含钒废水零排放工艺的专用装置的制作方法

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。

技术实现要素：

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。