公布日：2023.11.10
申请日：2023.07.06
分类号：C02F9/00(2023.01)I;C02F1/70(2023.01)N;C02F1/52(2023.01)N;C02F1/56(2023.01)N;C02F1/66(2023.01)N;C02F1/72(2023.01)N;C02F1/76(2023.01)N;C02F1
/28(2023.01)N;C02F1/00(2023.01)N;C02F101/20(2006.01)N;C02F101/10(2006.01)N
摘要
本发明涉及工业废水处理技术领域，具体涉及一种处理含钒含砷废水的方法及系统。该方法包括将含钒含砷废水与亚铁盐混合进行反应，然后加入沉淀剂进行反应，将反应后的混合体系的pH值调节至9‑14，固液分离；将分离得到的液相、氧化剂与亚铁盐混合进行反应，然后加入沉淀剂进行反应，将反应后的混合体系的pH值调节至6‑8，再次固液分离；再次分离得到的液相部分过滤、吸附，得到处理后的废水。使最终得到的废水中的总钒排放值低于1.0mg/L，总砷排放值低于0.5mg/L，满足国家规定的工业废水排放标准中关于钒砷排放的要求。
权利要求书
1.一种处理含钒含砷废水的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：(1)将含钒含砷废水与第一亚铁盐混合进行反应，然后加入第一沉淀剂进行反应，将反应后的混合体系的pH值调节至9-14，固液分离；(2)将步骤(1)经固液分离得到的液相与氧化剂、第二亚铁盐混合进行反应，然后加入第二沉淀剂进行反应，将反应后的混合体系的pH值调节至6-8，固液分离；(3)将步骤(2)中得到的液相部分进行过滤、吸附，得到处理后的废水。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述含钒含砷废水中的总砷与总钒的摩尔比为1：2-3.5。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述含钒含砷废水中的总砷、所述第一亚铁盐和所述第一沉淀剂的用量的摩尔比为1：1-3：2-6。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在步骤(2)中，所述液相中的总砷、所述氧化剂、所述第二亚铁盐和所述第二沉淀剂的用量的摩尔比为1：(2-5)：(1-2)：(2.5-4)。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述氧化剂选自双氧水、次氯酸钠和次氯酸钙中的一种或两种以上。
6.根据权利要求1或5所述的方法，其特征在于，所述第一亚铁盐和所述第二亚铁盐各自独立地选自硫酸亚铁、氯化亚铁和碳酸亚铁中的一种或两种以上。
7.根据权利要求1或5所述的方法，其特征在于，所述第一沉淀剂和所述第二沉淀剂均为氢氧化钙。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)和步骤(2)还包括：调节反应后的混合体系的pH值后加入絮凝剂和/或助凝剂；优选地，所述絮凝剂为聚丙烯酰胺，所述助凝剂为聚合氯化铝和/或聚合氯化铁。
9.根据权利要求1或8所述的方法，其特征在于，在步骤(3)中，所述吸附使用的吸附剂为活性炭。
10.一种处理含钒含砷废水的系统，所述系统用来实施权利要求1-7中任意一项所述的方法，其特征在于，该系统包括依次连接的还原沉淀单元(11)、氧化沉淀单元(12)、过滤装置(13)以及吸附装置(14)，其中，所述还原沉淀单元(11)包括依次连接的钒还原反应装置(2)、第一中和反应装置(3)和第一沉淀装置(5)，所述氧化沉淀单元(12)包括依次连接的砷氧化反应装置(6)、第二中和反应装置(8)和第二沉淀装置(10)。
11.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，所述还原沉淀单元(11)还包括位于第一中和反应装置(3)与第一沉淀装置(5)之间的第一絮凝装置(4)。
12.根据权利要求10或11所述的系统，其特征在于，所述氧化沉淀单元(12)还包括位于第二中和反应装置(8)与第二沉淀装置(10)之间的第二絮凝装置(9)。
13.根据权利要求10或11所述的系统，其特征在于，所述吸附装置(14)为活性炭吸附装置。
14.根据权利要求10或11所述的系统，其特征在于，所述系统还包括分别与第一沉淀装置(5)和第二沉淀装置(10)连接的沉淀储存装置(7)，用于收集来自第一沉淀装置(5)和第二沉淀装置(10)产生的沉淀污泥。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中对含钒含砷废水共处理方法研究较少的不足，从而提出了一种处理含钒含砷废水的方法及系统。该方法首先利用含钒含砷废水与亚铁盐-沉淀剂进行还原沉淀反应，使废水中大部分钒以及部分砷均以沉淀的形式析出，然后再将还原沉淀反应后得到的上清液与氧化剂和亚铁盐-沉淀剂共同反应，并精准调控各化学沉淀过程中的pH值，进一步除去废水中的砷，最后再结合吸附的方式，使最终得到的废水中的总钒排放值低于1.0mg/L，总砷排放值低于0.5mg/L，满足国家规定的工业废水排放标准中关于重金属钒砷排放的要求。
为了实现上述目的，本发明第一方面提供了一种处理含钒含砷废水的方法，该方法包括以下步骤：
(1)将含钒含砷废水与第一亚铁盐混合进行反应，然后加入第一沉淀剂进行反应，将反应后的混合体系的pH值调节至9-14，固液分离；
(2)将步骤(1)经固液分离得到的液相与氧化剂、第二亚铁盐混合进行反应，然后加入第二沉淀剂进行反应，将反应后的混合体系的pH值调节至6-8，固液分离；
(3)将步骤(2)中得到的液相部分进行过滤、吸附，得到处理后的废水。
优选地，在步骤(1)中，所述含钒含砷废水中的总砷与总钒的摩尔比为1：2-3.5。
优选地，在步骤(1)中，所述含钒含砷废水中的总砷、所述第一亚铁盐和所述第一沉淀剂的用量的摩尔比为1：1-3：2-6。
优选地，在步骤(2)中，所述液相中的总砷、所述氧化剂、所述第二亚铁盐和所述第二沉淀剂的用量的摩尔比为1：(2-5)：(1-2)：(2.5-4)。
优选地，所述氧化剂选自双氧水、次氯酸钠和次氯酸钙中的一种或两种以上。
优选地，所述第一亚铁盐和所述第二亚铁盐各自独立地选自硫酸亚铁、氯化亚铁和碳酸亚铁中的一种或两种以上。
优选地，所述第一沉淀剂和所述第二沉淀剂均为氢氧化钙。
优选地，步骤(1)和步骤(2)还包括：调节反应后的混合体系的pH值后加入絮凝剂和/或助凝剂。
优选地，所述絮凝剂为聚丙烯酰胺，所述助凝剂为聚合氯化铝和/或聚合氯化铁。
优选地，在步骤(3)中，所述吸附使用的吸附剂为活性炭。
本发明第二方面提供了一种处理含钒含砷废水的系统，所述系统用来实施上述所述的方法，该系统包括依次连接的还原沉淀单元、氧化沉淀单元、过滤装置以及吸附装置，其中，所述还原沉淀单元包括依次连接的钒还原反应装置、第一中和反应装置和第一沉淀装置，所述氧化沉淀单元包括依次连接的砷氧化反应装置、第二中和反应装置和第二沉淀装置。
优选地，所述还原沉淀单元还包括位于第一中和反应装置与第一沉淀装置之间的第一絮凝装置。
优选地，所述氧化沉淀单元还包括位于第二中和反应装置与第二沉淀装置之间的第二絮凝装置。
优选地，所述吸附装置为活性炭吸附装置。
优选地，所述系统还包括分别与第一沉淀装置和第二沉淀装置连接的沉淀储存装置，用于收集来自第一沉淀装置和第二沉淀装置产生的沉淀污泥。
通过上述技术方案，本发明至少具有以下有益效果：
(1)本发明中，利用含钒含砷废水与亚铁盐-沉淀剂进行还原沉淀反应，使废水中大部分钒以及部分砷均以沉淀的形式析出，然后再将还原沉淀反应后得到的上清液与氧化剂和亚铁盐-沉淀剂进行共同反应，并精准调控各化学沉淀过程中的pH值，进一步除去废水中的砷，最后再结合吸附的方式，使最终得到的废水中的总钒排放值低于1.0mg/L，总砷排放值低于0.5mg/L，满足国家规定的工业废水排放标准中关于钒砷排放的要求；
(2)本发明中，在优选情况下，吸附使用的材料为活性炭时，由于活性炭可再生利用，二次污染问题减少，资源化利用率高；
(3)本发明中，利用还原沉淀-氧化沉淀-吸附组合法处理含钒含砷废水，不仅可以高效去除重金属钒和砷，而且可操作性强，处理及运行成本低。
（发明人：孙彩娟;曲云翔;王成刚）