洗涤、得氢氧化铬;
d、将步骤c所得滤液加硫酸亚铁凝絮沉淀剩余的铬及其它杂质，并过滤;
e、将步骤d所得滤液经蒸发或挥发除去水分即得到Na2SO4·7H2O晶体。
其中，上述的含铬和氨氮废水中还含有钒。
其中，在进行上述步骤a之前加三价铁盐调节pH值到5左右得钒酸铁沉淀，过滤、洗涤， 回收滤饼，再取滤液进行步骤a的反应。
进一步的，上述方法还包括将所得钒酸铁滤饼中加入碱，浸得钒溶液的步骤。
其中，上述的含铬和氨氮的废水中的氨氮浓度>50mg/L。氨氮浓度含量最高应略低于其 饱和浓度。
在上述方法的操作中，步骤a中向含铬和氨氮的废水加入还原剂优选为硫化钠或硫化 钾，但硫化钠更为便宜。加入的量应根据待处理废水中的含铬量确定，S2-与Cr6+反应的理 论摩尔比为3∶8，但实际反应在酸性条件下会有硫化氢、单质硫、二氧化硫生成，所加比例 应视具体酸度温度情况而论，常温、pH值5左右的条件下硫化钠的用量应为为理论值的1.05 倍。同时，步骤a中用金属硫化物的好处还在于能够在还原Cr6+同时，增加反应体系的pH 值，促进氨氮的排出，减少了蒸氨的步骤，大大降低了蒸氨所需要成本。
步骤b中吸收排出、吹出或抽出的氨气得到铵盐所用的酸可为本领域常用的酸，一般使 用硫酸、盐酸，用量根据废水中的氨氮含量很容易确定，用量基本按酸与氨反应的理论摩尔 比设定。步骤b所用的时间一般为5～10天，本领域普通技术人员根据温度，溶液体积和表面 积等参数容易进行选择和调节。
步骤c中将经过步骤b氨氮处理后的反应体系调节为酸性状态，所用的酸可为本领域常用 的酸，一般使用硫酸、盐酸，为了便于步骤e中形成Na2SO4·7H2O，优选为硫酸。本领域普通 技术人员根据要求能够很容易地确定其使用量。在酸性条件下，高价铬还原为低价，当pH值 4左右时Cr6+还原更彻底，然后再调节体系pH值至中性使氢氧化铬沉淀析出，过滤、洗涤滤 饼、即得氢氧化铬，滤液再进行步骤d的处理。
步骤d中使用的硫酸亚铁的用量范围由滤液中剩余的铬和其它杂质(如钒)的量确定; 加入硫酸亚铁后静置，亚铁离子还原高价的铬和其它金属杂质后成为氢氧化铁并形成絮凝， 使还原后的铬和其它微量杂质一起沉淀，待絮凝结束后过滤，滤液经蒸发或挥发除去水分即 得到Na2SO4·7H2O晶体，剩余的极少量氨氮则残留于硫酸钠中。Na2SO4·7H2O晶体经过凉晒或 其它程序可得Na2SO4。最后达到了将待处理废水零排放并回收其中的有用成分的目的。而整 个过程中各次洗涤滤饼的洗液经取样分析，其Cr6+<0.5mg.L-1，NH4 +<15mg.L-1均达到了国家 二级排放标准。
另外，待处理废水中还存在较多的钒离子时，尤其是待处理废水为沉钒浓缩废水的情况 下，在进行上述方法的步骤a之前加需要加三价铁盐调节pH值到5左右得钒酸铁沉淀，然后 过滤出沉淀，加入三价铁盐的量按铁的摩尔数略大于钒的摩尔数加入，一般使用硫酸铁或三 氯化铁。得到的钒酸铁滤饼中可以加入碱，得钒溶液，更利于进一步的开发利用。碱的加 入量应使使得溶液的pH值大于8，可用本领域常用的碱，一般使用氢氧化钠或碳酸钠。而析 出钒酸铁沉淀后的滤液则按上述方法从步骤a开始处理。
本发明针对现有国内外对沉钒废水的综合治理技术成本过高的现状，使用硫化钠作为还 原剂既可以用来还原六价铬成三价铬，又能回收氨时增加pH值，大大降低蒸氨成本;最后步 骤中通过滤液蒸发或挥发，将滤液进行结晶成为Na2SO4·7H2O，且剩余少量氨氮也残留于硫酸 盐中，待处理废水基本实现了零排放;并且处理过程中的洗液中V5+<0.1mg.L-1，Cr6+<0.5 mg.L-1，NH4 +<15mg.L-1，均能达到国家有关标准的规定，同时回收的五氧化二钒、氢氧化 铬、铵盐的纯度均大于97%，是一种非常优秀的含铬和氨氮废水的处理方法，尤其适用于沉 钒浓缩废水的处理。本发明方法简单易用、设备要求低、操作方便、成本低廉，既能大大降 低治理成本，同时能高效率地将废物重新回收利用，具有很好的社会效益和经济效益，具有 很好的市场前景。
