一種含釩廢水深度處理及高效回收釩鉻的裝置的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種含釩廢水深度處理及高效回收釩鉻的裝置，包括四根樹脂吸附柱，分別為吸附柱A、吸附柱B、吸附柱C和吸附柱D，每根吸附柱均設(shè)有吸附液進(jìn)口和吸附液出口以及解吸液進(jìn)口和解吸液出口；吸附柱A的吸附液出口與吸附柱B的吸附液進(jìn)口連通；吸附柱C的吸附液出口與吸附柱D的吸附液進(jìn)口連通；吸附柱B和吸附柱C之間設(shè)有中轉(zhuǎn)桶，中轉(zhuǎn)桶分別與吸附柱B的解吸液出口和吸附柱C的吸附液進(jìn)口連通。此裝置外形為四根圓柱體柱，占地面積小，便于設(shè)備的施工和布置；此裝置填料各有不同，并且均屬于特性吸附；吸附柱中無其他藥劑添加；廢水的平穩(wěn)性好，出水能滿足排放限值要求，且濃縮倍數(shù)能達(dá)到10倍以上。
【專利說明】
一種含釩廢水深度處理及高效回收釩鉻的裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及一種含釩廢水深度處理及高效回收釩鉻的裝置，屬于污水處理技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]釩屬于稀有金屬，也是國家重要的戰(zhàn)略資源之一。目前，中國主要從石煤、釩渣等提取釩產(chǎn)品，大多采用鈉化焙燒及鈣化焙燒與濕法聯(lián)合提取工藝，因原料中含有許多有毒伴生元素，如石煤礦中伴生有鉻、砷、汞、鉛、鎘等，這些有毒物質(zhì)最終隨冶煉工藝進(jìn)入廢水中，如不加以處理，將對周圍水體環(huán)境構(gòu)成較大威脅。同時，含釩廢水主要以V(V)的形式存在，而在各種價態(tài)的釩離子中，V(V)的毒性最大，且易溶于水，若得不到有效控制，易造成水體污染。人體通過食物鏈的富集作用，如果吸收過多的釩，呼吸道、代謝、消化系統(tǒng)和神經(jīng)系統(tǒng)等都會受到影響，還可能對皮膚、心臟和腎臟造成損害。國家嚴(yán)格控制含釩廢水的排放，處理后的廢水也必須盡量回用，因此實(shí)現(xiàn)含釩廢水無害化與資源化是釩企業(yè)急需深度處理釩廢水的迫切要求。
[0003]目前，國內(nèi)外含釩廢水的處理方法可分為四大基本類型，即物理法、化學(xué)法、物理化學(xué)法和生物法，由于釩冶煉廢水具有高鹽度，可生化性差等特點(diǎn)，使得以上處理工藝的處理效果有限，很難達(dá)無害化與資源化乃至回用的要求;新型吸附法具有可循環(huán)利用性、選擇性強(qiáng)、吸附容量大、廢水處理成本較低、效率高、操作簡單且不會造成二次污染等有點(diǎn)，已成為重金屬廢水無害化與資源化研究熱點(diǎn)。因此研發(fā)高效吸附處理及資源回收含釩重金屬廢水新工藝及裝置，實(shí)現(xiàn)含釩廢水深度處理同時并高效回收廢水中釩鉻是未來技術(shù)發(fā)展主要趨勢，也是實(shí)現(xiàn)含釩重金屬廢水無害化與資源化的必然要求。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，旨在提供一種集高效深度處理含釩重金屬廢水及釩鉻分離、回收于一體裝置，結(jié)構(gòu)簡單，占地面積小，操作簡便，成本低廉，同時具有出水達(dá)標(biāo)、穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)的一種高效回收釩鉻裝置。
[0005]本實(shí)用新型的技術(shù)方案是，提供一種含釩廢水深度處理及高效回收釩鉻的裝置，包括四根樹脂吸附柱，分別為吸附柱A、吸附柱B、吸附柱C和吸附柱D，每根吸附柱均設(shè)有吸附液進(jìn)口和吸附液出口以及解吸液進(jìn)口和解吸液出口 ；
[0006]吸附柱A的吸附液出口與吸附柱B的吸附液進(jìn)口連通;吸附柱C的吸附液出口與吸附柱D的吸附液進(jìn)口連通；
[0007]吸附柱B和吸附柱C之間設(shè)有中轉(zhuǎn)桶，中轉(zhuǎn)桶分別與吸附柱B的解吸液出口和吸附柱C的吸附液進(jìn)口連通。
[0008]進(jìn)一步地，在中轉(zhuǎn)桶和吸附柱C的吸附液進(jìn)口之間設(shè)有栗。
[0009]進(jìn)一步地，吸附柱B和吸附柱C內(nèi)均填充帶有多胺基的大孔弱堿性陰離子交換樹脂。
[0010]進(jìn)一步地，吸附柱A內(nèi)填充螯合型離子交換樹脂;吸附柱D內(nèi)填充強(qiáng)堿性陰離子交換樹脂。
[0011]進(jìn)一步地，每個吸附柱內(nèi)吸附樹脂的填充高度為50-70%。
[0012]進(jìn)一步地，每個吸附柱的高度與直徑的比值為3-5。
[0013]本實(shí)用新型的處理含釩廢水的總步驟大致如下，其中樹脂以以下具體型號的樹脂為例進(jìn)行說明，吸附柱A中填充的樹脂A為CH-90;吸附柱B和C中均填充樹脂B，為A-654;吸附柱C填充的強(qiáng)堿性陰離子交換樹脂為A-21S，以上樹脂均為TULS10N公司生產(chǎn)。
[0014]1、去除雜質(zhì)陽離子金屬及銨根
[0015]將含釩廢水pH值調(diào)整為:4-6之間，用栗進(jìn)入裝有大孔重金屬螯合樹脂CH-90吸附柱中，固定床動態(tài)吸附去除廢水中重金屬雜質(zhì)如Ni2+、Fe3+、Al3+、Cd2+、Mg2+、Zn2+等及銨根離子，而不吸附廢水中釩鉻金屬離子，留存在出水尾液中(Ni2+、Fe3+、Al3+、Cd2+、Mg2+、Zn2%<
0.5ppm，銨根<8.0ppm，出水隨即進(jìn)一步工序;在吸附過程中調(diào)整好進(jìn)出水流速，流速為樹脂體積5-10倍均可;吸附為中性吸附，進(jìn)出水前后pH值變化小于0.5。
[0016]2、吸附去除釩鉻
[0017]通過自流或栗第一步出水尾液入裝有帶多胺基大孔弱堿性陰離子交換樹脂A-654吸附柱中，固定床動態(tài)吸附去除廢水中釩與鉻，出水無色清亮，吸附后液的釩、鉻離子濃度低于0.lmg/L，通過以上兩步使含釩重金屬廢水得到深度凈化處理后，且pH接近中性:6-7，達(dá)到國家規(guī)定的相關(guān)企業(yè)的排放標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)標(biāo)排放或回用。在吸附過程中調(diào)整好進(jìn)出水流速，流速為樹脂體積5-10倍均可。
[0018]3、解吸再生1、2步驟所用特性樹脂
[0019]3.1、CH_90(樹脂A)采用(質(zhì)量分?jǐn)?shù)如6%，下同)鹽酸進(jìn)行解吸，隨后用(質(zhì)量分?jǐn)?shù)如5%，下同)NaOH溶液進(jìn)行反沖洗轉(zhuǎn)型恢復(fù)再生。水洗至中性后恢復(fù)吸附性能，解吸液為含重金屬雜質(zhì)與銨根等需要加堿沉淀處理；
[0020]3.2、A-654樹脂(樹脂B)飽和吸附釩鉻后，采用5%Na0H溶液進(jìn)行解吸，隨后用5%鹽酸進(jìn)行反沖洗恢復(fù)再生。水洗至中性后恢復(fù)吸附性能，解吸液為第一次濃縮釩鉻溶液，進(jìn)入中轉(zhuǎn)桶內(nèi)暫存。
[0021]4、頂洗置換分離釩與鉻并二次濃縮釩
[0022]將中轉(zhuǎn)桶濃縮釩鉻溶液調(diào)整pH值調(diào)整為:6-8之間，通過栗帶多胺基大孔弱堿性陰離子交換樹脂A-654吸附柱中，進(jìn)行二次濃縮，如果釩鉻溶液中釩的濃度是鉻的2倍以上，當(dāng)進(jìn)液體積為樹脂體積5倍時，就發(fā)生釩頂洗出前面吸附在樹脂中鉻，進(jìn)水體積達(dá)到樹脂體積8倍時，樹脂幾乎不吸附鉻，只吸附釩，鉻全部進(jìn)入出水尾液中，從而二次吸附濃縮過程中得到負(fù)載釩樹脂，實(shí)現(xiàn)了釩與鉻的高效分離;如釩鉻溶液中釩的濃度:鉻的濃度小于2.0，待樹月旨A-654吸附飽和后，采用配制5g/L釩酸鈉溶液(pH值調(diào)整為:6.0)頂洗進(jìn)樹脂，利用V10O286—所帶的電荷比Cr042—所帶的電荷多，V1Q0286—對Cr042—具有較強(qiáng)離子交換勢，將負(fù)載釩鉻樹脂中吸附鉻頂洗出來，頂洗出水可返回中轉(zhuǎn)桶內(nèi)，負(fù)載釩鉻樹脂變?yōu)閮H負(fù)載釩樹脂，從而實(shí)現(xiàn)釩與鉻的高效分離。
[0023]5、吸附濃縮鉻
[0024]出水尾液為鉻溶液，采用帶有銨官能基強(qiáng)堿性陰離子交換樹脂A-21S進(jìn)行回收處理，二次吸附鉻后，得到負(fù)載鉻樹脂，出水尾液達(dá)標(biāo)排放(釩、鉻離子濃度低于0.5mg/L)。
[0025]6、解吸回收釩與鉻
[0026]6.1、將負(fù)載釩樹脂采用5%Na0H溶液進(jìn)行解吸，隨后用5%鹽酸進(jìn)行反沖洗恢復(fù)再生，得到高濃度釩液，隨后進(jìn)行銨鹽沉釩，通過過濾、洗滌與煅燒得到純度較高V2O5;
[0027]6.2同樣，將負(fù)載鉻樹脂采用5%Na0H溶液進(jìn)行解吸，得到高濃度鉻液，隨后進(jìn)行還原、中性沉鉻、過濾、煅燒、洗滌、烘干得到純度較高Cr2O3。
[0028]采用上述結(jié)構(gòu)，本實(shí)用新型的有益效果是:
[0029]1.此裝置外形為四根圓柱體柱，占地面積小，便于設(shè)備的施工和布置；
[0030]2.此裝置填料各有不同，并且均屬于特性吸附；
[0031]3.此裝置的吸附柱中無其他藥劑添加；
[0032]4.此裝置內(nèi)廢水的平穩(wěn)性好，出水能滿足排放限值要求，且濃縮倍數(shù)能達(dá)到10倍以上。
【附圖說明】
[0033]圖1表示本實(shí)用新型提供的裝置示意圖；
[0034]其中:從左至右依次為吸附柱A、B、C、D;1、吸附柱的柱體;2、5、6、7分別表示吸附柱A、B、C、D內(nèi)的吸附材料;3、布水器;4、閥門；8、9分別表示吸附柱A的吸附液進(jìn)口和出口； 1、11分別表示吸附柱A的解吸液進(jìn)口和出口；12、13分別表示吸附柱B的吸附液進(jìn)口和出口；14、15分別表示吸附柱A的解吸液進(jìn)口和出口； 16、17分別表示吸附柱C的吸附液進(jìn)口和出口 ； 18、19分別表示吸附柱C的解吸液進(jìn)口和出口 ；20、21分別表示吸附柱D的吸附液進(jìn)口和出口； 22、23分別表示吸附柱D的解吸液進(jìn)口和出口； 24、栗;25、中轉(zhuǎn)桶。
【具體實(shí)施方式】
[0035]為了更好地理解與實(shí)施，下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。
[0036]實(shí)施例1
[0037]本實(shí)施例提供一種含釩廢水深度處理及高效回收釩鉻的裝置，如圖1所示，含釩廢水通過經(jīng)栗24傳送到吸附柱A的吸附液進(jìn)口 8，吸附柱A內(nèi)填充Tuls1n公司的CH-90樹脂，吸附去除廢水中重金屬雜質(zhì)如Ni2+、Fe3+、Al3+、Cd2+、Mg2+、Zn2+等及銨根離子，而不吸附廢水中釩鉻金屬離子，釩鉻離子通過吸附柱A的吸附液出口 9流出并進(jìn)入吸附柱B的吸附液進(jìn)口 12，吸附柱B內(nèi)填充Tu I s i on公司的A-654樹脂，可以吸附廢水中釩鉻金屬離子，廢水經(jīng)吸附柱B的吸附液出口 13流出，達(dá)標(biāo)排放。
[0038]吸附柱A可以用5%的鹽酸從附柱A的解吸液進(jìn)口 10通入，從解吸液出口 11流出；再用5%的NaOH再生。同樣地，A-654樹脂(吸附柱B)飽和吸附釩鉻后，采用5%Na0H溶液進(jìn)行解吸，隨后用5%鹽酸進(jìn)行反沖洗恢復(fù)再生，水洗至中性后恢復(fù)吸附性能。吸附柱B解吸后的解吸液(即釩鉻溶液)從吸附柱B的解吸液出口 15流出并進(jìn)入中轉(zhuǎn)桶25內(nèi)暫存。中轉(zhuǎn)桶25內(nèi)的釩鉻溶液再從吸附液進(jìn)口 16進(jìn)入吸附柱C，吸附柱C同樣填充Tuls1n公司的A-654樹脂，(a)若中轉(zhuǎn)桶25內(nèi)的釩鉻溶液中，釩的質(zhì)量濃度是鉻質(zhì)量濃度的兩倍以上，則將釩鉻溶液再通入的樹脂B中進(jìn)行吸附，當(dāng)通入釩鉻溶液的體積為樹脂B體積的8倍以上且在樹脂B吸附飽和之前，樹脂B只吸附釩，且可以置換出樹脂中的鉻，得到負(fù)釩樹脂和含鉻尾液；(b)若中轉(zhuǎn)桶25內(nèi)的釩鉻溶液中，釩質(zhì)量濃度與鉻質(zhì)量濃度的之比小于2，則將釩鉻溶液再通入解吸后的樹脂B中進(jìn)行吸附，并檢測尾液的重金屬含量，待尾液中的鉻含量超標(biāo)時，通入釩酸鈉溶液，同時暫停通入釩鉻溶液，使樹脂B吸附的鉻被釩置換出來，得到負(fù)釩樹脂和含鉻尾液。負(fù)釩樹脂通過解吸得到純度較高的釩;含鉻尾液再經(jīng)吸附液進(jìn)口 20進(jìn)入吸附柱D，吸附柱D填充Tuls1n公司的A-21S樹脂，可以特異性吸附鉻，得到負(fù)鉻樹脂，使得鉻從含鉻尾液中分離出來，再通過解吸得到純度較高的鉻。
[0039]本裝置的進(jìn)水、排水、停留時間均可由PLC全程自動控制。含釩廢水經(jīng)此套裝置后出水釩、鉻與其他重金屬離子均可降低至1.0ppm以下，達(dá)到《釩工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB26452—2011)釩排放限值，同時實(shí)現(xiàn)了廢水中釩與鉻高效分離回收，回收率可達(dá)到99%。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種含釩廢水深度處理及高效回收釩鉻的裝置，其特征在于，包括四根樹脂吸附柱，分別為吸附柱A、吸附柱B、吸附柱C和吸附柱D，每根吸附柱均設(shè)有吸附液進(jìn)口和吸附液出口以及解吸液進(jìn)口和解吸液出口 ； 吸附柱A的吸附液出口與吸附柱B的吸附液進(jìn)口連通;吸附柱C的吸附液出口與吸附柱D的吸附液進(jìn)口連通； 吸附柱B和吸附柱C之間設(shè)有中轉(zhuǎn)桶，中轉(zhuǎn)桶分別與吸附柱B的解吸液出口和吸附柱C的吸附液進(jìn)口連通。2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，在中轉(zhuǎn)桶和吸附柱C的吸附液進(jìn)口之間設(shè)有栗O3.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，吸附柱B和吸附柱C內(nèi)均填充帶有多胺基的大孔弱堿性陰離子交換樹脂。4.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，吸附柱A內(nèi)填充螯合型離子交換樹脂;吸附柱D內(nèi)填充強(qiáng)堿性陰離子交換樹脂。5.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，每個吸附柱內(nèi)吸附樹脂的填充高度為50-70%。6.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，每個吸附柱的高度與直徑的比值為3-5。
【文檔編號】C22B34/32GK205556316SQ201620321735
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年4月18日
【發(fā)明人】賀前鋒, 趙建成, 言海燕, 宋樂山, 陳亞利, 姚詠歌, 趙迪, 闕雄杰, 劉杰, 蔡群歡
【申請人】湖南永清環(huán)保研究院有限責(zé)任公司, 湖南永清水務(wù)有限公司