[發明專利]一種石煤提釩含鹽廢水的綜合處理方法

有效

• 申請號: 201210110313.3
• 申請日: 2012-04-16
• 公開（公告）號: CN102642963A
• 公開（公告）日: 2012-08-22
• 發明（設計）人: 包申旭;張一敏;黃偉;劉濤;陳鐵軍;黃晶
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: C02F9/10
• 分類號: C02F9/10;C02F103/16
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司 42104
• 代理人: 樊戎

技術領域

本發明屬于含鹽廢水處理及綜合利用領域，尤其涉及一種石煤提釩含鹽廢水的綜合處理方法。

背景技術

隨著釩在鋼鐵、化工、航空航天等領域的廣泛應用，釩的消費量不斷增加。我國作為釩資源豐富的國家之一，逐漸成為世界釩市場的強有力競爭者(王永雙等，我國石煤提釩及綜合利用綜述《釩鈦》1993，4：21-31)。石煤是我國一種重要的含釩資源，具有儲量大、分布廣泛等特點，因此從石煤中提釩是滿足今后釩需求的重要途徑。在石煤提釩焙燒過程中通常需要添加一定量的工業鹽作為焙燒添加劑促進釩的提取，導致提釩廢水的含鹽量很高(Yi-Min?Zhang，et?al.The?technology?of?extracting?Vanadium?from?stone?coal?in?China：History，current?status?and?future?prospects.《Hydrometallurgy》2011，109：116～124)。這種含鹽廢水會腐蝕設備，如果不經處理直接外排，會導致排放區域的土壤板結，農作物受損，水體鹽堿化，影響生態環境。所以，必須對此類含鹽廢水進行處理，同時實現廢水的綜合利用，降低生產成本。

對含鹽廢水進行脫鹽處理，實現該類水體的無害排放是當前環保領域急需解決的問題之一。當前，對于石煤提釩含鹽廢水一般采用金屬還原-石灰中和法處理，這種方法工藝流程簡單，可以除去廢水中大部分有害的重金屬離子(曾凡勇，酸法石煤提釩廢水處理探討《工程設計與研究(長沙)》1996，3：62-64)，但處理后的廢水仍然存在鹽濃度較高的問題，需要進一步處理。

當前處理含鹽廢水的技術有多效蒸餾和膜法處理工藝：多效蒸餾可以極大程度地濃縮含鹽溶液，但由于廢水的操作溫度接近100℃，能量消耗很大，設備易腐蝕(于開錄等，低溫多效蒸餾海水淡化工程與技術進展《中國給水排水》2008，24：82-85)，同時存在設備投資巨大，處理成本很高等缺點；膜法處理工藝有反滲透和電滲析，由于處理過程中無需將廢水加熱到較高溫度，降低了能耗，但膜法處理工藝對預處理要求較高，且膜容易污染(褚彥杰等，反滲透膜污染及其在膜面分布特征研究《水處理技術》2012，38：72-74，133)，同時由于受到膜性能的限制，濃縮程度有限，而且處理后仍有一部分二次高濃鹽水排放(趙世剛等，反滲透濃水回收利用的探討《工業用水與廢水；李廣等，電滲析技術的發展及應用《化學技術與開發》2008，37：28-30)，會造成環境的二次污染。

發明內容

本發明旨在克服已有技術的缺陷，目的是提供一種能量消耗較小、處理成本較低、對環境無二次污染、能全部回收其中淡水和鹽類的石煤提釩含鹽廢水的綜合處理方法。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案的具體步驟是：

第一步、預處理

采用石灰中和-純堿除硬-絮凝沉淀法，將石煤提釩含鹽廢水預處理至：Fe²⁺＜0.3mg/L，Mn²⁺＜0.1mg/L，SS＜1mg/L。

第二步、倒極電滲析

采用倒極電滲析對預處理后的石煤提釩含鹽廢水進行脫鹽處理，脫鹽處理過程中每2～2.5小時變換極性一次，倒極電滲析處理后的石煤提釩含鹽廢水鹽度濃縮至100000～120000mg/L，得到淡水和濃水，其中淡水回用于石煤提釩工藝。

第三步、減壓膜蒸餾

采用減壓膜蒸餾工藝對第二步得到的濃水進行濃縮處理，濃縮處理過程中滲透側真空度為90～95kPa，得到飽和鹽水和冷凝水，冷凝水回用于石煤提釩工藝，飽和鹽水進入濃水池。

第四步、結晶

結晶是在與濃水池相通的結晶室中進行，結晶室中預先加有固體NaCl；從濃水池進入結晶室的飽和鹽水在結晶室結晶，結晶后的結晶鹽通過曬鹽制得工業鹽，所得工業鹽返回石煤提釩工藝；結晶液經過濾返回濃水池，將濃水池的上清液與電滲析產生的濃水合并，合并后的上清液與濃水經加熱后返回第三步的減壓膜蒸餾工藝。

所述石煤提釩含鹽廢水的總鹽度為10000～35000mg/L。

所述加熱的熱源為工業廢熱，加熱后的溫度為55～75℃。

所述的減壓膜蒸餾中所用的膜蒸餾組件采用中空纖維式膜組件，中空纖維式膜組件的填充率為30％～60％，長徑比為(3～6)∶1；中空纖維式膜組件的材質為疏水性聚偏氟乙烯或疏水性聚四氟乙烯，平均孔徑為0.2μm。