沉钒母液与洗水资源化处理装置的制作方法

本实用新型涉及的是沉钒母液与洗水资源化处理装置，属于工业废水处理的技术领域。

背景技术：

钒是一种过渡元素，原子序数23，原子量50.9。钒是呈银灰色金属，具有体心立方结构，熔点1890±10℃，沸点3380℃。钒拥有良好的物理性能、稳定的化学性质和催化活性，广泛用于冶金、钢铁、化工、建材、染料、电池等领域。

在中国，提钒的主要原料为钒钛磁铁矿与石煤，而我国的石煤储量非常丰富，广泛分布于湖南、湖北、浙江、江西、广东、广西、贵州、安徽、河南、陕西、甘肃等地。石煤中的钒主要以3价存在，多数提钒工艺要先将其氧化成5价，以偏钒酸钠溶出，然后利用氯化铵沉钒，生成偏钒酸铵，也可以脱氨制成五氧化二钒。目前，石煤提钒主要工艺有：低钠焙烧水浸工艺、空白焙烧酸浸工艺、钙盐焙烧酸浸工艺、免焙烧直接稀酸浸取工艺。

这里主要针对低钠焙烧水浸工艺提钒，其生产过程为：“矿石粉碎至0 .25 mm以下→加添加剂混合均匀→模压成球→反射炉氧化焙烧→磨浆水浸→固液分离→离子交换→负载树脂解吸→解吸液除杂→偏钒酸铵沉淀/脱水→脱氨/五氧化二钒产品”。其产生的沉钒母液（也称为沉钒高氨氮废水）与洗水（也称为离心机滤液）是一种含重金属离子、高浓度氯化铵、高浓度氯化钠以及少量偏钒酸根的高氨氮含盐废水，如不能很好的处理，不仅会严重污染环境，也浪费氮与钒资源。目前已有部分针对低钠焙烧水浸工艺提钒产生的沉钒废水处理回用的专利，如201210130522.4钒渣提钒高盐废水资源化利用的方法，主要工艺为“提钒高盐废水加碱除钙镁与金属杂质离子、进一步加碱蒸氨、酸吸收氨气、蒸发结晶出铵盐、脱氨废水再蒸发结晶出钠盐、冷凝水回用”；他采用先蒸氨，然后酸吸收氨气、蒸发结晶出铵盐，再将蒸氨废水蒸发结晶出钠盐，这里有3个蒸发过程，运行费用太高，又未回收偏钒酸根，而浪费了钒资源。另一个专利201010574183.X一种沉钒废水的处理方法，主要工艺为“沉钒废水加碱除重金属、提高pH将铵离子转化为氨、氨氮分离膜脱氨、硫酸吸收产出硫铵、脱氨后反渗透浓缩出硫酸钠、产水回用；先利用膜脱氨，硫酸吸收出硫铵，再浓缩出硫酸钠，也未回收偏钒酸根。目前，需要研制开发一种新的沉钒母液与洗水资源化处理技术。

技术实现要素：

本实用新型提出的是一种沉钒母液与洗水资源化处理装置，其目的旨在针对低钠焙烧水浸提钒产生的沉钒母液（沉钒高氨氮废水）与洗水（离心机滤液）这一种含重金属离子、高浓度氯化铵、高浓度氯化钠以及少量偏钒酸根的高氨氮含盐废水，处理不当不仅会严重污染环境，也浪费氮与钒资源的问题。对低浓度的离心机滤液，首先利用电解氧化与超滤去除重金属离子与悬浮物，降低COD值，其次利用树脂吸附偏钒酸根离子，回收钒资源，最后利用反渗透进行浓缩减量与净化，浓水减量去后续的蒸发，净化的产水回用；处理前，离心机滤液的COD值为50～100mg/L、V⁵⁺（钒离子）值为10～60mg/L、TDS值为10000～20000mg/L，处理后，COD值为10～20mg/L，COD的去除率达到80%，V⁵⁺（钒离子）值为1～6mg/L，钒离子的回收率达到90%，浓水的TDS值为50000～100000mg/L，浓缩了4～6.6倍，产水的TDS值为100～200mg/L，产水脱盐率达到99%；而对高浓度的沉钒高氨氮废水，首先利用纯碱沉淀大部分钙离子与重金属离子，利用电解氧化与超滤去除重金属离子与悬浮物，降低COD值，其次利用树脂吸附偏钒酸根离子，回收钒资源，最后利用蒸发结晶分离出氯化铵与氯化钠，回用到提钒生产，冷凝水也得以回用；处理前，沉钒高氨氮废水的Ca²⁺（钙离子）值为100～800mg/L、COD值为500～1000mg/L、V⁵⁺（钒离子）值为100～600mg/L，处理后，Ca²⁺（钙离子）值≤40mg/L，Ca²⁺（钙离子）的去除率达到60～95%，COD值为60～150mg/L，COD的去除率达到85～88%，V⁵⁺（钒离子）值为≤10mg/L，钒离子的回收率≥90%；达到了沉钒母液与洗水资源化处理的目的。

本实用新型的技术解决方案：沉钒母液与洗水资源化处理装置，其结构包括离心机滤液预处理系统PTS1、离心机滤液树脂交换系统RS1、反渗透系统ROS、沉钒高氨氮废水预处理系统PTS2、沉钒高氨氮废水树脂交换系统RS2、蒸发结晶系统VCS、钒解吸液储送系统VLS；其中离心机滤液CMFL接至离心机滤液预处理系统PTS1的进水口，利用离心机滤液预处理系统PTS1去除离心机滤液中的重金属离子，将COD值降低到＜20mg/L；离心机滤液预处理系统PTS1的反洗水出口送出离心机滤液超滤反洗排水SW至沉钒高氨氮废水预处理系统PTS2的反洗水进口，离心机滤液预处理系统PTS1的出水口与离心机滤液树脂交换系统RS1的进水口相接，利用离心机滤液树脂交换系统RS1吸附离心机滤液中的偏钒酸根离子，离心机滤液树脂交换系统RS1的出液口与钒解吸液储送系统VLS的1#进液口相接，钒解吸液储送系统VLS的出液口送出钒解吸液（偏钒酸钠）VL，去提钒生产系统的沉钒池再次进行沉钒，达到回收钒资源的目的；离心机滤液树脂交换系统RS1的出水口与反渗透系统ROS的进水口相接，利用反渗透系统ROS将预处理和吸附钒后的离心机滤液浓缩减量，浓缩4～6.6倍，将其TDS浓缩到50000～100000mg/L，以减少后续蒸发结晶的费用；反渗透系统ROS的浓水出口送出反渗透浓水ROCW至蒸发结晶系统VCS的2#浓水进口，而反渗透系统ROS产水的TDS≤200mg/L，满足回用要求，反渗透系统ROS的出水口送出回用水RUW；沉钒高氨氮废水SVWW接至沉钒高氨氮废水预处理系统PTS2的1#进水口，利用沉钒高氨氮废水预处理系统PTS2去除沉钒高氨氮废水中的重金属离子，将COD值降低到≤150mg/L、Ca²⁺（钙离子）降低到≤40mg/L；沉钒高氨氮废水预处理系统PTS2的出泥口送出泥饼SC，沉钒高氨氮废水预处理系统PTS2的出水口与沉钒高氨氮废水树脂交换系统RS2的进水口相接，利用沉钒高氨氮废水树脂交换系统RS2吸附沉钒高氨氮废水中的偏钒酸根离子，沉钒高氨氮废水树脂交换系统RS2的出液口与钒解吸液储送系统VLS的2#进液口相接；沉钒高氨氮废水树脂交换系统RS2的出水口与蒸发结晶系统VCS的进液口相接，利用蒸发结晶系统VCS将经过预处理和吸附钒后的沉钒高氨氮废水蒸发结晶并分离出纯度≥90%的氯化铵以及纯度≥98%的氯化纳，都满足对盐的回用要求，同时，蒸发结晶产生冷凝水的TDS值≤200mg/L，也满足回用要求；蒸发结晶系统VCS的出盐口送出结晶盐（氯化铵、氯化纳）Salt。结果，沉钒母液与洗水资源化处理装置将离心机滤液与沉钒高氨氮废水分别处理，不仅回收了宝贵的偏钒酸根离子，回收利用了氯化铵、氯化纳，也将产水与冷凝水回用到了提钒的生产中，达到了沉钒母液与洗水资源化处理的目的。

这里，针对利用电解氧化产生·OH（羟自由基）与ClO^－（次氯酸根）等强氧化剂，来氧化个中有机污染物，降低COD值。其基本化学方程式如下：

2H2O → 2·OH + 2H⁺ + 2e^－ （1）

有机物 + ·OH → CO2↑ + H2O （2）

Cl2 + H2O → ClO^－ + H⁺ + Cl^－ （3）

有机物 + ClO^-→ CO2↑ + H2O （4）

针对蒸发结晶热法分盐，是利用了氯化钠与氯化铵饱和浓度与温度关系的差异，氯化钠与氯化铵的溶解度表如下：

氯化钠与氯化铵的溶解度表（单位：g/100ml）

从表中可清楚的看出，氯化钠的饱和浓度随温度的变化不大，而氯化铵的饱和浓度随温度的变化很大，可以利用二者的差异，比如利用强制循环蒸发，在100℃不停的循环蒸发浓缩，结晶分离出氯化钠，当氯化铵接近饱和时，利用降温到20℃～40℃，结晶分离出氯化铵，然后再进入下一个蒸发浓缩、结晶分离的蒸发结晶过程，这样，可以得到的氯化钠纯度≥98%，氯化铵纯度≥90%。

沉钒母液与洗水资源化处理方法，包括如下步骤：

1）通过离心机滤液预处理系统，将离心机滤液中的重金属离子与悬浮物去除、COD值降低到＜20mg/L；

2）通过离心机滤液树脂交换系统，将离心机滤液中的偏钒酸根吸附，解吸出偏钒酸钠，并利用钒解吸液储送系统送回沉钒池，从而回收钒资源，其回收率≥90%；

3）通过反渗透系统，将预处理和吸附钒后的离心机滤液进行浓缩减量和净化，浓缩4～6.6倍，将其TDS浓缩到50000～100000mg/L，以减少后续蒸发结晶的费用；净化的产水的TDS≤200mg/L，满足回用要求；

4）通过沉钒高氨氮废水预处理系统，将沉钒高氨氮废水中的重金属离子和悬浮物去除，并将COD值降低到＜150mg/L、Ca²⁺值降低到≤40mg/L；

5）通过沉钒高氨氮废水树脂交换系统，将沉钒高氨氮废水中的偏钒酸根吸附，解吸出偏钒酸钠，回收钒资源，回收率≥90%；

6）通过VCS表示蒸发结晶系统，进行蒸发结晶热法分盐，分离出纯度≥90%的氯化铵以及纯度≥98%的氯化纳，蒸发结晶产生冷凝水的TDS值≤200mg/L，盐和水都得到了回用。

本实用新型的优点，本实用新型沉钒母液与洗水资源化处理装置，是针对沉钒母液与洗水含重金属离子、高浓度氯化铵、高浓度氯化钠以及少量偏钒酸根的高氨氮含盐废水的特点；对低浓度的离心机滤液，首先利用电解氧化与超滤去除重金属离子与悬浮物，降低COD值，其次利用树脂吸附偏钒酸根离子，回收钒资源，最后利用反渗透进行浓缩减量与净化，浓水减量去后续的蒸发，净化的产水回用；而对高浓度的沉钒高氨氮废水，首先利用纯碱沉淀大部分钙离子，利用电解氧化与超滤去除重金属离子与悬浮物，降低COD值，其次利用树脂吸附偏钒酸根离子，回收钒资源，最后利用蒸发结晶分离出氯化铵与氯化钠，回用到提钒生产，冷凝水也得以回用；达到了沉钒母液与洗水资源化处理的目的。

附图说明

附图1是沉钒母液与洗水资源化处理装置的总体结构示意图。

附图中的CMFL表示离心机滤液，RUW表示回用水，SVWW表示沉钒高氨氮废水，Salt表示（氯化铵、氯化纳）结晶盐，VL表示钒解吸液（偏钒酸钠），ROCW表示反渗透浓水，VCW表示蒸发结晶凝水，SC表示泥饼，SW表示离心机滤液超滤反洗排水；PTS1表示离心机滤液预处理系统，RS1表示离心机滤液树脂交换系统，ROS表示反渗透系统，PTS2表示沉钒高氨氮废水预处理系统，RS2表示沉钒高氨氮废水树脂交换系统，VCS表示蒸发结晶系统，VLS表示钒解吸液储送系统。

附图2是沉钒母液与洗水资源化处理装置的离心机滤液预处理系统结构示意图。

附图中的CMFL表示离心机滤液，SW表示离心机滤液超滤反洗排水，PT1 out表示离心机滤液预处理系统出水；PTS1表示离心机滤液预处理系统；T1表示离心机滤液箱，EO1表示离心机滤液电解氧化装置，UF1表示离心机滤液超滤装置，T2表示超滤产水箱，D1表示离心机滤液盐酸投加装置；P1表示离心机滤液增压泵，P2表示反渗透供水泵，P3表示离心机滤液超滤反洗泵。

附图3是沉钒母液与洗水资源化处理装置的沉钒高氨氮废水预处理系统结构示意图。

附图中的SVWW表示沉钒高氨氮废水，SC表示泥饼，SW表示离心机滤液超滤反洗排水，PT2out表示沉钒高氨氮废水预处理系统出水；PTS2表示沉钒高氨氮废水预处理系统；T3表示沉钒高氨氮废水箱，ST表示沉淀池，T4表示中间水箱，EO2表示沉钒高氨氮废水电解氧化装置，UF2表示沉钒高氨氮废水超滤装置，T5表示高氨氮浓水箱，SD表示污泥脱水系统，D2表示纯碱与混凝剂投加装置，D3表示沉钒高氨氮废水盐酸投加装置；P5表示沉钒高氨氮废水增压泵，P6表示中间输送泵，P7表示VCS供液泵，P8表示沉钒高氨氮废水超滤反洗泵，P9表示沉钒高氨氮废水预处理系统回流泵。

附图4是沉钒母液与洗水资源化处理装置的树脂交换系统及钒解吸液储送系统结构示意图。

附图中的RS1表示离心机滤液树脂交换系统，RS2表示沉钒高氨氮废水树脂交换系统，VLS表示钒解吸液储送系统；PT1out表示离心机滤液预处理系统出水，PT2out表示沉钒高氨氮废水预处理系统出水，RS1out表示离心机滤液树脂交换系统出水，RS2out表示沉钒高氨氮废水树脂交换系统出水，VL表示钒解吸液（偏钒酸钠）；D4表示离心机滤液的氯化钠与氯化铵投加装置，D5表示沉钒高氨氮废水的氯化钠与氯化铵投加装置，RST1表示离心机滤液树脂吸附罐，RST2表示沉钒高氨氮废水树脂吸附罐，VLT表示偏钒酸钠解吸液箱；P10表示偏钒酸钠解吸液输送泵。

附图5是沉钒母液与洗水资源化处理装置的反渗透系统与蒸发结晶系统结构示意图。

附图中的ROS表示反渗透系统，VCS表示蒸发结晶系统；RS1out表示离心机滤液树脂交换系统出水，RS2out表示沉钒高氨氮废水树脂交换系统出水，RUW表示回用水，Salt表示结晶盐（氯化铵、氯化纳），ROCW表示反渗透浓水，VCW表示蒸发结晶凝水；D6表示阻垢剂投加装置，SFF表示保安过滤器，RO表示反渗透装置，VC表示蒸发结晶装置，T6表示回用水箱，T7表示蒸发结晶进料箱；P11表示反渗透高压泵，P12表示回用水泵，P13表示蒸发结晶进料泵。

附图6是沉钒母液与洗水资源化处理装置实施例的水平衡图。

具体实施方式

对照附图1，沉钒母液与洗水资源化处理装置，其结构包括离心机滤液预处理系统PTS1、离心机滤液树脂交换系统RS1、反渗透系统ROS、沉钒高氨氮废水预处理系统PTS2、沉钒高氨氮废水树脂交换系统RS2、蒸发结晶系统VCS、钒解吸液储送系统VLS；其中离心机滤液CMFL接至离心机滤液预处理系统PTS1的进水口，利用离心机滤液预处理系统PTS1去除离心机滤液中的重金属离子，将COD值降低到＜20mg/L；离心机滤液预处理系统PTS1的反洗水出口送出离心机滤液超滤反洗排水SW至沉钒高氨氮废水预处理系统PTS2的反洗水进口，离心机滤液预处理系统PTS1的出水口与离心机滤液树脂交换系统RS1的进水口相接，利用离心机滤液树脂交换系统RS1吸附离心机滤液中的偏钒酸根离子，离心机滤液树脂交换系统RS1的出液口与钒解吸液储送系统VLS的1#进液口相接，钒解吸液储送系统VLS的出液口送出钒解吸液（偏钒酸钠）VL，去提钒生产系统的沉钒池再次进行沉钒，达到回收钒资源的目的；离心机滤液树脂交换系统RS1的出水口与反渗透系统ROS的进水口相接，利用反渗透系统ROS将预处理和吸附钒后的离心机滤液浓缩减量，浓缩4～6.6倍，将其TDS浓缩到50000～100000mg/L，以减少后续蒸发结晶的费用；反渗透系统ROS的浓水出口送出反渗透浓水ROCW至蒸发结晶系统VCS的2#浓水进口，而反渗透系统ROS产水的TDS≤200mg/L，满足回用要求，反渗透系统ROS的出水口送出回用水RUW；沉钒高氨氮废水SVWW接至沉钒高氨氮废水预处理系统PTS2的1#进水口，利用沉钒高氨氮废水预处理系统PTS2去除沉钒高氨氮废水中的重金属离子，将COD值降低到≤150mg/L、Ca²⁺（钙离子）降低到≤40mg/L；沉钒高氨氮废水预处理系统PTS2的出泥口送出泥饼SC，沉钒高氨氮废水预处理系统PTS2的出水口与沉钒高氨氮废水树脂交换系统RS2的进水口相接，利用沉钒高氨氮废水树脂交换系统RS2吸附沉钒高氨氮废水中的偏钒酸根离子，沉钒高氨氮废水树脂交换系统RS2的出液口与钒解吸液储送系统VLS的2#进液口相接；沉钒高氨氮废水树脂交换系统RS2的出水口与蒸发结晶系统VCS的进液口相接，利用蒸发结晶系统VCS将经过预处理和吸附钒后的沉钒高氨氮废水蒸发结晶并分离出纯度≥90%的氯化铵以及纯度≥98%的氯化纳，都满足对盐的回用要求，同时，蒸发结晶产生冷凝水的TDS值≤200mg/L，也满足回用要求；蒸发结晶系统VCS的出盐口送出结晶盐（氯化铵、氯化纳）Salt。结果，沉钒母液与洗水资源化处理装置将离心机滤液与沉钒高氨氮废水分别处理，不仅回收了宝贵的偏钒酸根离子，回收利用了氯化铵、氯化纳，也将产水与冷凝水回用到了提钒的生产中，达到了沉钒母液与洗水资源化处理的目的。

对照附图2，离心机滤液预处理系统PTS1，其结构包括离心机滤液箱T1、离心机滤液电解氧化装置EO1、离心机滤液超滤装置UF1、超滤产水箱T2、离心机滤液盐酸投加装置D1，以及离心机滤液增压泵P1、反渗透供水泵P2、离心机滤液超滤反洗泵P3；其中离心机滤液CMFL接至离心机滤液箱T1的进水口，离心机滤液箱T1的出水口通过离心机滤液增压泵P1与离心机滤液电解氧化装置EO1的进水口相接，离心机滤液盐酸投加装置D1的出药口也与离心机滤液电解氧化装置EO1的进水口相接，离心机滤液电解氧化装置EO1的出水口与离心机滤液超滤装置UF1的进水口相接，离心机滤液超滤装置UF1的出水口与超滤产水箱T2的进水口相接，超滤产水箱T2的反洗水出口通过离心机滤液超滤反洗泵P3与离心机滤液超滤装置UF1的反洗水进口相接，离心机滤液超滤装置UF1的反洗水出口送出离心机滤液超滤反洗排水SW，超滤产水箱T2的出水口通过反渗透供水泵P2送出离心机滤液预处理系统出水PT1out；利用离心机滤液电解氧化装置EO1产生的次氯酸根和羟自由基等强氧化剂降解COD，去除重金属离子，并利用离心机滤液超滤装置UF1滤除部分COD、悬浮物与重金属反应物，将COD值降低到≤20mg/L。

对照附图3，沉钒高氨氮废水预处理系统PTS2，其结构包括沉钒高氨氮废水箱T3、沉淀池ST、中间水箱T4、沉钒高氨氮废水电解氧化装置EO2、沉钒高氨氮废水超滤装置UF2、高氨氮浓水箱T5、污泥脱水系统SD、纯碱与混凝剂投加装置D2、沉钒高氨氮废水盐酸投加装置D3，以及沉钒高氨氮废水增压泵P5、中间输送泵P6、蒸发结晶系统供液泵P7、沉钒高氨氮废水超滤反洗泵P8、沉钒高氨氮废水预处理系统回流泵P9；其中沉钒高氨氮废水SVWW接至沉钒高氨氮废水箱T3的进水口，沉钒高氨氮废水箱T3的出水口通过沉钒高氨氮废水增压泵P5与沉淀池ST的进水口相接，纯碱与混凝剂投加装置D2的出药口也与沉淀池ST的进水口相接，沉淀池ST的出泥口与污泥脱水系统SD的1#进泥口相接，离心机滤液超滤反洗排水SW接至污泥脱水系统SD的3#进泥口，利用污泥脱水系统SD进行压滤，分出干泥与滤液，污泥脱水系统SD的出泥口送出泥饼SC，污泥脱水系统SD的出液口通过沉钒高氨氮废水预处理系统回流泵P9将滤液送回沉钒高氨氮废水箱T3的进液口；沉淀池ST的出水口与中间水箱T4的进水口相接，中间水箱T4的出水口通过中间输送泵P6与沉钒高氨氮废水电解氧化装置EO2的进水口相接，沉钒高氨氮废水盐酸投加装置D3的出药口也与沉钒高氨氮废水电解氧化装置EO2的进水口相接，沉钒高氨氮废水电解氧化装置EO2的出水口与沉钒高氨氮废水超滤装置UF2的进水口相接，沉钒高氨氮废水超滤装置UF2的出水口与高氨氮浓水箱T5的进水口相接，高氨氮浓水箱T5的反洗水出口通过沉钒高氨氮废水超滤反洗泵P8与沉钒高氨氮废水超滤装置UF2的反洗水进口相接，沉钒高氨氮废水超滤装置UF2的反洗水排口接至污泥脱水系统SD的2#进泥口，高氨氮浓水箱T5的出水口通过蒸发结晶系统供液泵P7送出沉钒高氨氮废水预处理系统出水PT2 out；这里通过纯碱与钙离子反应生成碳酸钙沉淀、以及重金属氢氧化物沉淀，利用盐酸将pH回调为中性，并利用电解氧化与超滤过滤以去除重金属离子，并将COD值降低到≤150mg/L，将钙离子降低到≤40mg/L。

对照附图4，树脂交换系统PTS1、PTS2与钒解吸液储送系统VLS，其结构包括离心机滤液树脂吸附罐RST1、沉钒高氨氮废水树脂吸附罐RST2、偏钒酸钠解吸液箱VLT、离心机滤液的氯化钠与氯化铵投加装置D4、沉钒高氨氮废水的氯化钠与氯化铵投加装置D5、偏钒酸钠解吸液输送泵P10；其中离心机滤液预处理系统出水PT1out接至离心机滤液树脂吸附罐RST1的进水口，离心机滤液的氯化钠与氯化铵投加装置D4的出药口与离心机滤液树脂吸附罐RST1的进药口相接，离心机滤液树脂吸附罐RST1的出液口与偏钒酸钠解吸液箱VLT的1#进液口相接，离心机滤液树脂吸附罐RST1的出水口送出离心机滤液树脂交换系统出水RS1out；沉钒高氨氮废水预处理系统出水PT2out接至沉钒高氨氮废水树脂吸附罐RST2的进水口，沉钒高氨氮废水的氯化钠与氯化铵投加装置D5的出药口与沉钒高氨氮废水树脂吸附罐RST2的进药口相接，沉钒高氨氮废水树脂吸附罐RST2的出液口与偏钒酸钠解吸液箱VLT的2#进液口相接，沉钒高氨氮废水树脂吸附罐RST2的出水口送出沉钒高氨氮废水树脂交换系统出水RS2out；偏钒酸钠解吸液箱VLT的出液口通过偏钒酸钠解吸液输送泵P10送出钒解吸液（偏钒酸钠）VL；这里，利用大孔阴离子树脂吸附偏钒酸根，树脂饱和后，利用氢氧化钠和氯化钠进行解吸，得到偏钒酸钠，再去沉钒，从而使得废水中流失的钒资源得到回收。

对照附图5，反渗透系统ROS与蒸发结晶系统VCS，其结构包括保安过滤器SFF、反渗透装置RO、回用水箱T6、蒸发结晶进料箱T7、蒸发结晶装置VC、阻垢剂投加装置D6，以及反渗透高压泵P11、回用水泵P12、蒸发结晶进料泵P13；其中离心机滤液树脂交换系统出水RS1out接至保安过滤器SFF的进水口，阻垢剂投加装置D6的出药口也接至保安过滤器SFF的进水口，保安过滤器SFF的出水口通过反渗透高压泵P11与反渗透装置RO的进水口相接，反渗透装置RO的浓水出口与蒸发结晶装置VC的2#进液口相接，反渗透装置RO的产水出口与回用水箱T6的1#进水口相接，回用水箱T6的出水口通过回用水泵P12送出回用水RUW；这里利用反渗透将离心机滤液进行浓缩减量，以减少蒸发量，以降低蒸发运行费用，同时净化后的产水回用；沉钒高氨氮废水树脂交换系统出水RS2out接至蒸发结晶进料箱T7的1#进液口，蒸发结晶进料箱T7的出液口通过蒸发结晶进料泵P13与蒸发结晶装置VC的进液口相接，蒸发结晶装置VC的出水口将蒸发结晶凝水VCW接至回用水箱T6的2#进水口，蒸发结晶装置VC的出盐口送出结晶盐（氯化铵、氯化纳）Salt。实现将沉钒高氨氮废水与离心机滤液处理，产水回用到提钒多个生产工段，氯化铵、氯化钠也得到回用，同时回收了偏钒酸钠，达到了沉钒母液与洗水资源化处理的目的。

沉钒母液与洗水资源化处理方法，包括如下步骤：

1）通过离心机滤液预处理系统，将离心机滤液中的重金属离子与悬浮物去除、COD值降低到＜20mg/L；

2）通过离心机滤液树脂交换系统，将离心机滤液中的偏钒酸根吸附，解吸出偏钒酸钠，并利用钒解吸液储送系统送回沉钒池，从而回收钒资源，其回收率≥90%；

3）通过反渗透系统，将预处理和吸附钒后的离心机滤液进行浓缩减量和净化，浓缩4～6.6倍，将其TDS浓缩到50000～100000mg/L，以减少后续蒸发结晶的费用；净化的产水的TDS≤200mg/L，满足回用要求；

4）通过沉钒高氨氮废水预处理系统，将沉钒高氨氮废水中的重金属离子和悬浮物去除，并将COD值降低到＜150mg/L、Ca²⁺值降低到≤40mg/L；

5）通过沉钒高氨氮废水树脂交换系统，将沉钒高氨氮废水中的偏钒酸根吸附，解吸出偏钒酸钠，回收钒资源，回收率≥90%；

6）通过VCS表示蒸发结晶系统，进行蒸发结晶热法分盐，分离出纯度≥90%的氯化铵以及纯度≥98%的氯化纳，蒸发结晶产生冷凝水的TDS值≤200mg/L，盐和水都得到了回用。

所述步骤1）通过离心机滤液预处理系统，具体是利用离心机滤液电解氧化装置EO1产生的次氯酸根和羟自由基等强氧化剂降解COD，去除重金属离子，并利用离心机滤液超滤装置UF1滤除部分COD、悬浮物与重金属反应物，将COD值从50～100mg/L降低到≤20mg/L。

所述步骤2）通过离心机滤液树脂交换系统，具体是将离心机滤液中的偏钒酸根利用大孔阴离子树脂进行吸附，树脂饱和后，利用氢氧化钠和氯化钠进行解吸，解吸出偏钒酸钠，并利用钒解吸液储送系统送回沉钒池，从而回收钒资源，其回收率≥90%。

所述步骤3）通过反渗透系统，具体是将预处理和吸附钒后的离心机滤液利用反渗透进行浓缩减量和净化，浓缩4～6.6倍，将其TDS从10000～20000mg/L浓缩到50000～100000mg/L，以减少后续蒸发结晶的费用；净化的产水的TDS为100～200mg/L，满足回用要求，产水回用到提钒生产的多个工段。

所述步骤4）通过沉钒高氨氮废水预处理系统，具体是利用纯碱与钙离子反应生成碳酸钙沉淀、以及重金属氢氧化物沉淀，利用盐酸将pH回调为中性，并利用电解氧化与超滤过滤以去除重金属离子，并将COD值从500～1000mg/L降低到60～150mg/L，将Ca²⁺值从100～800mg/L降低到≤40mg/L。

所述步骤5）通过沉钒高氨氮废水树脂交换系统，具体是将沉钒高氨氮废水中的偏钒酸根利用大孔阴离子树脂进行吸附，树脂饱和后，利用氢氧化钠和氯化钠进行解吸，解吸出偏钒酸钠，并利用钒解吸液储送系统送回沉钒池，从而回收钒资源，其回收率≥90%。

所述步骤6）通过VCS表示蒸发结晶系统，具体是将预处理和吸附钒后的沉钒高氨氮废水与离心机滤液的反渗透浓水进行蒸发结晶，并分离出纯度≥90%的氯化铵以及纯度≥98%的氯化纳，蒸发结晶产生冷凝水的TDS值≤200mg/L，氯化纳返回到提钒生产中低钠焙烧的加盐成团工序，氯化铵返回到提钒生产中沉钒工序，冷凝水返回提钒生产中的多个工段。

实施例：

某钒业公司利用当地丰富的含钒石煤资源年产600吨偏钒酸铵，在偏钒酸铵的生产过程中，石煤经粉碎加钠盐与水成团，进行钠化焙烧后树脂吸附，利用氯化钠与氢氧化钠解吸，解吸液投加氯化铵形成偏钒酸铵沉淀，最后利用水洗、离心分离产出偏钒酸铵产品。这个过程中，沉钒母液（也称为沉钒高氨氮废水）与洗水（也称为离心机滤液）含有较高的重金属、COD、TDS（主要为氯化铵、氯化钠），是一种高氨氮废水，如处理不好，其排放对环境污染严重，而本项目对其进行了资源化处理，同时回收了氯化铵、氯化钠与回用水，取得了较好的经济效益与环境效益。

设计进水水质、水量

设计进水有离心机滤液与沉钒高氨氮废水，其水质指标如下：

2. 工艺流程

2.1沉钒高氨氮废水处理系统

沉钒废水→沉钒废水池/提升泵（纯碱、混凝剂→）—→沉淀池→中间水箱/UF提升泵—→（盐酸→）电解装置→超滤装置→（氯化纳、氢氧化钠→）树脂吸附罐（→钒解吸液箱/解吸液泵→沉钒池）→高氨氮浓水箱/输送泵→蒸发结晶装置（→凝水去（2.2）的RO淡水箱）→氯化铵、氯化钠

其中：

沉淀池排泥、超滤反洗排水→污泥池/污泥输送泵→污泥脱水装置→污泥外运；

污泥处理装置产生的压滤液→沉钒废水池。

2.2离心机滤液处理系统

离心机滤液→离心机滤液池/提升泵（盐酸→）—→电解装置→超滤装置→超滤产水箱/RO增压泵→（氯化纳、氢氧化钠→）树脂吸附罐（→解吸液去（2.1）的钒解吸液箱）—→（阻垢剂→）保安过滤器/高压泵→RO装置（→浓水排至高氨氮浓水箱）→RO淡水箱/淡水回用泵→送至用水点

其中：

超滤反洗排水→去（2.1）的污泥池。

水量平衡

离心机滤液与沉钒高氨氮废水处理项目的水量平衡参见附图6沉钒母液与洗水资源化处理装置实施例的水平衡图。

工艺说明

4.1沉钒高氨氮废水处理系统

沉钒高氨氮废水进入沉钒高氨氮废水池贮存，经沉钒高氨氮废水提升泵增压进入沉淀池，在沉淀池进水投加纯碱、混凝剂，水中的钙离子经化学反应形成碳酸钙，经沉淀去除，沉淀池出水进入中间水箱，由UF提升泵增压后进入电解装置，去除重金属离子后，进入超滤装置，经超滤处理去除悬浮物、胶体、部分有机物等，超滤产水经过树脂吸附罐吸附钒后进入高氨氮浓水箱，经输送泵送至蒸发结晶装置进行蒸发结晶，利用热法分出氯化铵与氯化钠。

沉淀池污泥及超滤反洗排水排至污泥池，由污泥输送泵送至污泥脱水装置，压滤的泥饼外运处理，压滤液送回沉钒废水池再处理。

蒸发结晶装置产生的凝水送到（离心机滤液处理系统的）RO产水箱。

树脂罐利用氯化纳、氢氧化钠进行解吸，产生偏钒酸钠回收至沉钒池。

4.2离心机滤液处理系统

离心机滤液进入离心机滤液池贮存，经离心机滤液提升泵增压进入电解装置去除重金属离子后，进入超滤装置，经超滤处理去除悬浮物、胶体、部分有机物等，超滤产水进入超滤产水箱，经RO增压泵增压后先进入树脂吸附罐吸附偏钒酸根，离子交换尾水进入保安过滤器，再经高压泵增压进入RO装置脱盐、浓缩，RO淡水进入RO淡水箱，经淡水回用水泵增压后送至用水点（TDS ≤ 250mg/L）。RO浓水进入（沉钒高氨氮废水处理系统的）高氨氮浓水箱，进行进一步的蒸发分盐。超滤排水进入（沉钒高氨氮废水处理系统的）污泥池，进一步脱水处理。离子交换树脂吸附饱和后，利用NaCl与NaOH进行洗脱，回收偏钒酸钠。

系统主要设计参数

5.1土建工程：

5.2主要设备：