沉钒废水处理及资源循环利用的方法：实现废水污染物零排放

沉钒废水处理及资源循环利用的方法：实现废水污染物零排放

申请日期：2015.03.06

公佈（公告）日期 2015.06.03

IPC分类编号C02F9/10；C01C1/24；C01D5/00

概括

本发明涉及一种沉钒废水处理及资源回收利用方法，属于工业废水处理领域。该方法包括以下步骤：还原→沉淀→过滤→活性炭吸附→加热浓缩→结晶分离→反渗透脱盐。本发明可以解决沉钒废水的污染问题，并且通过废水资源的回收利用，节约自来水用量，降低单位产品水耗，同时通过回收有价值的钒铬固渣、铵盐和钠盐，降低原料消耗，从而减少五氧化二钒生产原料钠盐的消耗，最终实现废水污染物的零排放。

索赔

1、一种沉钒废水处理及资源化利用的方法，其特征在于包括以下步骤：

1）恢复

在沉钒废水中加入质量百分比浓度为60～80％的硫酸，调节pH值至2～3，混合均匀后加入硫化钠，将废水中的六价铬还原为三价铬，将五价钒离子还原为三价钒离子；还原剂的用量为本领域常规用量，只要能将六价铬离子全部或大部分还原为三价铬离子、将五价钒离子还原为三价钒离子即可；

2）降水

向步骤1)中的还原沉钒废水中加入氨水，控制pH值至8～9，使废水中大部分重金属离子形成氢氧化物沉淀，分离后得到钒铬固渣和上清液；钒铬固渣作为冶炼铬铁或提取铬的原料；

3）过滤

将步骤2)中沉淀分离得到的上清液经过花岗岩水池过滤，去除废水中的较大悬浮固体颗粒；花岗岩水池滤速可为10m3/h；

4）活性炭吸附

将步骤3)过滤得到的废水经过活性炭吸附，进一步去除废水中残留的悬浮物及重金属，得到净化废水；

5）加热浓缩

将净化后的废水在0.08MPa负压下加热至90-95℃，使溶液煮沸并浓缩，得到含有部分晶体的浓缩液；

6）结晶分离

将含有部分晶体的浓缩液引入真空结晶容器中，降温至62-65℃，控制真空压力为0.，结晶，离心分离得到硫酸钠晶体和一次结晶母液；将一次结晶母液继续降温至42-50℃，控制真空压力为0.01MPa，进行二次结晶，再离心分离得到硫酸铵晶体和二次结晶母液；

7）反渗透海水淡化

二次结晶母液经反渗透膜脱盐得到透析液和透析液浓缩液，透析液收集于再生水槽作为沉钒浸出工段用水；反渗透膜脱盐得到的透析液浓缩液排入沉钒加盐工段卤水池作为卤水使用，减少氯化钠的加入量。

手动的

一种沉钒废水处理及资源化利用的方法

技术领域

本发明属于工业废水处理领域，具体涉及一种沉钒废水处理及资源化利用的方法。

背景技术

五氧化二钒（V205）用途十分广泛，可用于制造钒铁合金钢，在合成氨工业中起脱碳、脱硫、催化剂作用，是印染、陶瓷的着色材料，石油化工厂设备腐蚀的缓蚀剂，也是制备钒化合物的原料。

五氧化二钒（V205）传统的生产工艺通常包括钠盐钒渣焙烧、碱性浸出、酸性铵盐沉钒等步骤。具体为，一般先将钒渣与钠盐添加剂混合成团后进行焙烧（常用的添加剂可以是食盐、硫酸钠、碳酸钠中的一种或多种的混合物），将焙烧产物进行水浸出。将得到的焙烧产物水浸出液浓缩、过滤、转化为铵盐、酸沉，析出多钒酸铵，又称沉钒；将多钒酸铵过滤，滤饼经干燥、脱氨，得到粉状五氧化二钒（V205）产品，或者将滤饼直接熔融，得到片状五氧化二钒产品。 上述生产过程中除可溶性钒化合物的溶解外，钠化焙烧过程中生成的一些可溶性杂质离子如Fe2+、Fe3+、V5+、Cr6+、Mn2+、Al3+、SiO32-及PO43-等也溶解，并聚集了高浓度的Na+、SO42-及有毒的重金属离子，必然会产生含有钒(如NH4+、NaV03)、铬(如)、氨氮等污染物的沉钒废水。特别是沉钒废水中的V5+和Cr6+。Cr6+这种不溶性铬盐经呼吸道吸入体内，在肺组织中停留时间较长，是引起肺癌的主要因素之一；V5+能刺激呼吸、消化和神经系统，还能损害皮肤、心脏和肾脏，引起皮肤炎症，引发过敏性疾病。 同时钠化焙烧沉钒废水中含有高浓度的氨氮，消耗水体溶解氧，加速底泥中营养物质的释放，影响水源，增加供水成本，而且含氮化合物对人体和生物有毒性，造成水体富营养化等危害。可见沉钒废水对环境和人体的危害极大。

现有技术中沉钒废水的处理方法包括先将废水放入调节池进行调节，然后进行还原、中和，使废水中的钒和铬（Cr(OH)3、VO(OH)2）析出。中和后的废水浓缩澄清后，将澄清液送至缓冲池，再将澄清后的废水送至蒸发浓缩处理单元，即对废水进行加热，使其中的水分汽化并从废水中逸出，然后水蒸气被冷凝。经过此过程，废水中的水分被蒸发浓缩，得到含有硫酸钠和硫酸铵的固体混合物。采用现有技术的沉钒废水处理方法无法将硫酸钠和硫酸铵单独分离，硫酸钠和硫酸铵固体混合物的后处理工艺环保压力较大。

发明内容

本发明的目的是针对现有沉钒废水成分复杂、处理难度大、达标排放难、回收利用困难的问题，提供一种沉钒废水处理及资源回收利用的方法。本发明可解决沉钒废水污染问题，并通过废水资源的回收利用，节约自来水用量，降低单位产品水耗，通过回收有价值的钒铬固渣、铵盐和钠盐，降低原料消耗，回收高浓度钠盐，从而降低五氧化二钒生产原料钠盐的消耗，最终实现废水污染物零排放。

本发明公开了一种沉钒废水处理及资源化利用的方法，包括以下步骤：

1）恢复

在沉钒废水中加入质量百分比浓度为60～80％的硫酸，调节pH值为2～3，混合均匀后加入硫化钠进行还原，使废水中的六价铬还原为三价铬，五价钒离子还原为三价钒离子；还原剂的用量为本领域常规用量，只要能将六价铬离子全部或大部分还原为三价铬离子，将五价钒离子还原为三价钒离子即可。

2）降水

向步骤1)中还原的沉钒废水中加入氨水，控制pH值为8～9，使废水中大部分重金属离子以氢氧化物形式析出，分离后得到钒铬固渣和上清液；钒铬固渣作为冶炼铬铁或提取铬的原料。

3）过滤

将步骤2)中沉降分离得到的上清液经过花岗岩水池过滤，去除废水中的大颗粒悬浮物；花岗岩水池过滤速度可为10m3/h。

4）活性炭吸附

将步骤3)过滤得到的废水经过活性炭吸附，进一步去除废水中残存的固体悬浮物及重金属，得到净化废水。

5）加热浓缩

将净化后的废水在0.08MPa负压下加热至90～95℃，使溶液煮沸并浓缩，得到含有部分晶体的浓缩液。

6）结晶分离

将含有部分晶体的浓缩液引入真空结晶容器，降温至62～65℃，控制真空压力为0.，结晶，离心得到硫酸钠晶体和一次结晶母液；将一次结晶母液进一步降温，温度为42～50℃，控制真空压力为0.01MPa，进行二次结晶，再离心得到硫酸铵晶体和二次结晶母液。

7）反渗透海水淡化

二次结晶母液经反渗透膜脱盐得到透析液和透析液浓缩液，透析液收集于再生水槽作为沉钒浸出工段用水；反渗透膜脱盐得到的透析液浓缩液排入沉钒加盐工段卤水池作为卤水使用，减少氯化钠的加入量。

本发明的有益效果是：对沉钒废水进行深度处理，在处理沉钒废水的同时充分利用废水中的高浓度钠盐，使废水得到再生循环利用。本发明简单易用，设备要求低，操作方便，成本低，不产生二次污染。经透析回收的含高浓度钠盐废水可排入沉钒制盐工段盐水池，作为制盐制球盐水回用。再生回用水可作为浸出工段钒浸出水循环回用到生产过程中，既可提高资源利用率，又可彻底解决废水排放带来的环境污染问题，实现废水污染物零排放，提高经济效益。 本发明的沉钒废水处理方法，沉钒废水在整个处理系统中呈线性进行，从沉钒废水输入到分离处理整个过程均为单向流动，不仅可以避免废水对环境的污染，而且可以对沉钒废水中的有价值的钒铬固渣、铵盐和钠盐进行回收再利用，既可以降低原材料的消耗，又可以保证五氧化二钒的产品质量。

详细方法

以上系统地描述了本发明的优选实施例，但本发明并不局限于上述实施例中的具体细节，在本发明的技术构思的范围内，可以对本发明的技术方案做出各种简单的修改，这些简单的修改均落入本发明的保护范围。

一种沉钒废水处理及资源化利用的方法，包括以下步骤：

1）恢复

向100L五氧化二钒生产过程中产生的沉钒废水（按重量百分比浓度：V5+0.014%、Cr6+0.053%、SO42-7.75%、Na+2.32%、NH4+1.104%、Fe2+0.104%、Fe3+0.072%、Mn2+0.002%、Al3+0.005%、SiO32-0.016%、PO43-0.001%，pH值3.1）中加入80%硫酸，调节pH值至2.0，混合均匀后加入硫化钠进行还原，废水中的六价铬还原为三价铬，五价钒离子还原为三价钒离子； 还原剂的用量为本领域常规用量，只要能将六价铬离子全部或大部分还原为三价铬离子、将五价钒离子还原为三价钒离子即可。

2）降水

向步骤1)中还原的沉钒废水中加入氨水，控制pH值为8.5，使废水中大部分重金属离子以氢氧化物形式析出，分离后得到钒铬固渣和上清液；钒铬固渣作为冶炼铬铁或提取铬的原料。

3）过滤

将步骤2)中沉降分离得到的上清液经过花岗岩水池过滤，去除废水中的大颗粒悬浮物；花岗岩水池过滤速度可为10m3/h。

4）活性炭吸附

将步骤3)过滤得到的废水经过活性炭吸附，进一步去除废水中残存的固体悬浮物及重金属，得到净化废水。

5）加热浓缩

将净化后的废水在0.08MPa负压下加热至90～95℃，使溶液煮沸并浓缩，得到含有部分晶体的浓缩液。

6）结晶分离

将含有部分晶体的浓缩液引入真空结晶容器中，降温至62℃，控制真空压力0.5MPa结晶，离心得到硫酸钠晶体和一次结晶母液；将一次结晶母液进一步降温，在42℃、控制真空压力0.01MPa条件下进行二次结晶，再离心得到硫酸铵晶体和二次结晶母液。

7）反渗透海水淡化

二次结晶母液经反渗透膜脱盐得到透析液和透析液浓缩液，透析液收集于再生水槽作为沉钒浸出工段用水；反渗透膜脱盐得到的透析液浓缩液排入沉钒加盐工段卤水池作为卤水使用，减少氯化钠的加入量。