专利名称：一种钒冶炼废水的全循环技术的制作方法
技术领域：
本发明涉及ー种利用“物理化学沉淀法+RO反滲透”处理钒冶炼废水中离子交換水的清洁エ艺，特别是一种钒冶炼废水的全循环技木，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反滲透膜处理，透析液回用至浸钒エ艺阶段，浓缩液回用至解析离子交換树脂阶段，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O. I O. 15%的钒可显著提高铸件的強度、韧度及耐磨性。五氧化ニ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齐U。钒是ー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、化工等エ业部门。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ニ钒的生产技术较多，归纳起来主要是下列四种方法高钠焙烧水浸制钒エ艺；(无钠焙烧酸浸制钒エ艺；低钠焙烧水浸制钒エ艺；钙化焙烧酸浸制钒エ艺。高钠焙烧水浸制钒エ艺是比较早期的提钒方法，因エ艺落后，废气、废水污染十分严重，五氧化ニ钒总回收率低，提钒造价高而被淘汰；无钠焙烧酸浸制钒エ艺，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，职エ劳动强度大而逐步被新エ艺所代替。目前已有多家新建钒厂采用“低钠焙烧一水浸取ー离子交換提钒”エ艺。该エ艺生产五氧化ニ钒，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。因エ艺过程中不用酸，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，加上エ艺流程短，设备造价低，投资小。操作方便，产品质量高，五氧化ニ钒纯度高达99%，五氧化ニ钒总回收率大于60%。此エ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換水和沉钒尾水。本专利是针对这种提钒エ艺中废水的处理及全循环技木。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；化学法主要有鉄屑(或硫酸亚铁)沉淀法、ニ氧化硫沉淀法、镢盐法等；物理化学法主要有离予交換法、TBP萃取法、反滲透法、电解法等；生物法主要有厌氧和好氧生物法。现在エ业上对于含钒废水处理大都采用化学沉淀法和离子交換法，其中主要包括鉄屑(或硫酸亚铁)沉淀法、ニ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；ニ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ー个严重的问题,对于废水中的高盐度和高氯离子含量无法解決，很多不能达到排放标准。本专利采用物理化学法与RO反滲透膜处理相结合，并且将各阶段处理后的水回用到提钒エ艺的其他エ艺阶段，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エ艺，并实现废水的零排放，即ー种钒冶炼废水的全循环技木。本发明的目的是这样来实现的，其方法步骤为I)将离子交換水至于沉淀池内静置6、h，待粗渣沉降；2)在室温条件下，调节提钒废水溶液pH为4. (Γ6. O,
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4-6 h ；4)还原后，向池内投加碱进行沉淀反应，f2h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反滲透膜处理，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反滲透膜处理相结合的エ艺，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エ艺阶段，做到了零排放，不仅处理了废水，而且节约了水资源和エ业用盐等。可见，本发明的エ艺采用了物理化学沉淀法和RO反滲透膜处理技术相结合的エ艺，同时将处理后的各类废水回用至钒冶炼的相关エ艺阶段。该方法操作简单方便，反应快速，又能充分节约水资源，循环利用了エ业用盐，且能回收沉淀后的重金属资源，具有广阔的应用前景。
图I是钒冶炼废水处理的エ艺流程图。
具体实施例方式以下通过实施实例进行说明湖南某提钒厂实际水样中，主要重金属离子的浓度见表I，该提钒废水呈弱碱性，pH值为6 9，废水中第一类污染物的V、Cr6+、Cd、Cr、As、Cu、NH3-N、Cl—含量较高，远远高于《钒エ业污染物排放标准》(GB26452-2011)中新建钒矿企业水污染排放限值，具体指标见表2。表I提钒尾液中的主要污染物成分
权利要求
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I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.经初步沉淀后的提钒废水，调节pH至4 7，再投加FeCl2或FeSO4,使高毒性的Cr5+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NaOH进行沉淀反应，O. 5 Ih后加入PAM使沉淀更充分且产生硕大的矾花，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I. OMpa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；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即12%，然后回用至离子交换树脂解析工艺段。
4.根据权利要求I所述的一种钒冶炼废水的全循环技术，其特征在于，低钠焙烧一水浸取一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。
全文摘要
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，还可以回收金属资源。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。
文档编号C02F9/04GK102826677SQ20121019797
公开日2012年12月19日 申请日期2012年6月15日 优先权日2012年6月15日
发明者杨春平, 罗锺兵, 曾光明, 罗胜联, 吕黎, 郭俊元, 何慧军, 李长玲, 罗圣熙, 骆其超 申请人:湖南大学