CN207361980U - 含钒废水零排放工艺的专用装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种含钒废水零排放工艺的专用装置,是将含钒废水进行还原反应、中和反应、氨吹脱、深度氧化、纳滤A、反渗透、纳滤B、蒸发结晶A和蒸发结晶B的处理过程,最终分别得到NaCl盐、Na2SO4盐和杂盐,同时得到副产物硫酸铵,硫酸铵可作为农业铵肥进行资源化利用,并且系统中产生的冷凝水和反渗透产水均可回用,节约了水资源,实现了含钒废水的零排放。
Description
技术领域
本实用新型属于废水处理技术领域,具体讲就是涉及含钒废水零排放工艺的专用装置。
背景技术
钒是一种重要的合金元素,主要用于钢铁工业。目前,主要从石煤、钒渣等原料中提取钒,大多采用钠化焙烧及钙化焙烧与湿法联合提取工艺,但无论采用哪种方法提取钒,其生产的废水和废渣中都会含有一定浓度的高价态钒,而且因原料中含有较多的有毒物质,如石煤矿中常含有铬、砷、汞、铅、镉等,这些有毒物质最终会随冶炼工艺进入废水中,因此含钒废水的污染物种类多、毒性大;同时,含钒废水中的钒主要以+5价形式存在,而在各种价态的钒离子中,+5价钒的毒性最大,若不加以有效处理,将对环境造成巨大威胁。面临严峻的环境问题,国家在2011年制订了《钒工业污染物排放标准》(GB26452-2011),并规定自2013年1月1日起,现有企业和新建企业都必须严格按照标准执行,即排放水中总钒浓度限值为1.0mg/LL(V2O5或V2O3),且处理后的废水也必须尽量回用,因此,制钒企业迫切需要实现含钒废水零排放。
含钒废水成分极其复杂,不仅含有钒、铬、镉、锌等多种重金属,而且含有高盐度和高氨氮。目前,国内外治理含钒废水的方法有:化学沉淀法、离子交换法、萃取法、电解法、吸附法及生物法。其中,化学沉淀法适用于任何含钒酸、碱性废水,工艺流程简单、操作方便,处理效果显著,但现有技术的药剂投加量大,处理效率低,难以实现零排放。离子交换法可回收钒产品,选择性好,处理效果也比较稳定,但其缺点是离子交换树脂用量较大,再生频繁,处理成本高。萃取法可回收钒产品,选择性好,分离效率高,但流程复杂,不易控制、能耗大,成本高。电解法处理效果好,无二次污染,但只适用高浓度含钒废水的处理,能耗大,设备投资成本高。吸附法只适用于低浓度含钒废水,吸附效率低,改性吸附材料难再生。生物法适用于低盐度废水的处理,而对于高盐度、高氨氮的含钒废水,微生物生长受到抑制,处理效率低。
由此可知,含钒废水具有多种重金属、高盐度、高氨氮可生化性差的特点,使得上述处理工艺的处理效果有限,很难实现零排放的要求,亟待需要开发一种新技术实现废水零排放,从而促进制钒企业的发展。
实用新型内容
本实用新型就是针对上述现有技术缺陷,研发出含钒废水零排放工艺的专用装置,该工艺既可实现回收NaCl盐和Na2SO4盐,同时还可得到副产物硫酸铵、杂盐、冷凝水及反渗透产水,其中,硫酸铵、杂盐可以资源化利用,冷凝水与反渗透产水可回用,另外,工艺中产生的污泥经过无害化处理后外运,因此,整个工艺实现了废水零排放,减少了含钒废水对环境的污染,具有明显的经济效益与社会效益。
技术方案
为了实现上述技术目的,本实用新型提供一种含钒废水零排放工艺的专用装置,其特征在于:它主包括还原反应池、中和反应池、脱氨单元、氧化反应器、纳滤A单元、反渗透单元、蒸发结晶A单元、纳滤B单元、蒸发结晶B单元。
所述调节池与还原反应池连接,连接管路上装有第一进水泵。还原反应池的输出端与中和反应池连接,中和反应池的输出端与脱氨单元连接,中和反应池的污泥输出端与污泥处理系统连接。脱氨单元的出水输出端与氧化反应器连接。氧化反应器的输出端与中间水池连接,中间水池与纳滤A单元连接,连接管路上装有第二进水泵。纳滤A单元的产水输出端连接反渗透单元,反渗透单元的产水输出端连接产水池,浓水输出端与蒸发结晶A单元连接,纳滤A单元的浓水输出端与纳滤B单元连接。蒸发结晶A单元的结晶盐输出端连接氯化钠回收装置,冷凝水输出端连接第一储水池。纳滤B单元的浓水输出端与蒸发结晶B单元连接,纳滤B单元的产水输出端返回连接中间水池,蒸发结晶B单元的结晶盐输出端连接硫酸钠回收装置,冷凝水输出端连接第二储水池。
进一步,所述脱氮单元分为预反应区与脱氨塔,预反应区中设有搅拌机,脱氨塔的空气进口端与鼓风机连接,脱氨塔的氨气出口端与硫酸吸收装置连接。
进一步,所述还原反应池与中和反应池中也均设有搅拌机。
进一步,所述蒸发结晶A单元与蒸发结晶B单元的母液输出端连接干燥器,干燥器的输出端连接杂盐回收装置。
有益效果
本实用新型设计的一种含钒废水零排放工艺的专用装置,该装置既可实现回收NaCl盐和Na2SO4盐,同时还可得到副产物硫酸铵与杂盐,冷凝水与反渗透产水,硫酸铵可作为铵肥资源化利用,杂盐可资源化利用,冷凝水与产水均可回用;另外,工艺中产生的污泥经过无害化处理后外运,因此,整个工艺实现了废水零排放,减少了含钒废水对环境的污染,具有明显的经济效益与社会效益。
附图说明
附图1是本实用新型实施例的工艺流程图。
附图2是本实用新型实施例的专用装置连接关系示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例,对本实用新型做详细说明。
实施例
如附图2所示,含钒废水零排放工艺的专用装置,其特征在于:它主要包括还原反应池1、中和反应池2、脱氨单元3、氧化反应器4、纳滤A单元5、反渗透单元6、蒸发结晶A单元7、纳滤B单元8、蒸发结晶B单元9。
所述调节池10与还原反应池1连接,连接管路上装有第一进水泵11。还原反应池1的输出端与中和反应池2连接,中和反应池2的输出端与脱氨单元3连接,中和反应池2的污泥输出端与污泥处理系统24连接。脱氨单元3的出水输出端与氧化反应器4连接。氧化反应器4的输出端与中间水池15连接,中间水池15与纳滤A单元5连接,连接管路上装有第二进水泵16。纳滤A单元5的产水输出端连接反渗透单元6,反渗透单元6的产水输出端连接产水池19,浓水输出端与蒸发结晶A单元7连接,纳滤A单元5的浓水输出端与纳滤B单元8连接。蒸发结晶A单元7的结晶盐输出端连接氯化钠回收装置17,冷凝水输出端连接第一储水池18。纳滤B单元8的浓水输出端与蒸发结晶B单元9连接,纳滤B单元8的产水输出端返回连接中间水池15,蒸发结晶B单元9的结晶盐输出端连接硫酸钠回收装置22,冷凝水输出端连接第二储水池23。
所述脱氮单元3分为预反应区与脱氨塔,预反应区中设有搅拌机12,脱氨塔的空气进口端与鼓风机14连接,脱氨塔的氨气出口端与硫酸吸收装置13连接。
所述还原反应池1与中和反应池2中也均设有搅拌机12。
所述蒸发结晶A单元7与蒸发结晶B单元9的母液输出端连接干燥器20,干燥器20的输出端连接杂盐回收装置21。
如附图1所示,利用上述装置进行含钒废水零排放的工艺,它包括以下几个步骤:
第一步,含钒废水泵入还原反应系统,向废水中投加硫酸亚铁,充分反应20~60min,使水中的五价钒(V5+)还原成四价钒(V4+)和三价钒(V3+),同时使六价铬(Cr6+)还原为三价铬(Cr3+)。
第二步,将第一步中的出水送入中和反应系统,向废水中投加石灰或石灰乳或氢氧化钠,调节废水的pH至8.5~9.5之间,充分反应20~60min,从而使四价钒(V4+)和三价钒(V3+)生成钒酸铁沉淀和氢氧化铬沉淀,同时使沉淀以污泥形式进入污泥处理系统。
第三步,将第四步中的出水送入吹脱系统的预反应区,加入石灰或石灰乳或氢氧化钠,调节废水的pH大于10.5,然后加入碳酸钠去除废水中的钙(前面工艺若未用石灰或石灰乳时,此处无需加入碳酸钠除钙),得到上清液;上清液进入吹脱塔系统,控制吹脱过程中的气液比在2500~4000之间,将废水中的氨氮转化为氨气,然后通过硫酸对氨气进行吸收,最终得到硫酸钠副产物,使得出水氨氮小于100mg/L。
第四步,将第三步中的出水送入深度氧化系统,向废水中加入一定量的次氯酸钠,将废水中残余的氨氮氧化为氮气逸出系统,从而彻底去除废水中的氨氮。
第五步,将第四步中的氧化出水送入纳滤A系统,纳滤A浓缩分离过程中,控制操作压力在1~4MPa之间,将废水中的二价离子进行截留分离形成浓水,而一价离子与水分子透过膜片形成产水。
第六步,S1:将第五步中的产水送入反渗透系统,控制操作压力为2~6MPa之间,将废水中的一价盐进行浓缩,形成产水与浓水,产水进行回用;
S2:第五步中的浓水送入纳滤B系统,控制操作压力在4~8MPa之间,将废水中的二价离子进一步截留分离形成浓水,而一价离子与水分子透过膜片形成产水,产水返回至纳滤A系统循环处理。
第七步,将第六步中S1的浓水送入蒸发结晶A系统,在一定条件下进行蒸发结晶,得到NaCl盐,系统产生的冷凝水进行回用,蒸发母液送入干燥系统进行干燥得到杂盐。
S2的浓水送入蒸发结晶B系统,在一定条件下进行蒸发结晶,得到Na2SO4盐,系统产生的冷凝水进行回用,蒸发母液送入干燥系统进行干燥得到杂盐。
Claims (4)
1.含钒废水零排放工艺的专用装置,其特征在于:它包括还原反应池(1)、中和反应池(2)、脱氨单元(3)、氧化反应器(4)、纳滤A单元(5)、反渗透单元(6)、蒸发结晶A单元(7)、纳滤B单元(8)、蒸发结晶B单元(9);
调节池(10)与还原反应池(1)连接,连接管路上装有第一进水泵(11),还原反应池(1)的输出端与中和反应池(2)连接,中和反应池(2)的输出端与脱氨单元(3)连接,中和反应池(2)的污泥输出端与污泥处理系统(24)连接,脱氨单元(3)的出水输出端与氧化反应器(4)连接,氧化反应器(4)的输出端与中间水池(15)连接,中间水池(15)与纳滤A单元(5)连接,连接管路上装有第二进水泵(16),纳滤A单元(5)的产水输出端连接反渗透单元(6),反渗透单元(6)的产水输出端连接产水池(19),反渗透单元(6)的浓水输出端与蒸发结晶A单元(7)连接,纳滤A单元(5)的浓水输出端与纳滤B单元(8)连接,蒸发结晶A单元(7)的结晶盐输出端连接氯化钠回收装置(17),冷凝水输出端连接第一储水池(18),纳滤B单元(8)的浓水输出端与蒸发结晶B单元(9)连接,纳滤B单元(8)的产水输出端返回连接中间水池(15),蒸发结晶B单元(9)的结晶盐输出端连接硫酸钠回收装置(22),冷凝水输出端连接第二储水池(23)。
2.如权利要求1所述的含钒废水零排放工艺的专用装置,其特征在于:所述脱氨单元(3)分为预反应区与脱氨塔,预反应区中设有搅拌机(12),脱氨塔的空气进口端与鼓风机(14)连接,脱氨塔的氨气出口端与硫酸吸收装置(13)连接。
3.如权利要求1所述的含钒废水零排放工艺的专用装置,其特征在于:所述还原反应池(1)与中和反应池(2)中均设有搅拌机(12)。
4.如权利要求1所述的含钒废水零排放工艺的专用装置,其特征在于:所述蒸发结晶A单元(7)与蒸发结晶B单元(9)的母液输出端连接干燥器(20),干燥器(20)的输出端连接杂盐回收装置(21)。
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CN201721240580.7U CN207361980U (zh) | 2017-09-26 | 2017-09-26 | 含钒废水零排放工艺的专用装置 |
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CN115557558A (zh) * | 2022-09-27 | 2023-01-03 | 上海晶宇环境工程股份有限公司 | 沉钒废水处理方法及系统 |
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