專利名稱：一種沉釩廢水和爐窯煙氣綜合治理及利用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種沉釩廢水和爐窯煙氣綜合治理及利用技術(shù)，屬于環(huán)保技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前國內(nèi)外氧化釩廠沿用廢水和煙氣分開治理的方式，一種工藝設(shè)備(或工序)配套建設(shè)專門的環(huán)保處理設(shè)施進(jìn)行分散治理。沉釩廢水傳統(tǒng)處理技術(shù)存在釩鉻不分離、廢水中硫酸鹽無法達(dá)標(biāo)排放的難題，而蒸發(fā)濃縮工藝的能耗高、處理成本高，并且高含量活性硅酸根會致使裝置堵塞或結(jié)垢。并且原來的《釩工業(yè)污染排放標(biāo)準(zhǔn)》中僅對回轉(zhuǎn)窯和熔化爐煙氣的顆粒物制定了明確的污染排放標(biāo)準(zhǔn)，對其中有毒有害氣體沒有明確要求。根據(jù)釩生產(chǎn)企業(yè)的實(shí)際調(diào)查，每生產(chǎn)一噸V2O5將產(chǎn)生20-53m3外排沉釩廢水。廢水和煙氣中除含鑰;鉻等有毒重金屬尚子外，還含大量氨氮、鈉尚子，硫酸根尚子和有毒有害氣體，既是危害極大的污染源又是具有一定價值的二次資源。因此，氧化釩廠環(huán)保治理缺乏系統(tǒng)整體規(guī)劃設(shè)計(jì)，環(huán)保觀念落后導(dǎo)致處理工藝、技術(shù)落后，與我國氧化釩生產(chǎn)工藝達(dá)到國際先進(jìn)水平的現(xiàn)狀和《釩工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB26452-2011)的要求不相適應(yīng)。同時廢水和煙氣分散治理的方式投資大，占地多，能耗高，運(yùn)行費(fèi)用高，廢水沒有作為煙氣治理的工藝水進(jìn)行重復(fù)使用，煙氣所含的低位熱能和氣源沒有得到有效利用，回收的副產(chǎn)物不能有效利用形成新的污染源。 沉釩廢水釩鉻回收-煙氣吹氨工藝技術(shù)是根據(jù)國內(nèi)外釩廠環(huán)保治理的實(shí)踐與探索，把沉釩廢水和煙氣作為共存富集的二次資源進(jìn)行系統(tǒng)開發(fā)利用，全面治理釩廠廢水和煙氣，使之達(dá)到《釩工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB26452-2011)，實(shí)現(xiàn)了符合氧化釩廠實(shí)際的釩、鉻、氨、水資源的零排放及資源綜合利用的新模式，形成了切實(shí)可行的循環(huán)經(jīng)濟(jì)及清潔生產(chǎn)的環(huán)保治理工藝，使氧化釩廠實(shí)現(xiàn)環(huán)保效益、經(jīng)濟(jì)效益和社會效益的和諧統(tǒng)一。

發(fā)明內(nèi)容
本技術(shù)發(fā)明的目的是改變氧化釩廠沿用的廢水和煙氣分開治理的思路，對沉釩廢水中的釩和鉻分別進(jìn)行單獨(dú)分離和回收治理，然后直接利用爐窯煙氣的余熱作為廢水氨氮吹脫的氣源和能源，吹氨尾氣采用焦化生產(chǎn)的硫酸銨和硫酸配制氨氣回收凈化液制取硫酸銨沉釩劑；處理后廢水用于燒結(jié)機(jī)煙氣脫硫或煉鐵廠高爐沖渣。本技術(shù)發(fā)明的主要工序如下:(I)廢水釩鉻分別分離及回收治理；(2)廢水固定銨鹽分解和除硬度；(3)利用爐窯煙氣進(jìn)行廢水氨氮吹脫及尾氣治理制備硫酸銨沉釩劑；(4)處理達(dá)標(biāo)水(含鈉鹽)綜合回用于煙氣脫硫或高爐沖渣；(5)釩、鉻濾餅綜合利用。本技術(shù)發(fā)明具有以下特點(diǎn):(I)沉釩廢水處理全面達(dá)到《釩工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB26452-2011)，單位產(chǎn)品基準(zhǔn)排水量彡10m3/t (V2O5或V2O3)，對應(yīng)的排放極限為Cr6+ < 0.5mg/l，總釩< lmg/1，總鉻< 1.5mg/l。(2)爐窯煙氣中劇毒的釩塵、釩蒸汽、Cl2, HC1、有害粉塵、S02/S03、NH3> NOx等有害氣體，全面達(dá)到《釩工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB26452-2011)。在煙氣吹氨的工藝過程中，首先對煙氣進(jìn)行脫硝降氯，在脫除氮氧化物(NOx)的同時完成對煙氣中氯氣(Cl2)的降解。(3)充分利用爐窯煙氣進(jìn)行吹氨并回收氨氣，同步實(shí)現(xiàn)焦化農(nóng)用級硫酸銨制備銨鹽沉釩劑。(4)釩鉻分開分離，濾渣中的釩酸鐵資源再生利用于生產(chǎn)APV、初級氫氧化鉻作為生產(chǎn)堿式硫酸鉻的原料、硫酸鈣做水泥添加劑。(5)吹氨廢水被用作爐窯煙氣治理的全部工藝水，實(shí)現(xiàn)了沉釩廢水在釩廠的一級復(fù)用；吹氨廢水達(dá)標(biāo)處理后全部用于煙氣脫硫或煉鐵沖渣，實(shí)現(xiàn)了廢水的二級復(fù)用。


圖1是沉釩廢水和爐窯煙氣綜合治理及利用工藝流程。
具體實(shí)施例方式(I)廢水釩鉻分離及回收在pH = 2-6條件下之間加入硫酸鐵，F(xiàn)e3+與VO3—、V043—結(jié)合形成Fe (VO3)沉淀，反應(yīng)式如下:3V03>Fe3+ = Fe (VO3) I3V043>Fe3++6H+ = Fe (VO3) I +3H20調(diào)節(jié)pH至8-9，使Fe (VO3) 3和過量Fe3+以及廢水中的Cr3+形成氫氧化物沉淀，力口入PAM絮凝后進(jìn)行過濾分離。分離后的含Cr6+廢水中再加入硫酸和亞硫酸鈉，利用S032_離子將Cr2 072_或Cr042_中六價鉻還原成Cr3+，然后加入NaOH調(diào)節(jié)pH至8_9，生成Cr (OH) 3沉淀，過濾分離。 2H2Cr207+3Na2S205+3H2S04 — 2Cr2 (SO4) 3+3Na2S04+5H202Cr042_+3HS03_+7H+ = 3S042>2Cr3++5H20Cr3++30H_ = Cr (OH) 3 I(2)廢水固定銨鹽分解和除硬度去除釩鉻后的廢水中加入石灰，使廢水中氨氮全部以揮發(fā)性銨鹽(氫氧化銨)形式存在，在固定銨鹽分解的同時，廢水中的硫酸鈉被部分轉(zhuǎn)化成氫氧化鈉和硫酸鈣沉淀；再加入碳酸氫銨溶解進(jìn)行除硬度，產(chǎn)生的含氨廢氣抽入吹氨尾氣治理塔。CaCHH2O — Ca (OH) 2 IΝΗ4++0Γ — NH3 i +H2O(NH4) 2S04+Ca (OH) 2+2H20 — 2NH3.H2CHCaSO4.2H20 INa2S04+Ca (OH) 2+2H20 — 2Na0H+CaS04.2H20 IMgS04+Ca (OH) 2+2H20 — Mg (OH) 2 I +CaSO4.2H20 IMnS04+Ca (OH) 2+2H20 — Mn (OH) 2 I +CaSO4.2H20 IFeS04+Ca (OH) 2+2H20 — Fe (OH) 2 I +CaSO4.2H20 IR20.nSi02+CaX2+mH20 — 2Ca0.3Si02.mH20 I +RX其中，R為Na+，K+，X為Cl—，Ν03_和0Η_等能和Ca生成鹽和堿的陰離子。n、m為正數(shù)，η為0.1 10。Ca (OH) 2+2NH4HC03 — CaCO3 I +2NH3.H20+H20
2 NH3 H2O^ ^ 2NH3 + 2H20(3)利用爐窯煙氣進(jìn)行廢水氨氮吹脫及尾氣治理制備硫酸銨沉釩劑直接利用爐窯煙氣余熱吹氨并實(shí)現(xiàn)煙氣治理工藝包括依次進(jìn)行的三個部分:首先是煙氣的脫硝降氯(氯氣)和再次除塵；其次是用煙氣作為熱源和氣源進(jìn)行廢水中的氨氮吹脫達(dá)標(biāo)，最后吹氨煙氣中的氨氮回收治理生產(chǎn)硫酸銨后達(dá)標(biāo)排放。釩廠回轉(zhuǎn)窯和熔化爐采用煤氣燃燒產(chǎn)生的NOx約95%是NO，其余5%主要是NO2,由于煙氣中存在大大超過NO2含量的SO2和CO，NO2均被SO2和CO全部還原成NO。S02+N02 — SO3+NOCCHNO2 — C02+N0三段式 熔化爐及煙道內(nèi)充滿含一定濃度的V2O5蒸汽、釩粉塵和濃度變化巨大的氨，在催化劑(V2O5)和氧氣存在條件下，在較低的溫度范圍(180 420°C)內(nèi)，還原劑氨有選擇的將煙氣中的NOx還原生成為N2和水，實(shí)現(xiàn)脫硝。在SCR脫硝器中噴入含NH3約8% 10%的稀氨水，使SCR中的煙氣處于約180°C含大量水蒸氣的狀態(tài)。由于大量水蒸氣的存在，強(qiáng)氧化性的Cl2與還原性的NH3瞬時反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)降氯。3C12+8NH3 = N2+6NH4C1 (白煙)C12+S02+2H20 = H2S04+2HC1C12+2N0 = 2N0C1NH4Cl+NaOH = NH40H+NaClNH4OH = NH3 f +H2O在脫硝脫氯氣后的煙氣作為氣源和熱源的條件下，強(qiáng)堿性的吹氨廢水與煙氣進(jìn)行三級逆流串聯(lián)直接傳質(zhì)傳熱過程，使廢水中氨氮被吹脫到煙氣中，然后進(jìn)入氨回收塔生產(chǎn)硫胺。
NH3.H2O 厶 ^NH;.t+ H2O2NH3+H2S04— (NH4)2SO4, Λ H = _275014J/molNH3+H2S04 — NH4HSO4, ΔΗ = -165017J/molNH4HS04+NH3 — (NH4) 2S04(4)處理達(dá)標(biāo)水(含鈉鹽)綜合利用。吹脫處理達(dá)標(biāo)水于用作燒結(jié)脫硫工藝的補(bǔ)充水，提高脫硫效率，脫硫后液漿返煉鐵高爐沖渣，不影響高爐沖渣循環(huán)水水質(zhì)。(5)釩、鉻濾餅綜合利用廢水除釩后的濾餅(干基V2O5含量平均10% )用洗滌水加硫酸溶解，過濾去除酸性不溶物雜質(zhì)，濾液用氫氧化鈉調(diào)整PH值后，蒸汽加熱至沸，加入硫銨沉淀生產(chǎn)粗APV，分離粗APV的濾液為聚硅硫酸鐵溶液，用作焦化廢水預(yù)處理專用高效混凝劑。除鉻后的濾餅為初級氫氧化鉻，作為生產(chǎn)堿式硫酸鉻的原料。
權(quán)利要求
1.一種沉釩廢水和爐窯煙氣綜合治理及利用方法，以沉釩廢水和爐窯煙氣作為共存富集的二次資源進(jìn)行系統(tǒng)利用，全面治理釩廠廢水和煙氣，其特征是: (1)廢水釩鉻單獨(dú)分離及回收治理； (2)廢水固定銨鹽分解和除硬度； (3)利用爐窯煙氣進(jìn)行廢水氨氮吹脫及尾氣治理制備硫酸銨沉釩劑； (4)處理達(dá)標(biāo)水(含鈉鹽)綜合利用； (5)釩、鉻濾餅綜合利用。
2.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征是在PH= 2-6條件下加入硫酸鐵除釩，再調(diào)節(jié)PH至8-9，使Fe (VO3) 3和過量Fe3+以及廢水中的Cr3+形成氫氧化物沉淀，加入PAM絮凝后進(jìn)行過濾分離。分離后的含Cr6+廢水中再加入硫酸和亞硫酸鈉，利用SO廣離子將Cr2O廣或Cr042_中六價鉻還原成Cr3+，然后加入NaOH調(diào)節(jié)pH至8_9，生成Cr (OH) 3沉淀，過濾分離。
3.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征是在去除釩鉻后的廢水中加入石灰，使廢水中氨氮全部以揮發(fā)性銨鹽(氫氧化銨)形式存在，在固定銨鹽分解的同時，廢水中的硫酸鈉被部分轉(zhuǎn)化成氫氧化鈉和硫酸鈣沉淀；再加入碳酸氫銨溶解進(jìn)行去除硬度，產(chǎn)生的含氨廢氣抽入吹氨尾氣治理塔。
4.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征是直接利用爐窯煙氣進(jìn)行廢水氨氮吹脫，并對尾氣回收治理，制備硫酸銨沉釩劑。
5.按照權(quán)利要求4所述的方法，其特征是首先對爐窯煙氣進(jìn)行脫硝降氯(氯氣)和再次除塵；其次利用煙氣作為熱源和氣源進(jìn)行廢水中的氨氮吹脫達(dá)標(biāo)，最后對吹氨煙氣中的氨氮進(jìn)行回收治理，生產(chǎn)硫酸銨。
6.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征是吹脫 處理后的達(dá)標(biāo)水用作燒結(jié)脫硫工藝的補(bǔ)充水，提聞脫硫效率，脫硫后液楽■返煉鐵聞爐沖禮:。
7.按照權(quán)利要求2所述的方法，其特征是除釩后的濾餅(干基V2O5含量平均10%)用洗滌水加硫酸溶解，過濾去除酸性不溶物雜質(zhì)，濾液用氫氧化鈉調(diào)整PH值后，蒸汽加熱至沸，加入硫銨沉淀生產(chǎn)粗APV，分離粗APV的濾液為聚硅硫酸鐵溶液，用作焦化廢水預(yù)處理專用高效混凝劑。除鉻后的濾餅為初級氫氧化鉻，作為生產(chǎn)堿式硫酸鉻的原料。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種沉釩廢水和爐窯煙氣綜合治理及利用方法，屬于環(huán)保技術(shù)領(lǐng)域。本技術(shù)發(fā)明的目的是改變氧化釩廠傳統(tǒng)的沿用廢水和煙氣分開治理的方法，對沉釩廢水中的釩和鉻進(jìn)行單獨(dú)分離和回收治理，然后直接利用爐窯煙氣的余熱作為廢水氨氮吹脫的氣源和能源，吹氨尾氣采用焦化生產(chǎn)的硫酸銨和硫酸配制氨氣回收凈化液制取硫酸銨沉釩劑，處理后的廢水用于燒結(jié)機(jī)煙氣脫硫或者煉鐵高爐沖渣，全面達(dá)到《釩工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB26452-2011)，同時對水處理過程中產(chǎn)生的釩、鉻濾餅進(jìn)行綜合利用，變廢為寶。
文檔編號B01D53/78GK103205574SQ20121001348
公開日2013年7月17日 申請日期2012年1月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月17日
發(fā)明者徐欣, 李自樹, 葉宏, 操衛(wèi)平, 李林峰 申請人:四川格瑞化工科技發(fā)展有限公司