一種沉釩廢水處理及資源循環利用的方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于工業廢水處理領域，尤其涉及一種沉釩廢水處理及資源循環利用的方法。
【背景技術】
[0002]五氧化二礬(V2O5)用途廣泛，可以用于制造釩鐵合金鋼，在合成氨工業中起脫碳、脫硫和催化劑作用，是印染、陶瓷的著色材料，石油化工裝置中設備防腐的緩蝕劑，也是制備釩化合物的原料。
[0003]傳統的五氧化二礬(V2O5)生產工藝通常包括釩渣鈉化焙燒，堿性浸出，酸性銨鹽沉釩等步驟。具體來說，一般先將釩渣與鈉鹽添加劑混合制團焙燒(常用的添加劑可以為食鹽、硫酸鈉以及碳酸鈉中的一種或多種的混合物)，水浸焙燒產物，得到的焙燒產物水浸液經濃縮、過濾、銨鹽轉化、加酸沉淀后析出多釩酸銨，也稱沉釩；多釩酸銨經過濾，濾餅經干燥、脫氨即得粉狀五氧化二礬(V2O5)產品，或將濾餅直接熔化獲得片狀五氧化二釩產品。上述生產過程中除了釩的可溶性化合物溶解外，鈉化焙燒過程中生成的一些可溶性雜質離子，如Fe2+、Fe3+、V5+、Cr6+、Mn2+、Al3+、S132-和PO廣等也被溶解，并聚集了濃度較高的Na +、S042_和有毒重金屬離子，必然會產生含釩(如(NH4)2V6O16,NaVO3)、鉻(Na2Cr2O7)、氨氮等污染物的沉釩廢水。特別是沉釩廢水中V5+、Cr6+O Cr6+經呼吸道吸人的不溶性鉻鹽長期停留在肺組織內，是導致肺癌的主要因素之一 ；V5+可刺激呼吸、消化及神經系統，也可損害皮膚、心臟和腎臟，使皮膚出現炎癥并引起變態性疾病。同時鈉法焙燒沉釩廢水含有高濃度的氨氮，具有消耗水體的溶解氧，加速底泥中營養物質的釋放、影響給水水源，增加給水成本、氮化合物對人體和生物有毒害作用、出現水體富營養化等危害。可見沉釩廢水對環境及人體的危害極大。
[0004]在現有技術中，所述沉釩廢水的處理方法包括先將廢水置于調節池中進行調節，然后進行還原一中和，將廢水中的釩和鉻(Cr(OH)3, VO(OH)2)進行沉降，中和后的廢水經過濃縮、澄清后，將澄清液送入緩沖罐，然后將經過澄清的廢水送入蒸發濃縮處理單元，即將廢水加熱，使其中的水汽化后從廢水中逸出，然后再將水蒸氣冷凝。經過此過程，廢水中的水被蒸出，并濃縮得到含有硫酸鈉和硫酸銨的固體混合物。采用現有技術的沉釩廢水的處理方法無法分別將硫酸鈉和硫酸銨單獨分離出來，且在對硫酸鈉和硫酸銨的固體混合物進行后處理過程的環保壓力較大。
【發明內容】
[0005]本發明的目的在于針對現有沉釩廢水成分復雜、治理難度大、達標排放難、回收利用難等問題，提供一種沉釩廢水處理及資源循環利用的方法，本發明可以解決沉釩廢水的污染問題，而且通過廢水的再生資源化利用，節約自來水用水量，減少單位產品的水耗，并通過回收有價值的釩鉻固體殘渣、銨鹽和鈉鹽回，減少對原料的消耗高濃度鈉鹽，從而減少五氧化二釩生產原料鈉鹽的消耗，最終實現廢水污染物零排放。
[0006]本發明一種沉釩廢水處理及資源循環利用的方法，包括以下步驟:
I)還原
在沉釩廢水中加入質量百分比濃度為60-80%的硫酸，調節pH值為2-3，經混合均勻后，加入硫化鈉還原，將廢水中的六價鉻還原為三價鉻，五價釩離子還原為三價釩離子；所述還原劑的用量為本領域中的常規用量，只要能夠使全部或大部分六價鉻離子還原為三價鉻離子并使五價釩離子還原為三價釩離子即可。
[0007]2)沉淀
向步驟I)所述經過還原后的沉釩廢水中加入氨水，控制PH值為8-9，使得廢水中的大部分重金屬離子生成氫氧化物沉淀，然后分離得到釩鉻固體殘渣和上清液；釩鉻固體殘渣用作冶煉鉻鐵或提取鉻的原料。
[0008]3)過濾
將步驟2)沉淀分離所得的上清液經麻石池過濾，除去廢水中的大顆粒固體懸浮物；所述麻石池過濾的速度可為1m3/ ho
[0009]4)活性炭吸附
將步驟3)過濾所得的廢水經過活性炭吸附，進一步去除殘留在廢水中的固體懸浮物和重金屬，得到凈化廢水。
[0010]5)加熱濃縮
將凈化廢水在壓力為0.08MPa的負壓狀態下加熱到90-95°C，使溶液沸騰，濃縮；得到含部分結晶體的濃縮液。
[0011]6)結晶分離
將所述含部分結晶體的濃縮液導入真空結晶容器中，冷卻到溫度為62-65?，控制真空壓力為0.025MPa，進行結晶，離心分離得到硫酸鈉晶體和一次結晶母液；將一次結晶母液繼續冷卻，在溫度為42-50°C，控制真空壓力為0.0lMPa，進行第二次結晶，再離心分離得到硫酸錢晶體和一次結晶母液。
[0012]7)反滲透脫鹽
將二次結晶母液用反滲透膜脫鹽得透析液和透析濃縮液，透析液收集到再生水箱作為沉釩的浸提工段用水；反滲透膜脫鹽所得的透析濃縮液則排入沉釩的加鹽工段鹽水池中，作為鹽水使用，減少氯化鈉加入量。
[0013]本發明的有益效果在于:是將沉釩廢水進行深度處理，在處理沉釩廢水的同時充分利用廢水中高濃度的鈉鹽，使得廢水再生循環利用的方法。該發明使用方法簡單易用、對設備要求低、操作方便、成本低廉，不產生二次污染，而透析回收的含高濃度鈉鹽的廢水可以排入到沉釩的加鹽工段鹽水池中，作為加鹽制球的鹽水重新利用，再生回用水可以作為浸提工段的浸釩用水循環利用到生產工藝中去，不僅能夠提高資源利用率，還能徹底解決廢水排放產生的環境污染問題，做到廢水污染物零排放，提高經濟效益。根據本發明的沉釩廢水的處理方法，沉釩廢水在整個處理系統中直線進行，從沉釩廢水投入到分離處理全過程都是單向流動，不僅能夠避免廢水對環境的污染，還可以將沉釩廢水中有價值的釩鉻固體殘渣、銨鹽和鈉鹽回收并再利用，不但可以減少對原料的消耗，還可以確保五氧化二釩的產品質量。
【具體實施方式】
[0014]以上對本發明的優選實施方式進行了系統描述，但是，本發明并不限于上述實施方式中的具體細節，在本發明的技術構思范圍內，可以對本發明的技術方案進行多種簡單變型，這些簡單變型均屬于本發明的保護范圍。
[0015]一種沉釩廢水處理及資源循環利用的方法，包括以下步驟:
I)還原
在向來自五氧化二釩生產過程中的10L沉釩廢水(按重量百分比濃度計:V5+
0.014 %, Cr6+ 0.053 %, SO廣 7.75 %, Na.2.32 %, NH4+為 1.104 %, Fe 2+0.104 %,Fe3+0.072%, Mn2+0.002%, Al3+0.005%, S1廣0.016%、PO廣0.001%、pH 值為 3.1)中加入質量百分比濃度為80%的硫酸，調節pH值為2.0，經混合均勻后，加入硫化鈉還原，將廢水中的六價鉻還原為三價鉻，五價釩離子還原為三價釩離子；所述還原劑的用量為本領域中的常規用量，只要能夠使全部或大部分六價鉻離子還原為三價鉻離子并使五價釩離子還原為三價釩離子即可。
[0016]2)沉淀
向步驟I)所述經過還原后的沉釩廢水中加入氨水，控制PH值為8.5，使得廢水中的大部分重金屬離子生成氫氧化物沉淀，然后分離得到釩鉻固體殘渣和上清液；釩鉻固體殘渣用作冶煉鉻鐵或提取鉻的原料。
[0017]3)過濾
將步驟2)沉淀分離所得的上清液經麻石池過濾，除去廢水中的大顆粒固體懸浮物；所述麻石池過濾的速度可為1m3/ ho
[0018]4)活性炭吸附
將步驟3)過濾所得的廢水經過活性炭吸附，進一步去除殘留在廢水中的固體懸浮物和重金屬，得到凈化廢水。
[0019]5)加熱濃縮
將凈化廢水在壓力為0.08MPa的負壓狀態下加熱到90-95°C，使溶液沸騰，濃縮；得到含部分結晶體的濃縮液。
[0020]6)結晶分離
將所述含部分結晶體的濃縮液導入真空結晶容器中，冷卻到溫度為62°C，控制真空壓力為0.025MPa，進行結晶，離心分離得到硫酸鈉晶體和一次結晶母液；將一次結晶母液繼續冷卻，在溫度為42°C，控制真空壓力為0.0lMPa，進行第二次結晶，再離心分離得到硫酸銨晶體和二次結晶母液。
[0021]7)反滲透脫鹽
將二次結晶母液用反滲透膜脫鹽得透析液和透析濃縮液，透析液收集到再生水箱作為沉釩的浸提工段用水；反滲透膜脫鹽所得的透析濃縮液則排入沉釩的加鹽工段鹽水池中，作為鹽水使用，減少氯化鈉加入量。
【主權項】
1.一種沉釩廢水處理及資源循環利用的方法，其特征在于:包括以下步驟: 1)還原 在沉釩廢水中加入質量百分比濃度為60-80%的硫酸，調節pH值為2-3，經混合均勻后，加入硫化鈉還原，將廢水中的六價鉻還原為三價鉻，五價釩離子還原為三價釩離子；所述還原劑的用量為本領域中的常規用量，只要能夠使全部或大部分六價鉻離子還原為三價鉻離子并使五價釩離子還原為三價釩離子即可； 2)沉淀 向步驟I)所述經過還原后的沉釩廢水中加入氨水，控制PH值為8-9，使得廢水中的大部分重金屬離子生成氫氧化物沉淀，然后分離得到釩鉻固體殘渣和上清液；釩鉻固體殘渣用作冶煉鉻鐵或提取鉻的原料； 3)過濾 將步驟2)沉淀分離所得的上清液經麻石池過濾，除去廢水中的大顆粒固體懸浮物；所述麻石池過濾的速度可為1m3 / h ; 4)活性炭吸附 將步驟3)過濾所得的廢水經過活性炭吸附，進一步去除殘留在廢水中的固體懸浮物和重金屬，得到凈化廢水； 5)加熱濃縮 將凈化廢水在壓力為0.08MPa的負壓狀態下加熱到90-95°C，使溶液沸騰，濃縮；得到含部分結晶體的濃縮液； 6)結晶分離 將所述含部分結晶體的濃縮液導入真空結晶容器中，冷卻到溫度為62-65?，控制真空壓力為0.025MPa，進行結晶，離心分離得到硫酸鈉晶體和一次結晶母液；將一次結晶母液繼續冷卻，在溫度為42-50°C，控制真空壓力為0.0lMPa，進行第二次結晶，再離心分離得到硫酸錢晶體和一次結晶母液； 7)反滲透脫鹽 將二次結晶母液用反滲透膜脫鹽得透析液和透析濃縮液，透析液收集到再生水箱作為沉釩的浸提工段用水；反滲透膜脫鹽所得的透析濃縮液則排入沉釩的加鹽工段鹽水池中，作為鹽水使用，減少氯化鈉加入量。
【專利摘要】本發明涉及一種沉釩廢水處理及資源循環利用的方法，屬于工業廢水處理領域。包括以下步驟：還原→沉淀→過濾→活性炭吸附→加熱濃縮→結晶分離→反滲透脫鹽步驟。本發明可以解決沉釩廢水的污染問題，而且通過廢水的再生資源化利用，節約自來水用水量，減少單位產品的水耗，并通過回收有價值的釩鉻固體殘渣、銨鹽和鈉鹽回，減少對原料的消耗高濃度鈉鹽，從而減少五氧化二釩生產原料鈉鹽的消耗，最終實現廢水污染物零排放。
【IPC分類】C01D5-00, C01C1-24, C02F9-10
【公開號】CN104671577
【申請號】CN201510099431
【發明人】張春雨
【申請人】張春雨
【公開日】2015年6月3日
【申請日】2015年3月6日