三氧化二釩廢水處理設(shè)計(jì)

 　　采用氧化還原--中和法處理三氧化二釩廢水，還原劑采用FeSO4，中和劑采用石灰乳。處理后水質(zhì)達(dá)到國(guó)家廢水排放標(biāo)準(zhǔn)。該工藝流程簡(jiǎn)單，設(shè)備效率高，具有較好的環(huán)境經(jīng)濟(jì)效益。

　　為了充分利用釩資源，提高公司的經(jīng)濟(jì)效益和出口創(chuàng)匯能力，由我院承擔(dān)設(shè)計(jì)的攀鋼攀宏公司三氧化二釩及高釩鐵車間生產(chǎn)線，于1998年7月建成投產(chǎn)。設(shè)計(jì)年產(chǎn)V2O32500t、高釩鐵2000t。在V2O3生產(chǎn)過(guò)程中，產(chǎn)生大量含釩含鉻酸性廢水。

　　1 廢水性質(zhì)及成分

　　由V2O3車間沉淀工段排出的酸性廢水中含有V5+：100-120mg/L，Cr6+：100-250mg/L，Na2SO4：42-57g/L，廢水的PH值1.8-2.5，溫度70-80℃，廢水最大流量約為35m3/h。

　　V2O3廢水處理排水水質(zhì)執(zhí)行國(guó)家《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 8978-1996)中一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。

　　2 廢水處理工藝

　　目前國(guó)內(nèi)外對(duì)含釩含鉻酸性廢水的處理[1-2]，一般采用以下兩種工藝：其一，主要以回收廢水中的釩為目的的離子交換工藝，回收后的母液中，含有大量的鉻和硫酸鈉等成分，廢液需再次處理石則廢液排放會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染;其二，以處理達(dá)標(biāo)排放為目的的還原、中和工藝。對(duì)于還原、中和工藝：德國(guó)魯奇公司采用硫酸亞鐵還原一氫氧化鈉中和法，德國(guó)蒂森公司采用SO2還原-碳酸鈉中和法，意大利艾姆科公司采用硫酸亞鐵還原-石灰中和法。

　　結(jié)合攀鋼生產(chǎn)實(shí)際，經(jīng)綜合分析比較，三氧化二釩車間廢水處理系統(tǒng)采用硫酸亞鐵還原-石灰中和法。V2O3廢水處理站由調(diào)節(jié)池、廢水泵房、還原槽、中和槽、濃縮沉淀池、過(guò)濾器、壓濾間、化驗(yàn)室、石灰乳制備系統(tǒng)等部分組成。

　　2.1 廢水貯存

　　由車間沉淀工段排出的酸性廢水，其流量和水質(zhì)是不均勻的，需經(jīng)調(diào)節(jié)池(均化池)調(diào)節(jié)，廢水停留時(shí)間約15h。調(diào)節(jié)池總尺寸為16.5m×4.5m×2.5m，有效容積350m3，共分2格，采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，池內(nèi)壁作玻璃鋼防腐處理。

　　2.2 廢水的還原

　　還原槽2座，并聯(lián)運(yùn)行，還原槽規(guī)格：Φ：1200mm、H：1500mm，鋼質(zhì)內(nèi)襯氯丁橡膠。廢水由調(diào)節(jié)池送入還原槽進(jìn)行還原處理，還原槽采用中心進(jìn)水周邊出水，每座還原槽內(nèi)廢水停留時(shí)間約30min。硫酸亞鐵經(jīng)電動(dòng)攪拌槽配制成濃度為20%的溶液，重力投加到還原槽，將V5+還原為小V4+，Cr6+還原為Cr3+。還原槽設(shè)有PH值測(cè)量顯示器，通過(guò)流量調(diào)節(jié)閥自動(dòng)控制硫酸亞鐵溶液投加量，硫酸亞鐵用量約120kg/L。為使還原反應(yīng)充分進(jìn)行，還原槽出口廢水PH值應(yīng)控制在2.6-3.1之間，該還原過(guò)程的主要反應(yīng)為：

　　VO2++Fe2+++2H+→VO2++Fe3++H2O

　　VO2++2Fe2++4H+→V3++2Fe3++2H2O

　　Cr2O72-+6Fe2++14H+→2Cr3++6Fe3++7H2O

　　2.3 廢水的中和

　　中和槽2座，串聯(lián)運(yùn)行，每座中和槽內(nèi)廢水停留時(shí)間約15min。中和糟規(guī)格：Φ：2600mm，H：2500mm，鋼質(zhì)內(nèi)襯氯丁橡膠。為防止懸浮物沉淀，每座中和槽均設(shè)有電動(dòng)攪拌機(jī)。經(jīng)還原后的廢水重力流入1號(hào)和2號(hào)中和槽，在兩個(gè)中和槽中投加濃度為10%的石灰乳進(jìn)行中和反應(yīng)，使廢水中的Cr3+生成氫氧化鉻沉淀，釩生成難溶性鈣鹽沉淀，中和槽設(shè)有pH值測(cè)量顯示器，通過(guò)流量調(diào)節(jié)閥自動(dòng)控制石灰乳投加量。1號(hào)中和糟石灰乳投加量約為1600-2500kg/h上，2號(hào)中和槽石灰乳投加量約為400-500kg/h。

　　為使廢水中的Cr6+、V5+能充分去除，保證廢水達(dá)標(biāo)排放，借鑒德國(guó)有關(guān)廢水處理經(jīng)驗(yàn)，V2O3廢水處理采用石灰乳兩段中和工藝，玉號(hào)中和糟出口廢水PH值控制在7.5-8.5之間，2號(hào)中和槽出口廢水PH值控制在8-9之間。該中和過(guò)程的主要反應(yīng)為：

　　Cr3++3OH-→Cr(OH)3↓

　　Fe3++3OH-→Fe(OH)3↓

　　V3++Ca2++SO42-+nH2O→絡(luò)合物↓

　　2.4 廢水的濃縮沉淀及過(guò)濾

　　濃縮沉淀池2座，并聯(lián)運(yùn)行，每座尺寸為Φ：9000mm，H：3000mm，濃縮刮泥機(jī)NZ-9型2臺(tái)。經(jīng)中和后的廢水重力流人濃縮沉淀池進(jìn)行濃縮澄清，廢水中的釩、鉻和鐵的氫氧化物以及硫酸鈣等沉淀物被濃縮沉入池底，濃縮沉淀的污泥排人濃縮池下的泥漿槽內(nèi)，經(jīng)泥漿泵送至壓濾間進(jìn)行壓濾脫水。濃縮沉淀池澄清水送過(guò)濾器進(jìn)行過(guò)濾處理，過(guò)濾器采用SAF-A型自清洗過(guò)濾器，1臺(tái)，Q=50m3/h，過(guò)濾精度0.1mm。濾后水經(jīng)檢測(cè)達(dá)到國(guó)家有關(guān)排放標(biāo)準(zhǔn)后排放。

　　2.5 污泥處理

　　壓濾間內(nèi)設(shè) XAJZ60/1000型廂式壓濾機(jī)3臺(tái)，2用1備，同時(shí)預(yù)留1臺(tái)廂式壓濾機(jī)位置。壓濾機(jī)每天產(chǎn)泥餅(含水率50%左右)約24t，由于泥餅用;濾液返回濃縮池重新處理。

　　2.6 石灰乳制備

　　石灰干粉由專用罐車運(yùn)送至干粉儲(chǔ)罐內(nèi)貯存，通過(guò)給料機(jī)定量將石灰粉送人石灰漿槽加水制成濃度為20%左右的石灰漿，再用泵將石灰漿提升至石灰乳槽，加水機(jī)械攪拌配制成濃度為10%左右的石灰乳，再用泵送至中和槽。石灰用量(以CaO純度70%計(jì))約為320kg/h。

　　3 廢水處理運(yùn)行情況

　　V2O3廢水處理站自運(yùn)行以來(lái)，基本達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，V2O3車間廢水處理站廢水排放水質(zhì)：pH值、Cr6+及總釩(V)、懸浮物(SS)均完全滿足國(guó)家有關(guān)廢水排放標(biāo)準(zhǔn)，詳見(jiàn)表1。

　　表1 廢水水質(zhì)排放標(biāo)準(zhǔn)

　　項(xiàng)目 pH

　　懸浮物/(mg.L-1) Cr6+/(mg.L-1) 釩(V)/(mg.L-1)

　　廢水水質(zhì) 7-9 50-60

　　<0.1 <0.1

　　排放標(biāo)準(zhǔn) 6-9

　　70 0.5 1.0

　　4 結(jié)束語(yǔ)

　　硫酸亞鐵還原一石灰中和法處理V2O3含釩、含鉻酸性廢水是可行的，其運(yùn)行效果穩(wěn)定，出水水質(zhì)良好。還原、中和反應(yīng)是V2O3廢水處理工藝的核心，設(shè)計(jì)通過(guò)pH值自動(dòng)監(jiān)測(cè)石灰乳、硫酸亞鐵投加量自動(dòng)控制以及石灰乳兩段中和等方式，保證了廢水水質(zhì)達(dá)標(biāo)排放。經(jīng)生產(chǎn)實(shí)踐證明，該工藝流程簡(jiǎn)單，設(shè)備自動(dòng)化程度較高，既可有效去除污染物，又能實(shí)現(xiàn)廢水中釩資源的回收利用，具有良好的環(huán)境經(jīng)濟(jì)效益。