高濃度含釩堿廢水化學(xué)法處理技術(shù)
釩廢水處理包括釩鉻的處理、氨鈉鹽回收和廢水回收。采用多效蒸發(fā)回收氨和鈉。對部分釩廠(chǎng)含釩廢水進(jìn)行了釩鉻和銨鹽的脫除。氨氮的間接排放很低,但不允許水循環(huán)。
1、含釩廢水的來(lái)源與排放標準
含釩的廢水主要來(lái)自釩和鈦礦的提取和處理。此外,釩廢水是在相關(guān)企業(yè)的生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的,如釩提取工廠(chǎng)、染料廠(chǎng)、硫酸工廠(chǎng)和化工廠(chǎng)。
目前,釩主要來(lái)自與釩有關(guān)的礦物,如釩磁鐵礦、含釩礦渣、石煤和含釩催化劑。無(wú)論用于提取釩的方法是什么,它都是浸出的、洗滌和排渣過(guò)程中都會(huì )產(chǎn)生大量的釩廢水。
含釩廢水中的釩化合物大多是劇毒高釩離子。此外,從釩提取中提取的釩的質(zhì)量分數、殘留物和其他物質(zhì)可以達到13-15%。固體廢物處理不當,可能會(huì )重新滲透到自然環(huán)境中,導致釩污染。
工業(yè)生產(chǎn)中的釩廢水基本可以分為兩大類(lèi)型:第一是pH數值接近2的工業(yè)釩廢水,第二則是pH值接近10的工業(yè)釩廢水。其中,含釩的工業(yè)廢水,pH值接近2,主要以VO2+陽(yáng)離子的形式存在。pH值接近10的堿性廢水主要由Na3VO4組成,主要由V2O3或V2O5堿性溶液產(chǎn)生。
關(guān)于含有釩的廢水的排放,我國對其制定了非常嚴格的管理監督標準,并且定義了人們的日常飲用水中,含釩量的最高數值。
工業(yè)釩污染物排放標準(gb26452-2011)同樣規定了工業(yè)釩廢水排放的具體標準:即現有企業(yè)的釩排放限值不可超過(guò)2mg/L;而新企業(yè)的釩排放最高限值為1mg/L;并且,對于應用特定水污染排放限值的企業(yè),釩的排放限值為0.3mg/L。
2、在廢水中回收氨、鈉和水
2.1 蒸發(fā)處理釩廢水的多效處理
含釩廢水在經(jīng)過(guò)一系列除釩鉻流程后,仍含有大量的Na+、SO42-、NH4+和微量的Ca2+、Fe2+、Mg2+離子,這些離子在水中遠未飽和,硫酸鈉可通過(guò)蒸發(fā)結晶。硫酸鈉的結晶是通過(guò)多效蒸發(fā)實(shí)現的。
2017年,某釩廠(chǎng)采用四效蒸發(fā)法從廢水中回收鈉鹽。氣體的混合物起熱源的作用。采用四效蒸發(fā)濃縮系統回收混合鹽結晶。
在這個(gè)過(guò)程中,廢水可以集中,集中一定厚漿濃度和排放到結晶池,冷卻結晶硫酸鈉,硫酸銨鹽,混合蒸汽冷凝水重用浸出系統,熱空氣直接從煙囪排向大氣中熱量交換,實(shí)現廢水零排放。但鉻釩廢水除含有大量硫酸鈉、硫酸銨和少量的氯,蒸發(fā)和濃度,通過(guò)高溫腐蝕,蒸發(fā)器的使用壽命短,故障率高,水資源短缺,同時(shí)蒸發(fā)回收冷凝水包含300-1000mg/L的氨氣,回收浸出過(guò)程中,大部分的氨溢出是由于堿性環(huán)境,現場(chǎng)工作環(huán)境十分惡劣,硫酸銨在雙鹽組成中占1-43%,硫酸鈉的硫酸銨組成從30%到95%不等,不銷(xiāo)售,成為固體廢物。
2018年5月,將污水處理四效蒸發(fā)系統被氨脫氣取代,氨被硫酸硫酸銨吸附在沉淀系統中。脫氣后廢水中的氨含量不得超過(guò)40mg/L,酸度調整為7-8?;罔F冶煉爐渣沖洗系統,但大量的鈉鹽沒(méi)有回收利用,且廢水利用率低。
廢水中的銨和鈉鹽可以單獨回收。有代表性的方法是吹氣法、化學(xué)沉淀法、電滲析法等。蒸發(fā)熱源主要用于處理連續鍋爐蒸汽和低濃度材料的廢水。并且,在其蒸發(fā)過(guò)程中,仍然需要大量的蒸汽,而傳統的二次蒸發(fā)蒸汽加熱(冷卻)卻需要大量的冷卻水來(lái)完成。
2.2 多效蒸發(fā)系統廣泛應用于制藥廢水處理行業(yè),但含釩工業(yè)廢水處理存在諸多不足
MVR蒸發(fā)技術(shù)具有清潔、環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)、節能和高效訪(fǎng)問(wèn)釩產(chǎn)業(yè)的愿景,早在2018年介紹了機械蒸汽壓縮技術(shù)在高氨氮廢水處理中的應用,兩塔汽提蒸汽雙效提到MVR剝離效果比較計算,40m3/h高氨氮廢水,MVR脫氨技術(shù)的運行成本約為33%,脫氨技術(shù)為58%;此外,通過(guò)MVR剝離去除氨粉塵技術(shù)的使用減少了精餾的數量和循環(huán)冷卻水的需求。
總而言之,雖然初期投資較高,但MVR蒸發(fā)工藝是處理含氯化鈉和硫酸釩廢水最成熟、穩定、高效的工藝。不僅操作成本低,而且可以實(shí)現復合鹽的分離。(來(lái)源:河鋼承德釩鈦新材料有限公司釩鈦事業(yè)部)
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