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行业新闻

三氧化二钒废水处理设计

关键词:污水处理

  为了充分利用钒资源,提高公司的经济效益和出口创汇能力,由我院承担设计的攀钢攀宏公司三氧化二钒及高钒铁车间生产线,于1998年7月建成投产。设计年产V2O32500t、高钒铁2000t。在V2O3生产过程中,产生大量含钒含铬酸性废水。

1 废水性质及成分

  由V2O3车间沉淀工段排出的酸性废水中含有V5+:100-120mg/L,Cr6+:100-250mg/L,Na2SO4:42-57g/L,废水的PH值1.8-2.5,温度70-80℃,废水最大流量约为35m3/h。
  V2O3废水处理排水水质执行国家《污水综合排放标准》(GB 8978-1996)中一级排放标准。

2 废水处理工艺

  目前国内外对含钒含铬酸性废水的处理[1-2],一般采用以下两种工艺:其一,主要以回收废水中的钒为目的的离子交换工艺,回收后的母液中,含有大量的铬和硫酸钠等成分,废液需再次处理石则废液排放会对环境造成污染;其二,以处理达标排放为目的的还原、中和工艺。对于还原、中和工艺:德国鲁奇公司采用硫酸亚铁还原一氢氧化钠中和法,德国蒂森公司采用SO2还原-碳酸钠中和法,意大利艾姆科公司采用硫酸亚铁还原-石灰中和法。
  结合攀钢生产实际,经综合分析比较,三氧化二钒车间废水处理系统采用硫酸亚铁还原-石灰中和法。V2O3废水处理站由调节池、废水泵房、还原槽、中和槽、浓缩沉淀池、过滤器、压滤间、化验室、石灰乳制备系统等部分组成。废水处理工艺流程见图1。

 

2.1 废水贮存
  由车间沉淀工段排出的酸性废水,其流量和水质是不均匀的,需经调节池(均化池)调节,废水停留时间约15h。调节池总尺寸为16.5m×4.5m×2.5m,有效容积350m3,共分2格,采用钢筋混凝土结构,池内壁作玻璃钢防腐处理。
2.2 废水的还原
  还原槽2座,并联运行,还原槽规格:Φ:1200mm、H:1500mm,钢质内衬氯丁橡胶。废水由调节池送入还原槽进行还原处理,还原槽采用中心进水周边出水,每座还原槽内废水停留时间约30min。硫酸亚铁经电动搅拌槽配制成浓度为20%的溶液,重力投加到还原槽,将V5+还原为小V4+,Cr6+还原为Cr3+。还原槽设有PH值测量显示器,通过流量调节阀自动控制硫酸亚铁溶液投加量,硫酸亚铁用量约120kg/L。为使还原反应充分进行,还原槽出口废水PH值应控制在2.6-3.1之间,该还原过程的主要反应为:

  VO2++Fe2+++2H+→VO2++Fe3++H2O
  VO2++2Fe2++4H+→V3++2Fe3++2H2O
  Cr2O72-+6Fe2++14H+→2Cr3++6Fe3++7H2O

2.3 废水的中和
  中和槽2座,串联运行,每座中和槽内废水停留时间约15min。中和糟规格:Φ:2600mm,H:2500mm,钢质内衬氯丁橡胶。为防止悬浮物沉淀,每座中和槽均设有电动搅拌机。经还原后的废水重力流入1号和2号中和槽,在两个中和槽中投加浓度为10%的石灰乳进行中和反应,使废水中的Cr3+生成氢氧化铬沉淀,钒生成难溶性钙盐沉淀,中和槽设有pH值测量显示器,通过流量调节阀自动控制石灰乳投加量。1号中和糟石灰乳投加量约为1600-2500kg/h上,2号中和槽石灰乳投加量约为400-500kg/h。
  为使废水中的Cr6+、V5+能充分去除,保证废水达标排放,借鉴德国有关废水处理经验,V2O3废水处理采用石灰乳两段中和工艺,玉号中和糟出口废水PH值控制在7.5-8.5之间,2号中和槽出口废水PH值控制在8-9之间。该中和过程的主要反应为:
  Cr3++3OH-→Cr(OH)3
  Fe3++3OH-→Fe(OH)3
  V3++Ca2++SO42-+nH2O→络合物↓
2.4 废水的浓缩沉淀及过滤
  浓缩沉淀池2座,并联运行,每座尺寸为Φ:9000mm,H:3000mm,浓缩刮泥机NZ-9型2台。经中和后的废水重力流人浓缩沉淀池进行浓缩澄清,废水中的钒、铬和铁的氢氧化物以及硫酸钙等沉淀物被浓缩沉入池底,浓缩沉淀的污泥排人浓缩池下的泥浆槽内,经泥浆泵送至压滤间进行压滤脱水。浓缩沉淀池澄清水送过滤器进行过滤处理,过滤器采用SAF-A型自清洗过滤器,1台,Q=50m3/h,过滤精度0.1mm。滤后水经检测达到国家有关排放标准后排放。
2.5 污泥处理
  压滤间内设 XAJZ60/1000型厢式压滤机3台,2用1备,同时预留1台厢式压滤机位置。压滤机每天产泥饼(含水率50%左右)约24t,由于泥饼用;滤液返回浓缩池重新处理。
2.6 石灰乳制备
  石灰干粉由专用罐车运送至干粉储罐内贮存,通过给料机定量将石灰粉送人石灰浆槽加水制成浓度为20%左右的石灰浆,再用泵将石灰浆提升至石灰乳槽,加水机械搅拌配制成浓度为10%左右的石灰乳,再用泵送至中和槽。石灰用量(以CaO纯度70%计)约为320kg/h。

3 废水处理运行情况

  V2O3废水处理站自运行以来,基本达到了设计要求,V2O3车间废水处理站废水排放水质:pH值、Cr6+及总钒(V)、悬浮物(SS)均完全满足国家有关废水排放标准,详见表1。

 

表1 废水水质排放标准
项目 pH 悬浮物/(mg.L-1) Cr6+/(mg.L-1) 钒(V)/(mg.L-1)
废水水质 7-9 50-60 <0.1 <0.1
排放标准 6-9 70 0.5 1.0

4 结束语

  硫酸亚铁还原一石灰中和法处理V2O3含钒、含铬酸性废水是可行的,其运行效果稳定,出水水质良好。还原、中和反应是V2O3废水处理工艺的核心,设计通过pH值自动监测石灰乳、硫酸亚铁投加量自动控制以及石灰乳两段中和等方式,保证了废水水质达标排放。经生产实践证明,该工艺流程简单,设备自动化程度较高,既可有效去除污染物,又能实现废水中钒资源的回收利用,具有良好的环境经济效益。

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