CN101759313B - 一种石煤提钒高盐度富重金属废水的资源化处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明具体涉及一种石煤提钒高盐度富重金属废水的资源化处理方法。其技术方案是：(1)利用饱和石灰乳将该废水的pH值调至10，再按该废水钙离子物质的量的1.3～1.4倍加入Na2CO3，搅拌8～10min，然后加入120～150mg/L的PAC，搅拌1～2min后加入0.3～0.4mg/L的PAM，搅拌8～10min后自由沉降15～20min得底泥和上清液；(2)底泥压滤的滤饼用作建筑掺合料；(3)压滤后的滤液和自由沉降后的上清液合并后利用电渗析进行脱盐处理，所产生的淡水回用于石煤提钒工艺；(4)电渗析产生的浓水利用蒸发器进行处理，产生的冷凝水和工业盐也回用于石煤提钒工艺。该方法具有处理成本低、效率高、工艺适应性强等特点，可以实现废水的零排放和资源化利用。

Description

一种石煤提钒高盐度富重金属废水的资源化处理方法
技术领域
本发明属于废水处理和资源循环利用技术领域，具体涉及一种石煤提钒高盐度富重金属废水的资源化处理方法。
背景技术
石煤是我国特有的一种含钒资源，因此石煤提钒是我国获取钒的一个重要途径。但石煤提钒过程会产生大量的高盐度富重金属废水(舒型武石煤提钒工艺及废物治理综述《钢铁技术》2007，1：47-50)，必须对其进行去除重金属和脱盐处理以实现废水的循环利用。
随着我国冶金、化工等工业的快速发展，大量这种高盐度富重金属废水对环境的危害越来越严重(梅光泉重金属废水的危害及治理《微量元素与健康研究》2004，21：54-56)。由于重金属离子对生态环境的危害显而易见，再加上国家对重金属排放浓度有明确的规定(《污水综合排放标准》GB 8978-1996)，因此人们只注重对废水中重金属元素的治理，而忽略了高盐度水体对生态环境的危害。高盐度、高矿化度水体能加速电化学反应，严重腐蚀、损害生产设备。高盐度废水如排入农田，可造成土地盐渍化、土壤板结和农作物烂死，给当地生态环境和居民的健康带来严重的影响。因此，对该类水体进行综合处理，实现该类水体的无害排放和综合利用是当前环保领域急需解决的问题之一。
目前对含盐废水的处理技术主要可分为生物法、膜法和蒸馏法等几大类。生物法主要利用耐盐的微生物活性污泥对废水中的COD进行降解处理，但无法除去废水中的无机盐类(王基成等驯化耐盐活性污泥处理高盐度工业废水《中国给水排水》2007，23：83-86)，同时盐度稍高时还会造成污泥的灭活。膜法包括反渗透、电渗析和纳滤，单一的膜法技术存在对进水要求较高、前处理工艺和设备复杂(潘献辉等反渗透海水淡化膜法预处理技术研究进展《工业水处理》2007，27：13-15)、膜易结垢(赵广英等反渗透膜的污染分析及其清洗《工业水处理》2000，20：25-27；)、会产生二次高盐度废水(赵世刚等反渗透浓水回收利用的探讨《工业用水与废水》2005，36：58-59)等缺点，目前主要用于海水淡化和沿海工厂锅炉用水和循环冷却水的软化等领域。蒸馏法包括多效蒸发和多级闪蒸等。普通的蒸馏法则存在能耗高、管路易结垢等缺点，目前多用于能源丰富国家或地区的海水淡化(高从增《海水淡化及海水与苦咸水利用发展建议》高等教育出版社2007)。
发明内容
本发明旨在克服已有的技术缺陷，提供一种具有处理成本低、效率高、工艺适应性强的可以实现石煤提钒高盐度富重金属废水零排放和资源循环利用的处理方法。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
(1)将石煤提钒高盐度富重金属废水进行分步处理：
步骤一，在石煤提钒高盐度富重金属废水中加入饱和石灰乳，将其pH值调至10，搅拌15～20min；
步骤二，在步骤一处理后的石煤提钒高盐度富重金属废水中加入Na2CO3，Na2CO3的加入量为步骤一处理后的石煤提钒高盐度富重金属废水中钙离子物质的量的1.3～1.4倍，搅拌8～10min；
步骤三，在每升步骤二处理后的石煤提钒高盐度富重金属废水中加入120～150mg的聚合氯化铝，搅拌1～2min；
步骤四，在每升步骤三处理后的石煤提钒高盐度富重金属废水中加入0.3～0.4mg的聚丙烯酰胺，搅拌8～10min，然后自由沉降15～20min，得底泥和上清液。
(2)将(1)中步骤四所得的底泥经压滤后得到滤液和滤饼，滤饼用作建筑掺合料。
(3)将(2)所得的滤液和(1)中步骤四所得的上清液合并后进行电渗析脱盐处理，得淡水和浓水，淡水回用于石煤提钒工艺。
(4)将(3)所得的浓水采用四效低温板式蒸发器进行蒸发，得冷凝水和工业盐，冷凝水和工业盐分别回用于石煤提钒工艺。
所述的电渗析为三级串联电渗析，第一级电渗析的电流密度为450～500A/m2，第二级电渗析的电流密度为500～550A/m2，第三级电渗析的电流密度为550～600A/m2；
所述的石煤提钒高盐度富重金属废水总盐度为28000～33000mg/L，其中：Na+为9000～11000mg/L，Cl-为11000～13000mg/L，SO4 2-为5000～7000mg/L，Ca2+为500～700mg/L，Mg2+为100～300mg/L，SS(固体悬浮物)为600～800mg/L；石煤提钒高盐度富重金属废水的主要重金属离子的含量是：Zn2+为60～80mg/L，Fe2+为40～60mg/L，Cu2+为20～40mg/L，Mn2+为1～5mg/L。
由于采用上述技术方案，本发明无需砂滤等设备；采用饱和石灰乳和沉降法除去重金属离子和SS(固体悬浮物)，自由沉降后的底泥经压滤后可用作建筑掺合料，最后采用电渗析和蒸发对滤液和自由沉降后的上清液进行脱盐处理。实现了废水的零排放和资源化利用。以石煤提钒厂每天产生1000吨石煤提钒高盐度富重金属废水计，采用本发明后每天可回收约1000吨工业用水，回收30～32吨工业盐；综合计算，处理成本低于10元/吨。
因此，本发明具有处理成本低、效率高的特点。其工艺不仅适应石煤提钒高盐度富重金属废水的零排放和资源化处理，对于其它高盐度富重金属废水也同样适用。。
附图说明
图1为本发明的一种工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的描述，并非对保护范围的限制：
本具体实施方式进行资源化处理的石煤提钒高盐度富重金属废水：总盐度为28000～33000mg/L；其中：Na+为9000～11000mg/L，Cl-为11000～13000mg/L，SO4 2-为5000～7000mg/L，Ca2+为500～700mg/L，Mg2+为100～300mg/L，SS(固体悬浮物)为600～800mg/L；主要重金属离子的含量是：Zn2+为60～80mg/L，Fe2+为40～60mg/L，Cu2+为20～40mg/L，Mn2+为1～5mg/L。
实施例1
一种石煤提钒高盐度富重金属废水的资源化处理方法，其处理工艺如图1所示：
(1)先将石煤提钒高盐度富重金属废水进行分步处理：
步骤一，在石煤提钒高盐度富重金属废水中加入饱和石灰乳，将其pH值调至10，搅拌15～18min；
步骤二，在步骤一处理后的石煤提钒高盐度富重金属废水中加入Na2CO3，Na2CO3的加入量为步骤一处理后的石煤提钒高盐度富重金属废水中钙离子物质的量的1.3～1.35倍，搅拌8～9min；
步骤三，在每升步骤二处理后的石煤提钒高盐度富重金属废水中加入120～130mg的聚合氯化铝(PAC)，搅拌1～1.5min；
步骤四，在每升步骤三处理后的石煤提钒高盐度富重金属废水中加入0.3～0.35mg的聚丙烯酰胺(PAM)，搅拌8～9min，然后自由沉降15～18min，得底泥和上清液；
(2)将(1)中步骤四所得的底泥经压滤后得到滤液和滤饼，滤饼用作建筑掺合料；
(3)将(2)所得的滤液和(1)中步骤四所得的上清液合并后进行电渗析脱盐处理，得淡水和浓水，淡水回用于石煤提钒工艺；
(4)将(3)所得的浓水采用四效低温板式蒸发器进行蒸发，得冷凝水和工业盐，冷凝水和工业盐分别回用于石煤提钒工艺。
本实施例所述的电渗析为三级串联电渗析，浓水和淡水采用逆向流动方式，浓水和淡水的水流线速度为10～12cm/s。第一级电渗析的电流密度为450～480A/m2，第二级电渗析的电流密度为500～520A/m2，第三级电渗析的电流密度为550～580A/m2；经过电渗析处理后淡水的盐度约为1000mg/L，直接回用于石煤提钒工艺。
实施例2
一种石煤提钒高盐度富重金属废水的资源化处理方法，其处理工艺如图1所示：
(1)先将石煤提钒高盐度富重金属废水进行分步处理：
步骤一，在石煤提钒高盐度富重金属废水中加入饱和石灰乳，将其pH值调至10，搅拌18～20min；
步骤二，在步骤一处理后的石煤提钒高盐度富重金属废水中加入Na2CO3，Na2CO3的加入量为步骤一处理后的石煤提钒高盐度富重金属废水中钙离子物质的量的1.35～1.4倍，搅拌9～10min；
步骤三，在每升步骤二处理后的石煤提钒高盐度富重金属废水中加入130～150mg的聚合氯化铝(PAC)，搅拌1.5～2min；
步骤四，在每升步骤三处理后的石煤提钒高盐度富重金属废水中加入0.35～0.4mg的聚丙烯酰胺(PAM)，搅拌8～9min，然后自由沉降18～20min，得底泥和上清液；
(2)将(1)中步骤四所得的底泥经压滤后得到滤液和滤饼，滤饼用作建筑掺合料；
(3)将(2)所得的滤液和(1)中步骤四所得的上清液合并后进行电渗析脱盐处理，得淡水和浓水，淡水回用于石煤提钒工艺；
(4)将(3)所得的浓水采用四效低温板式蒸发器进行蒸发，得冷凝水和工业盐，冷凝水和工业盐分别回用于石煤提钒工艺。
本实施例所述的电渗析为三级串联电渗析，浓水和淡水采用逆向流动方式，浓水和淡水的水流线速度为12～15cm/s。第一级电渗析的电流密度为480～500A/m2，第二级电渗析的电流密度为520～550A/m2，第三级电渗析的电流密度为580～600A/m2；经过电渗析处理后淡水的盐度约为1000mg/L，直接回用于石煤提钒工艺。
本具体实施方式无需砂滤等设备；采用饱和石灰乳和沉降法除去重金属离子和SS(固体悬浮物)，自由沉降后的底泥经压滤后可用作建筑掺合料，最后采用电渗析和蒸发对滤液和自由沉降后的上清液进行脱盐处理。实现了废水的零排放和资源化利用。本具体实施方式以每天产生1000吨高盐度富重金属废水计，每天可回收约1000吨工业用水，回收30～32吨工业盐，综合计算，处理成本低于10元/吨。
因此，本发明具有处理成本低、效率高的特点，可以实现废水的零排放和资源化利用。其工艺不仅适应石煤提钒高盐度富重金属废水的资源化处理，对于其它高盐度富重金属废水也同样适用。

Claims (2)

1.一种石煤提钒高盐度富重金属废水的资源化处理方法，其特征在于：
(1)将石煤提钒高盐度富重金属废水进行分步处理：
步骤一，在石煤提钒高盐度富重金属废水中加入饱和石灰乳，将其pH值调至10，搅拌15～20min；
步骤二，在步骤一处理后的石煤提钒高盐度富重金属废水中加入Na2CO3，Na2CO3的加入量为步骤一处理后的石煤提钒高盐度富重金属废水中钙离子物质的量的1.3～1.4倍，搅拌8～10min；
步骤三，在每升步骤二处理后的石煤提钒高盐度富重金属废水中加入120～150mg的聚合氯化铝，搅拌1～2min；
步骤四，在每升步骤三处理后的石煤提钒高盐度富重金属废水中加入0.3～0.4mg的聚丙烯酰胺，搅拌8～10min，然后自由沉降15～20min，得底泥和上清液；
(2)将(1)中步骤四所得的底泥经压滤后得到滤液和滤饼，滤饼用作建筑掺合料；
(3)将(2)所得的滤液和(1)中步骤四所得的上清液合并后进行电渗析脱盐处理，得淡水和浓水，淡水回用于石煤提钒工艺；
(4)将(3)所得的浓水采用四效低温板式蒸发器进行蒸发，得冷凝水和工业盐，冷凝水和工业盐分别回用于石煤提钒工艺；
所述的石煤提钒高盐度富重金属废水的总盐度为28000～33000mg/L，其中：Na+为9000～11000mg/L，Cl-为11000～13000mg/L，SO4 2-为5000～7000mg/L，Ca2+为500～700mg/L，Mg2+为100～300mg/L，SS为600～800mg/L；石煤提钒高盐度富重金属废水的主要重金属离子的含量是：Zn2+为60～80mg/L，Fe2+为40～60mg/L，Cu2+为20～40mg/L，Mn2+为1～5mg/L。
2.根据权利要求1所述的石煤提钒高盐度富重金属废水的资源化处理方法，其特征在于所述的电渗析为三级串联电渗析，第一级电渗析的电流密度为450～500A/m2，第二级电渗析的电流密度为500～550A/m2，第三级电渗析的电流密度为550～600A/m2。
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Application publication date: 20100630

Assignee: Fande Mining Investment Co., Ltd.

Assignor: Wuhan University of Science and Technology

Contract record no.: 2013420000154

Denomination of invention: Method for recycling high-salinity heavy metal-enriched waste water from vanadium extraction from stone coal

Granted publication date: 20110727

License type: Exclusive License

Record date: 20130917

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