申请日2014.03.27
公开(公告)日2014.06.25
IPC分类号C02F9/04; C02F1/28; C02F1/44; C02F101/22; C02F101/10; C02F101/20; C02F103/16
摘要
本发明公开了一种处理钒冶炼废水且将其全循环的方法。该方法是采用物理化学沉淀法与RO膜处理技术相结合的处理工艺，不仅很好的处理了废水中的各种污染物质，并且将废水回用到钒冶炼相关工艺中，实现了钒冶炼废水的零排放。该方法大大节省了水资源，降低了钒冶炼工艺中添加剂的用量，沉淀后可以回收金属资源。本发明的处理方法主要包括废水沉淀、pH调节、重金属离子还原、混凝沉淀、吸附除砷、机械过滤、活性炭过滤、机密过滤、RO反渗透膜处理及各废水回用至钒冶炼相关工艺阶段等步骤。该工艺具有运行周期长、处理效果好、钒冶炼废水零排放、节省NaCl和NaOH的用量等特点。其特征在于，将物理化学沉淀法和RO反渗透膜处理技术完美结合，并结合各阶段废水的特征，变废为宝，回用至钒冶炼相关工艺阶段。
权利要求书
1.一种处理钒冶炼废水中离子交换水的清洁工艺，特别是一种钒冶炼废水的全循环技术，其特征在于， 将物理化学沉淀法与RO反渗透膜处理技术相结合处理钒冶炼废水中的离子交换废水，然后将其中各种处 理后的水合理回用至提钒工艺的相关阶段。
2.根据权利要求1所述的一种处理钒冶炼废水中离子交换水的清洁工艺，其特征在于，包括以下步骤：
a.经初步沉淀后的离子交换废水，调节pH至4～6，再投加还原剂，使高毒性的Cr6+和V5+被还原成相 对毒性较低的Cr3+和V3+，紧接着向废水中投加碱进行沉淀反应，0.5h后加入絮凝剂，加速沉淀，大部 分重金属被沉淀下来，进行后续处理;
b沉淀充分后，澄清池中的废水进入除砷罐;
c废水经过除砷罐的吸附后，来到机械过滤阶段，然后经过活性炭吸附过滤器，最后进入精密过滤器， 保证反渗透膜进水的参数指标;
d经精密过滤器后的出水作为RO反渗透膜的进水，满足进水的要求后，启动高压阀，调节浓水阀将 水压调至1.0Mpa以上，整个装置开始运行，调节进出口压力和比例，浓缩液进入到浓缩水池，透析液进 入到清水池并回用至浸钒工艺阶段。
3.根据权利要求2所述的一种钒冶炼废水的全循环技术，其特征在于，透析液直接回用至浸钒工艺阶 段,由于透析液的水质由于自来水，回用后生产的钒的纯度有所提高;向浓缩液中补充工业盐，将浓缩液的 Na+和Cl-的浓度调节到满足解析工艺的浓度，然后回用至离子交换树脂解析工艺段。
4.根据权利要求1所述的一种钒冶炼废水的全循环技术，其特征在于，低钠焙烧—水浸取—离子交换 提钒的提钒工艺产生的沉钒尾水的量相对较小，可以完全回用至成球阶段,且能减少焙烧时酸性气体的产 生。
说明书
一种钒冶炼废水的全循环技术
技术领域
本发明涉及一种利用“物理化学沉淀法+RO反渗透”处理钒冶炼废水中离子交换水的清洁工艺，特别 是一种钒冶炼废水的全循环技术，具体地说是采用物理化学方法处理钒冶炼废水中重金属，再经过RO反 渗透膜处理，透析液回用至浸钒工艺阶段，浓缩液回用至解析离子交换树脂阶段;沉钒尾水回用至成球阶段。
背景技术
金属钒及其化合物是重要的战略物资，作为合金元素加入钢中可细化晶粒、改善钢的性能，在铸铁中 加入0.1～0.15%的钒可显著提高铸件的强度、韧度及耐磨性。五氧化二钒主要作为冶炼高钒铁等钒产品的 原料和硫酸生产、石油裂解及某些高分子合成的催化剂。钒是一种稀有的的过渡金属，它的矿物一般与其 他金属的矿物混合在一起，钒一般被用在材料工程中作为合金的成分，以钒铁(及其他钒合金)、钒化合 物和金属钒的形式广泛用于冶金、宇航、化工等工业部门。生产V2O5的废水中含有一定浓度的、钒、总 镉、总铬、六价铬、总砷和总汞等，其对人体和水生动植物具有非常严重的毒害作用，且在环境中难以降 解，是危害极大的污染源。
从含钒石煤中提炼五氧化二钒的生产技术较多，归纳起来主要是下列四种方法：高钠焙烧水浸制钒工 艺;(无钠焙烧酸浸制钒工艺;低钠焙烧水浸制钒工艺;钙化焙烧酸浸制钒工艺。高钠焙烧水浸制钒工艺 是比较早期的提钒方法，因工艺落后，废气、废水污染十分严重，五氧化二钒总回收率低，提钒造价高而 被淘汰;无钠焙烧酸浸制钒工艺，需要用硫酸、烧碱、锅炉蒸汽，虽能解决氯化氢气体污染问题，但大量 废水污染十分严重，职工劳动强度大而逐步被新工艺所代替。目前已有多家新建钒厂采用“低钠焙烧—水 浸取—离子交换提钒”工艺。该工艺生产五氧化二钒，烟气中氯化氢含量低，经碱液洗涤完全可以达到国 家规定的排放标准。因工艺过程中不用酸，不用碱，因此废水污染很小，废渣属一般固体废弃物可以进行 综合利用，加上工艺流程短，设备造价低，投资小。操作方便，产品质量高，五氧化二钒纯度高达99%， 五氧化二钒总回收率大于60%。此工艺中主要产生以下两种废水：经过离子交换提钒后的离子交换水和沉 钒尾水。本专利是针对这种提钒工艺中废水的处理及全循环技术。
目前，国内外含钒废水的处理方法可分为四大基本类型，即物理法、化学法、物理化学法和生物法。 物理法主要有硅藻土吸附法、活性炭吸附法等;化学法主要有铁屑(或硫酸亚铁)沉淀法、二氧化硫沉淀法、 镢盐法等;物理化学法主要有离予交换法、TBP萃取法、反渗透法、电解法等;生物法主要有厌氧和好氧 生物法。现在工业上对于含钒废水处理大都采用化学沉淀法和离子交换法，其中主要包括铁屑(或硫酸亚 铁)沉淀法、二氧化硫沉淀法和离子交换法。铁屑(或硫酸亚铁)沉淀法易产生腐蚀钝化的现象，从而影响 净水效果的稳定性，同时处理费用比较昂贵，操作复杂;二氧化硫沉淀法中还原剂SO2的来源问题严重限 制了此种方法的实际应用范围。
以上这些方法处理钒冶炼废水都存在一个严重的问题，对于废水中的高盐度和高氯离子含量无法解 决，很多不能达到排放标准。本专利采用物理化学法与RO反渗透膜处理相结合，并且将各阶段处理后的 水回用到提钒工艺的其他工艺阶段，实现了废水的零排放。很好的解决了以上两个问题。
发明内容
本发明正对现有的钒冶炼废水处理工艺的缺点，采用切实有效的技术处理措施，开发了一种有效根治 提钒废水污染的新工艺，并实现废水的零排放，即一种钒冶炼废水的全循环技术。
本发明的目的是这样来实现的，其方法步骤为：
1)将离子交换水至于沉淀池内静置6～9h，待粗渣沉降;
2)在室温条件下，调节提钒废水溶液pH为4.0～6.0，
3)待pH调节好后，向池内投加还原剂，使废水中Cr5+和V5+还原成Cr3+和V3+,停留时间为4-6h;
4)还原后，向池内投加碱进行沉淀反应，1-2h后投加絮凝剂，使之产生硕大的矾花，便于沉淀;
5)澄清后的废水通入除砷罐，出去废水中大部分砷;
6)经过除砷罐后，再进入RO膜处理的预处理阶段;
7)最后进入RO反渗透膜处理，出水包括清水的浓缩水，清水回用至钒的浸取阶段，浓缩水再调节 Na+和Cl-的含量后，回用至离子交换树脂解析钒的阶段;
8)沉钒尾水的水量相对较小，可以全部回用至成球阶段。
本发明相比传统方法具有以下优势：
本发明针对现有提钒废水处理的技术难题，通过物理化学沉淀法和RO反渗透膜处理相结合的工艺， 不仅能处理废水中的各种重金属离子，而且对于钒冶炼废水中氯离子和盐度高的难题也得到很好的处理; 最重要的是，通过与处理结合，很好的把各种废水都回用至钒冶炼的其他工艺阶段，做到了零排放，不仅 处理了废水，而且节约了水资源和工业用盐等。可见，本发明的工艺采用了物理化学沉淀法和RO反渗透 膜处理技术相结合的工艺，同时将处理后的各类废水回用至钒冶炼的相关工艺阶段。该方法操作简单方便， 反应快速，又能充分节约水资源，循环利用了工业用盐，且能回收沉淀后的重金属资源，具有广阔的应用 前景。