一種沉釩廢水和爐窯煙氣綜合治理及利用方法

2023-05-20 13:31:16

專利名稱：一種沉釩廢水和爐窯煙氣綜合治理及利用方法
技術領域：
本發明涉及一種沉釩廢水和爐窯煙氣綜合治理及利用技術，屬於環保技術領域。
背景技術：
目前國內外氧化釩廠沿用廢水和煙氣分開治理的方式，一種工藝設備(或工序)配套建設專門的環保處理設施進行分散治理。沉釩廢水傳統處理技術存在釩鉻不分離、廢水中硫酸鹽無法達標排放的難題，而蒸發濃縮工藝的能耗高、處理成本高，並且高含量活性矽酸根會致使裝置堵塞或結垢。並且原來的《釩工業汙染排放標準》中僅對迴轉窯和熔化爐煙氣的顆粒物制定了明確的汙染排放標準，對其中有毒有害氣體沒有明確要求。根據釩生產企業的實際調查，每生產一噸V2O5將產生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，既是危害極大的汙染源又是具有一定價值的二次資源。因此，氧化釩廠環保治理缺乏系統整體規劃設計，環保觀念落後導致處理工藝、技術落後，與我國氧化釩生產工藝達到國際先進水平的現狀和《釩工業汙染物排放標準》(GB26452-2011)的要求不相適應。同時廢水和煙氣分散治理的方式投資大，佔地多，能耗高，運行費用高，廢水沒有作為煙氣治理的工藝水進行重複使用，煙氣所含的低位熱能和氣源沒有得到有效利用，回收的副產物不能有效利用形成新的汙染源。 沉釩廢水釩鉻回收-煙氣吹氨工藝技術是根據國內外釩廠環保治理的實踐與探索，把沉釩廢水和煙氣作為共存富集的二次資源進行系統開發利用，全面治理釩廠廢水和煙氣，使之達到《釩工業汙染物排放標準》(GB26452-2011)，實現了符合氧化釩廠實際的釩、鉻、氨、水資源的零排放及資源綜合利用的新模式，形成了切實可行的循環經濟及清潔生產的環保治理工藝，使氧化釩廠實現環保效益、經濟效益和社會效益的和諧統一。

發明內容
本技術發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行單獨分離和回收治理，然後直接利用爐窯煙氣的餘熱作為廢水氨氮吹脫的氣源和能源，吹氨尾氣採用焦化生產的硫酸銨和硫酸配製氨氣回收淨化液製取硫酸銨沉釩劑；處理後廢水用於燒結機煙氣脫硫或煉鐵廠高爐衝渣。本技術發明的主要工序如下:(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)利用爐窯煙氣進行廢水氨氮吹脫及尾氣治理製備硫酸銨沉釩劑；(4)處理達標水(含鈉鹽)綜合回用於煙氣脫硫或高爐衝渣；(5)釩、鉻濾餅綜合利用。本技術發明具有以下特點:(I)沉釩廢水處理全面達到《釩工業汙染物排放標準》(GB26452-2011)，單位產品基準排水量彡10m3/t (V2O5或V2O3)，對應的排放極限為Cr6+ < 0.5mg/l，總釩< lmg/1，總鉻 NOx等有害氣體，全面達到《釩工業汙染物排放標準》(GB26452-2011)。在煙氣吹氨的工藝過程中，首先對煙氣進行脫硝降氯，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行吹氨並回收氨氣，同步實現焦化農用級硫酸銨製備銨鹽沉釩劑。(4)釩鉻分開分離，濾渣中的釩酸鐵資源再生利用於生產APV、初級氫氧化鉻作為生產鹼式硫酸鉻的原料、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，實現了沉釩廢水在釩廠的一級復用；吹氨廢水達標處理後全部用於煙氣脫硫或煉鐵衝渣，實現了廢水的二級復用。


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，Fe3+與VO3—、V043—結合形成Fe (VO3)沉澱，反應式如下:3V03>Fe3+ = Fe (VO3) I3V043>Fe3++6H+ = Fe (VO3) I +3H20調節pH至8-9，使Fe (VO3) 3和過量Fe3+以及廢水中的Cr3+形成氫氧化物沉澱，力口入PAM絮凝後進行過濾分離。分離後的含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+，然後加入NaOH調節pH至8_9，生成Cr (OH) 3沉澱，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後的廢水中加入石灰，使廢水中氨氮全部以揮發性銨鹽(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化成氫氧化鈉和硫酸鈣沉澱；再加入碳酸氫銨溶解進行除硬度，產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生成鹽和鹼的陰離子。n、m為正數，η為0.1 10。Ca (OH) 2+2NH4HC03 — CaCO3 I +2NH3.H20+H20
2 NH3 H2O^ ^ 2NH3 + 2H20(3)利用爐窯煙氣進行廢水氨氮吹脫及尾氣治理製備硫酸銨沉釩劑直接利用爐窯煙氣餘熱吹氨並實現煙氣治理工藝包括依次進行的三個部分: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行廢水中的氨氮吹脫達標，最後吹氨煙氣中的氨氮回收治理生產硫酸銨後達標排放。釩廠迴轉窯和熔化爐採用煤氣燃燒產生的NOx約95%是NO，其餘5%主要是NO2,由於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，在較低的溫度範圍(180 420°C)內，還原劑氨有選擇的將煙氣中的NOx還原生成為N2和水，實現脫硝。在SCR脫硝器中噴入含NH3約8% 10%的稀氨水，使SCR中的煙氣處於約180°C含大量水蒸氣的狀態。由於大量水蒸氣的存在，強氧化性的Cl2與還原性的NH3瞬時反應，實現降氯。3C12+8NH3 = N2+6NH4C1 (白煙)C12+S02+2H20 = H2S04+2HC1C12+2N0 = 2N0C1NH4Cl+NaOH = NH40H+NaClNH4OH = NH3 f +H2O在脫硝脫氯氣後的煙氣作為氣源和熱源的條件下，強鹼性的吹氨廢水與煙氣進行三級逆流串聯直接傳質傳熱過程，使廢水中氨氮被吹脫到煙氣中，然後進入氨回收塔生產硫胺。
NH3.H2O 厶 ^NH;.t+ H2O2NH3+H2S04— (NH4)2SO4, Λ H = _275014J/molNH3+H2S04 — NH4HSO4, ΔΗ = -165017J/molNH4HS04+NH3 — (NH4) 2S04(4)處理達標水(含鈉鹽)綜合利用。吹脫處理達標水於用作燒結脫硫工藝的補充水，提高脫硫效率，脫硫後液漿返煉鐵高爐衝渣，不影響高爐衝渣循環水水質。(5)釩、鉻濾餅綜合利用廢水除釩後的濾餅(幹基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，濾液用氫氧化鈉調整PH值後，蒸汽加熱至沸，加入硫銨沉澱生產粗APV，分離粗APV的濾液為聚矽硫酸鐵溶液，用作焦化廢水預處理專用高效混凝劑。除鉻後的濾餅為初級氫氧化鉻，作為生產鹼式硫酸鉻的原料。
權利要求
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行系統利用，全面治理釩廠廢水和煙氣，其特徵是: (1)廢水釩鉻單獨分離及回收治理； (2)廢水固定銨鹽分解和除硬度； (3)利用爐窯煙氣進行廢水氨氮吹脫及尾氣治理製備硫酸銨沉釩劑； (4)處理達標水(含鈉鹽)綜合利用； (5)釩、鉻濾餅綜合利用。
2.按照權利要求1所述的方法，其特徵是在PH= 2-6條件下加入硫酸鐵除釩，再調節PH至8-9，使Fe (VO3) 3和過量Fe3+以及廢水中的Cr3+形成氫氧化物沉澱，加入PAM絮凝後進行過濾分離。分離後的含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+，然後加入NaOH調節pH至8_9，生成Cr (OH) 3沉澱，過濾分離。
3.按照權利要求1所述的方法，其特徵是在去除釩鉻後的廢水中加入石灰，使廢水中氨氮全部以揮發性銨鹽(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化成氫氧化鈉和硫酸鈣沉澱；再加入碳酸氫銨溶解進行去除硬度，產生的含氨廢氣抽入吹氨尾氣治理塔。
4.按照權利要求1所述的方法，其特徵是直接利用爐窯煙氣進行廢水氨氮吹脫，並對尾氣回收治理，製備硫酸銨沉釩劑。
5.按照權利要求4所述的方法，其特徵是首先對爐窯煙氣進行脫硝降氯(氯氣)和再次除塵；其次利用煙氣作為熱源和氣源進行廢水中的氨氮吹脫達標，最後對吹氨煙氣中的氨氮進行回收治理，生產硫酸銨。
6.按照權利要求1所述的方法，其特徵是吹脫 處理後的達標水用作燒結脫硫工藝的補充水，提聞脫硫效率，脫硫後液楽■返煉鐵聞爐衝禮:。
7.按照權利要求2所述的方法，其特徵是除釩後的濾餅(幹基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，濾液用氫氧化鈉調整PH值後，蒸汽加熱至沸，加入硫銨沉澱生產粗APV，分離粗APV的濾液為聚矽硫酸鐵溶液，用作焦化廢水預處理專用高效混凝劑。除鉻後的濾餅為初級氫氧化鉻，作為生產鹼式硫酸鉻的原料。
全文摘要
本發明涉及一種沉釩廢水和爐窯煙氣綜合治理及利用方法，屬於環保技術領域。本技術發明的目的是改變氧化釩廠傳統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行單獨分離和回收治理，然後直接利用爐窯煙氣的餘熱作為廢水氨氮吹脫的氣源和能源，吹氨尾氣採用焦化生產的硫酸銨和硫酸配製氨氣回收淨化液製取硫酸銨沉釩劑，處理後的廢水用於燒結機煙氣脫硫或者煉鐵高爐衝渣，全面達到《釩工業汙染物排放標準》(GB26452-2011)，同時對水處理過程中產生的釩、鉻濾餅進行綜合利用，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 優先權日2012年1月17日
發明者徐欣, 李自樹, 葉宏, 操衛平, 李林峰 申請人:四川格瑞化工科技發展有限公司