[发明专利]含钒废水零排放工艺及其专用装置

说明书

技术领域

本发明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及其专用装置。

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。

发明内容

本发明就是针对上述现有技术缺陷，研发出含钒废水零排放工艺及其专用装置，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，本发明提供一种含钒废水零排放工艺，其特征在于，它包括以下几个步骤：

(1)含钒废水进行还原反应，得到出水；

(2)将步骤(1)中的出水，进行中和反应，得到出水；

(3)将步骤(2)中的出水进行脱氨反应，得到出水；

(4)将步骤(3)中的出水进行深度氧化处理，得到氧化出水；

(5)将步骤(4)中的氧化出水进行浓缩分离，得到浓水与产水；

(6)将步骤(5)中的产水进行浓缩分离，得到浓水一与产水一；

将步骤(5)中的浓水进一步浓缩分离，得到浓水二与产水二；

(7)将步骤(6)中浓水一进行蒸发结晶，得到NaCl盐；

将步骤(6)中浓水二进行蒸发结晶，得到Na₂SO₄盐。

进一步，所述步骤(1)中的还原反应是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⁺)，同时将废水中的六价铬(Cr⁶⁺)还原成三价铬(Cr³⁺)。

进一步，所述步骤(2)的中和反应是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，沉淀以污泥形式进入污泥处理系统。