一種含釩和鋁的廢水的處理方法及其應用的製作方法
2023-12-12 06:39:27 2
一種含釩和鋁的廢水的處理方法及其應用的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種含釩和鋁的廢水的處理方法及其應用，該方法包括以下步驟，（1）在沉釩反應條件下，將含釩和鋁的廢水與鹼性物質接觸；（2）將步驟（1）接觸後所得混合物進行固液分離，得到固體釩產物和含鋁清液；（3）將步驟（2）中得到的含鋁清液作為絮凝劑使用。本發明提供的方法在汙水處理中的應用具有以下優點：工藝流程簡單，回收的釩餅可作為生產釩的原材料，處理後廢水中的釩元素＜1.0mg/L，達到國家排放標準。鋁作為生化處理中的絮凝劑使用，減少了工業上絮凝劑的使用量，具有一定的經濟效益和社會效益。
【專利說明】一種含釩和鋁的廢水的處理方法及其應用
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種廢水處理方法及其應用，具體地，涉及一種含釩和鋁的廢水的處理方法及其應用。
【背景技術】
[0002]含釩廢水對環境及人體的危害極大，釩可刺激呼吸系統、消化系統和神經系統，也可損害皮膚、心臟和腎臟，可使皮膚出現炎症並引起變態性疾病。含鋁廢水不僅汙染環境，還浪費了鋁資源，許多溶於水的鋁無機化合物隨廢水排入水體後，通過影響飲用水的品質對人和動物產生危害。根據《汙水綜合排放標準》GB8978-1996，含釩廢水排放執行國家一級排放標準:釩元素含量< 1.0mg/L。由於傳統上鋁不被認為是一種汙染物，因此在廢水排放標準中對鋁濃度是沒有限制的，但在許多工業廢水中，鋁仍以汙染物的形式存在。 [0003]目前，國內外研究了十餘種處理含釩廢水的方法，這些方法可分為四大基本類型，即物理法、化學法、物理化學法和生物法。物理法主要有硅藻土吸附法、活性炭吸附法等；化學法主要有鐵屑(或硫酸亞鐵)沉澱法、二氧化硫沉澱法、鋇鹽法等；物理化學法主要有離子交換法、TBP萃取法、反滲透法、電解法等；生物法主要有厭氧生物法和好氧生物法。
[0004]在含鋁廢水處理應用方面可借鑑的實例還相當有限，目前治理含鋁廢水的方法主要有沉澱法、離子交換法和反滲透法。
[0005]CN 101113062A公開了一種含釩廢水的處理方法，介紹了一種通過離子交換吸附釩，將洗脫液進行沉釩回收其中的釩來處理廢水的方法。離子交換法可回收釩，處理效果比較穩定，缺點是處理工序複雜，離子交換樹脂用量較大，再生頻繁，處理成本偏高。
[0006]《化學法處理高濃度含釩鹼性工業廢水》(工業水處理:2009(29);第7期；51_53)公開了一種採用硫酸亞鐵在酸性條件下氧化成Fe3+，與高價釩生成釩酸鐵沉澱，在鹼性條件下Fe (OH) 2與Fe (OH) 3作為絮凝劑與釩酸鐵共沉澱，使用PAM加快沉降速度來處理工業廢水的方法，此法需要消耗大量的酸鹼，絮凝劑PAM的使用也增加了處理成本。
[0007]由上述內容可知，目前為止，還沒有公開能很好的從含釩和鋁的廢水中同時處理釩和鋁的方法。
【發明內容】
[0008]本發明的目的是提供一種從含釩和鋁的廢水中同時處理釩和鋁的方法，本發明提供的方法彌補了現有技術的缺陷，本發明提供的方法在汙水處理中的應用工藝流程簡單，回收的釩餅可作為生產釩的原材料，回收的鋁作為生化處理中的絮凝劑使用，具有一定的經濟效益和社會效益。
[0009]為了實現上述目的，本發明提供一種含釩和鋁的廢水的處理方法，其特徵在於，該方法包括以下步驟，(I)在沉釩反應條件下，將含釩和鋁的廢水與鹼性物質接觸；(2)將步驟(I)接觸後所得混合物進行固液分離，得到固體釩產物和含鋁清液；(3)將步驟(2)中得到的含鋁清液作為絮凝劑使用。[0010]採用本發明提供的方法具有以下優點:工藝流程簡單，回收的釩餅可作為生產釩的原材料，處理後廢水中的釩元素< 1.0mg/L，達到國家排放標準。鋁作為生化處理中的絮凝劑使用，減少了工業上絮凝劑的使用量，具有一定的經濟效益和社會效益。
[0011]本發明的其他特徵和優點將在隨後的【具體實施方式】部分予以詳細說明。
【具體實施方式】
[0012]以下對本發明的【具體實施方式】進行詳細說明。應當理解的是，此處所描述的【具體實施方式】僅用於說明和解釋本發明，並不用於限制本發明。
[0013]根據本發明的方法，在所述步驟(1)中，所述鹼性物質為本領域常用原料，目的是調節含釩和鋁的廢水的PH值，以發生釩的沉澱反應。為了使沉澱反應效果更好，優選鹼性物質的種類和用量使得步驟(1)接觸後所得混合物的PH為3-4，在上述pH條件下，鋁不以沉澱形式析出，而釩則以沉澱形式析出，由此通過後續的固液分離可以將釩回收。
[0014]所述鹼性物質可以是各種能夠使含釩和鋁的廢水中的釩發生沉釩反應形成沉澱的物質，優選選自氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉中的一種或多種。上述鹼性物質可以以固體形式直接使用，也可以以水溶液形式使用。以水溶液使用時，優選濃度為10重量％至飽和濃度。
[0015]根據本發明的方法，在所述步驟(1)中，所述將含釩和鋁的廢水與鹼性物質接觸的條件範圍較寬，為使沉澱反應效果更好，優選溫度為40-60°C，時間為5-10分鐘。
[0016]所述步驟(1)的沉釩反應可以在各種反應容器中進行，對於工業生產，優選步驟
(I)在反應池中進行。
[0017]根據本發明的方法，步驟(2)中的固液分離可以是現有的各種能夠實現固相與液相分離的方法，例如抽濾、壓濾 或離心分離，優選情況下，所述固液分離的方法為壓濾法。對壓濾的條件沒有特別限定，以儘可能充分地實現固相與液相的分離為準。
[0018]根據本發明的方法，為了減小壓濾的負荷，優選在接觸後壓濾前將接觸後的混合物轉入沉澱池中進行靜置沉釩。沉釩停留時間越長，沉澱越完全，但綜合考慮沉澱效果和生產效率，優選沉釩停留時間為0.5-1小時。通過該沉釩步驟後，大部分含釩沉澱物沉入底部，上部得到澄清液，由此僅需對底部物料進行壓濾即可。
[0019]根據本發明的方法，通過步驟(2)所述固液分離得到的含鋁清液可以用作絮凝劑。該絮凝劑可以用於各種需要使用絮凝劑的場合，例如，可以用作生化處理二沉池剩餘汙泥的絮凝劑。因此，優選情況下，將含鋁清液用作絮凝劑的方式包括將所述步驟(2)中得到的含鋁清液與生化處理二沉池剩餘汙泥混合，可使生化處理二沉池剩餘汙泥的SV30從65%下降到30%左右。含鋁清液的使用方式和用量可以參照現有的含鋁絮凝劑的使用方式和用量，例如，與生化處理二沉池剩餘汙泥混合時，為了使絮凝效果更好，優選，相對於IL的生化處理二沉池剩餘汙泥和清液的總量，以鋁元素計，所述步驟(2)中得到的含鋁清液的投加量為 20_200mg。
[0020]根據本發明的方法，所述生化處理二沉池剩餘汙泥是本領域公知的概念，在汙水處理的活性汙泥法中，曝氣池的泥水混合液進入二沉池進行泥水分離，沉降下來的汙泥一部分作為回流汙泥返回曝氣池，其餘的從沉澱池排出，從沉澱池排出的這部分汙泥稱為二沉池剩餘汙泥。[0021]根據本發明的方法，所述含釩和鋁的廢水pH〈2，以鋁元素計，鋁含量為500-4000mg/L,以釩元素計，釩含量為100_200mg/L。
[0022]通過本發明的方法，一方面能夠有效回收廢水中的釩，另一方面還能有效利用其中的鋁元素，完全實現廢水處理和廢物回收利用。
[0023]本發明的方法適用於各種含釩和鋁的廢水的處理，特別適用於乙丙橡膠生產過程中產生的含釩和鋁廢水的處理。
[0024]下面結合實施例對本發明方法做進一步的說明。以下實施例中，實驗用水為去離子水，試劑為化學純。二沉池剩餘汙泥(IOOmL)的SV30=65%。SV30表示汙泥攪拌均勻靜置30分鐘後沉澱部分所佔的體積百分數，即汙泥的沉降比。廢水和清液中釩元素和鋁元素的含量採用電感耦合等離子體發射光譜儀測得。
[0025]實施例1
[0026]本實施例用於說明本發明提供含釩和鋁的廢水的處理方法。
[0027](I)將含釩和鋁的廢水(乙丙橡膠生產廢水，pH〈2，釩元素含量150mg/L，鋁元素含量3610mg/L)與氫氧化鈉溶液(10重量％)在反應池中接觸，氫氧化鈉溶液的用量使得接觸後的混合物的PH值為3.2，沉澱反應溫度為45°C，時間為5分鐘。
[0028](2)將步驟(1)所得混合物轉入沉澱池進行沉釩，0.5小時後，混合物分層，上層為清液，沉澱沉積在沉澱池底部。將上層清液取出，底部沉澱送入壓濾機中進行壓濾，得到含鑰;濾餅。測得上層清液中f凡元素含量為0.75mg/L,招元素含量為3585mg/L。
[0029](3)用IOOmL量筒量取95mL生化處理二沉池剩餘汙泥，再向其中加入上述上層清液(即含鋁清液)5mL，攪拌均勻後靜置30分鐘，測得靜置後產物的SV30=30%。
[0030]參考例I
[0031]按照實施例1的方式對含釩和鋁的廢水進行處理，不同的是，步驟(3)中5mL的上層清液由相同重量(以鋁元素計)的絮凝劑聚合硫酸鋁(北京聖泉淨水材料廠生產)代替，結果產物的SV30=32%。由此說明採用本發明方法處理後的上層清液可以用作絮凝劑，且絮凝效果可以與現有較好的絮凝劑的效果相當。
[0032]實施例2
[0033]本實施例用於說明本發明提供含釩和鋁的廢水的處理方法。
[0034](I)將含釩和鋁的廢水(乙丙橡膠生產廢水，pH〈2，釩元素含量150mg/L，鋁元素含量2015mg/L)與氫氧化鈉溶液(10重量％)在反應池中接觸,氫氧化鈉的用量使得接觸後的混合物的PH值為3.5，沉澱反應溫度為50°C，時間為8分鐘。
[0035](2)將步驟(1)所得混合物轉入沉澱池進行沉釩，0.8小時後，混合物分層，上層為清液，沉澱沉積在沉澱池底部。將上層清液取出，底部沉澱送入壓濾機中進行壓濾，得到含鑰;濾餅。測得上層清液中f凡元素含量為0.83mg/L,招元素含量為1995mg/L。
[0036](3)用IOOmL量筒量取95mL生化處理二沉池剩餘汙泥，再向其中加入上述上層清液(即含鋁清液)5mL，攪拌均勻後靜置30分鐘，測得靜置後產物的SV30=32%。
[0037]實施例3
[0038]本實施例用於說明本發明提供含釩和鋁的廢水的處理方法。
[0039](I)將含釩和鋁的廢水(乙丙橡膠生產廢水，pH〈2，釩元素含量150mg/L，鋁元素含量1162mg/L)與氫氧化鈉溶液(10重量％)在反應池中接觸，氫氧化鈉的用量使得接觸後的混合物的pH值為3.8，沉澱反應溫度為55°C，時間為10分鐘。
[0040](2)將步驟(1)所得混合物轉入沉澱池進行沉釩，I小時後，混合物分層，上層為清液，沉澱沉積在沉澱池底部。將上層清液取出，底部沉澱送入壓濾機中進行壓濾，得到含釩濾餅。測得上層清液中f凡元素含量為0.87mg/L,招元素含量為1147mg/L。
[0041](3)用IOOmL量筒量取95mL生化處理二沉池剩餘汙泥，再向其中加入上述上層清液(即含鋁清液)5mL，攪拌均勻後靜置30分鐘，測得靜置後產物的SV30=35%。
[0042]實施例4
[0043]本實施例用於說明本發明提供含釩和鋁的廢水的處理方法。
[0044](I)將含釩和鋁的廢水(乙丙橡膠生產廢水，pH〈2，釩元素含量100mg/L，鋁元素含量500mg/L)與氫氧化鉀溶液(10重量％)在反應池中接觸,氫氧化鉀的用量使得接觸後的混合物的PH值為3.0，沉澱反應溫度為40°C，時間為5分鐘。
[0045](2)將步驟(1)所得混合物轉入沉澱池進行沉釩，0.6小時後，混合物分層，上層為清液，沉澱沉積在沉澱池底部。將上層清液取出，底部沉澱送入壓濾機中進行壓濾，得到含鑰;濾餅。測得上層清液中f凡元素含量為0.7mg/L,招元素含量為489mg/L。
[0046](3)用IOOmL量筒量取95mL生化處理二沉池剩餘汙泥，再向其中加入上述上層清液(即含鋁清液)5mL，攪拌均勻後靜置30分鐘，測得靜置後產物的SV30=38%。
[0047]實施例5
[0048]本實施例用於說明本發明提供含釩和鋁的廢水的處理方法。
[0049](I)將含釩和鋁的廢水(乙丙橡膠生產廢水，pH〈2，釩元素含量120mg/L，鋁元素含量1600mg/L)與氫氧化鉀溶液(10重`量％)在反應池中接觸,氫氧化鉀的用量使得接觸後的混合物的PH值為3.0，沉澱反應溫度為42°C，時間為5分鐘。
[0050](2)將步驟(1)所得混合物轉入沉澱池進行沉釩，0.6小時後，混合物分層，上層為清液，沉澱沉積在沉澱池底部。將上層清液取出，底部沉澱送入壓濾機中進行壓濾，得到含鑰;濾餅。測得上層清液中f凡元素含量為0.75mg/L,招元素含量為1585mg/L。
[0051](3)用IOOmL量筒量取95mL生化處理二沉池剩餘汙泥，再向其中加入上述上層清液(即含鋁清液)5mL，攪拌均勻後靜置30分鐘，測得靜置後產物的SV30=33%。
[0052]實施例6
[0053]本實施例用於說明本發明提供含釩和鋁的廢水的處理方法。
[0054](I)將含釩和鋁的廢水(乙丙橡膠生產廢水，pH〈2，釩元素含量130mg/L，鋁元素含量1840mg/L)與碳酸鈉溶液(10重量％)在反應池中接觸,碳酸鈉的用量使得接觸後的混合物的PH值為3.3，沉澱反應溫度為43°C，時間為5分鐘。
[0055](2)將步驟(1)所得混合物轉入沉澱池進行沉釩，0.7小時後，混合物分層，上層為清液，沉澱沉積在沉澱池底部。將上層清液取出，底部沉澱送入壓濾機中進行壓濾，得到含鑰;濾餅。測得上層清液中f凡元素含量為0.78mg/L,招元素含量為1816mg/L。
[0056](3)用IOOmL量筒量取95mL生化處理二沉池剩餘汙泥，再向其中加入上述上層清液(即含鋁清液)5mL，攪拌均勻後靜置30分鐘，測得靜置後產物的SV30=33%。
[0057]實施例7
[0058]本實施例用於說明本發明提供含釩和鋁的廢水的處理方法。
[0059](I)將含釩和鋁的廢水(乙丙橡膠生產廢水，pH〈2，釩元素含量140mg/L，鋁元素含量1950mg/L)與碳酸鈉溶液(10重量％)在反應池中接觸,碳酸鈉的用量使得接觸後的混合物的PH值為3.3，沉澱反應溫度為46°C，時間為5分鐘。
[0060](2)將步驟(1)所得混合物轉入沉澱池進行沉釩，0.7小時後，混合物分層，上層為清液，沉澱沉積在沉澱池底部。將上層清液取出，底部沉澱送入壓濾機中進行壓濾，得到含鑰;濾餅。測得上層清液中f凡元素含量為0.80mg/L,招元素含量為1937mg/L。
[0061](3)用IOOmL量筒量取95mL生化處理二沉池剩餘汙泥，再向其中加入上述上層清液(即含鋁清液)5mL，攪拌均勻後靜置30分鐘，測得靜置後產物的SV30=32%。
[0062]實施例8
[0063]本實施例用於說明本發明提供含釩和鋁的廢水的處理方法。
[0064](I)將含釩和鋁的廢水(乙丙橡膠生產廢水，pH〈2，釩元素含量160mg/L，鋁元素含量3800mg/L)與氫氧化鈉溶液(10重量％)在反應池中接觸，氫氧化鈉的用量使得接觸後的混合物的PH值為3.6，沉澱反應溫度為48°C，時間為10分鐘。
[0065](2)將步驟(1)所得混合物轉入沉澱池進行沉釩，0.9小時後，混合物分層，上層為清液，沉澱沉積在沉澱池底部。將上層清液取出，底部沉澱送入壓濾機中進行壓濾，得到含鑰;濾餅。測得上層清液中f凡元素含量為0.85mg/L,招元素含量為3784mg/L。
[0066](3)用IOOmL量筒量取95mL生化處理二沉池剩餘汙泥，再向其中加入上述上層清液(即含鋁清液)5mL，攪拌均勻後靜置30分鐘，測得靜置後產物的SV30=29%。
[0067]實施例9
[0068]本實施例用於說明本 發明提供含釩和鋁的廢水的處理方法。
[0069](I)將含釩和鋁的廢水(乙丙橡膠生產廢水，pH〈2，釩元素含量180mg/L，鋁元素含量4000mg/L)與碳酸鈉溶液(10重量％)在反應池中接觸，碳酸鈉的用量使得接觸後的混合物的PH值為3.7，沉澱反應溫度為52°C，時間為5分鐘。
[0070](2)將步驟(1)所得混合物轉入沉澱池進行沉釩，0.9小時後，混合物分層，上層為清液，沉澱沉積在沉澱池底部。將上層清液取出，底部沉澱送入壓濾機中進行壓濾，得到含鑰;濾餅。測得上層清液中f凡元素含量為0.86mg/L,招元素含量為3950mg/L。
[0071](3)用IOOmL量筒量取95mL生化處理二沉池剩餘汙泥，再向其中加入上述上層清液(即含鋁清液)5mL，攪拌均勻後靜置30分鐘，測得靜置後產物的SV30=27%。
[0072]實施例10
[0073]本實施例用於說明本發明提供含釩和鋁的廢水的處理方法。
[0074](I)將含釩和鋁的廢水(乙丙橡膠生產廢水，pH〈2，釩元素含量200mg/L，鋁元素含量1350mg/L)與氫氧化鉀溶液(10重量％)在反應池中接觸,氫氧化鉀的用量使得接觸後的混合物的PH值為3.9，沉澱反應溫度為60°C，時間為5分鐘。
[0075](2)將步驟(1)所得混合物轉入沉澱池進行沉釩，I小時後，混合物分層，上層為清液，沉澱沉積在沉澱池底部。將上層清液取出，底部沉澱送入壓濾機中進行壓濾，得到含釩濾餅。測得上層清液中f凡元素含量為0.90mg/L,招元素含量為1340mg/L。
[0076](3)用IOOmL量筒量取95mL生化處理二沉池剩餘汙泥，再向其中加入上述上層清液(即含鋁清液)5mL，攪拌均勻後靜置30分鐘，測得靜置後產物的SV30=33%。
[0077]下表1列出了以上各實施例和參考例的實驗結果數據，其中包括含釩和鋁的廢水在處理前後的釩元素含量，採用本發明方法處理後的上層清液作絮凝劑處理二沉池剩餘汙泥後得到產物的SV30，以及參考例給出用現有較好的絮凝劑處理二沉池剩餘汙泥後得到產物的SV30。
[0078]表1
[0079]
【權利要求】
1.一種含釩和鋁的廢水的處理方法，其特徵在於，該方法包括以下步驟: (1)在沉釩反應條件下，將含釩和鋁的廢水與鹼性物質接觸； (2)將步驟(1)接觸後所得混合物進行固液分離，得到固體釩產物和含鋁清液； (3)將步驟(2)中得到的含鋁清液作為絮凝劑使用。
2.根據權利要求1所述的方法，其中，在步驟(1)中，所述沉釩反應條件包括pH為3-4，溫度為40-60°C，時間為5-10分鐘。
3.根據權利要求1或2所述的方法，其中，在步驟(1)中，所述鹼性物質選自氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉中的一種或多種。
4.根據權利要求1或2所述的方法，其中，在步驟(3)中，將步驟(2)中得到的含鋁清液作為絮凝劑使用的方式包括將所述含鋁清液與生化處理二沉池剩餘汙泥混合。
5.根據權利要求4所述的方法，其中，相對於IL的生化處理二沉池剩餘汙泥和清液的總量，以鋁元素計，所述步驟(2)中得到的含鋁清液的投加量為20-200mg。
6.根據權利要求1所述的方法，其中，所述含釩和鋁的廢水的pH〈2，以鋁元素計，鋁含量為500-4000mg/L，以釩元素計，釩含量為100-200mg/L。
7.根據權利要求1所述的方法，其中，所述含釩和鋁的廢水為乙丙橡膠生產廢水。
8.權利要求1-7中任意一項所述的含釩和鋁的廢水的處理方法在汙水處理中的應用。
【文檔編號】C02F11/00GK103771574SQ201210408493
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2012年10月24日 優先權日:2012年10月24日
【發明者】商宜美, 酈和生, 秦會敏, 樓瓊慧, 謝文州, 李博偉, 張春原 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司北京化工研究院