一种从含钒废水中高效回收钒铬的三级串联装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种从含钒废水中高效回收钒铬的三级串联装置，包括三个吸附柱，分别为吸附柱A、吸附柱B和吸附柱C，每个吸附柱均设有吸附液进口和吸附液出口以及解吸液进口和解吸液出口；吸附柱A的吸附液出口与吸附柱B的吸附液进口连通，吸附柱B的解吸液出口连接第三中转桶，吸附柱B的解吸液进口还连接第一中转桶和第二中转桶，第二中转桶与吸附柱C的吸附液进口连接。此装置外形为四根圆柱体柱，占地面积小，便于设备的施工和布置，吸附柱填料各有不同，并且均属于特性吸附；吸附柱中无其他药剂添加；废水的平稳性好，出水能满足排放限值要求，且浓缩倍数能达到10倍以上。
【专利说明】
一种从含钒废水中高效回收钒铬的三级串联装置
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种从含钒废水中高效回收钒铬的三级串联装置，属于污水处理领域。
【背景技术】
[0002]钒属于稀有金属，也是国家重要的战略资源之一。目前，中国主要从石煤、钒渣等提取钒产品，大多采用钠化焙烧及钙化焙烧与湿法联合提取工艺，因原料中含有许多有毒伴生元素，如石煤矿中伴生有铬、砷、汞、铅、镉等，这些有毒物质最终随冶炼工艺进入废水中，如不加以处理，将对周围水体环境构成较大威胁。同时，含钒废水主要以V(V)的形式存在，而在各种价态的钒离子中，V(V)的毒性最大，且易溶于水，若得不到有效控制，易造成水体污染。人体通过食物链的富集作用，如果吸收过多的钒，呼吸道、代谢、消化系统和神经系统等都会受到影响，还可能对皮肤、心脏和肾脏造成损害。国家严格控制含钒废水的排放，处理后的废水也必须尽量回用，因此实现含钒废水无害化与资源化是钒企业急需深度处理钒废水的迫切要求。
[0003]目前，国内外含钒废水的处理方法可分为四大基本类型，即物理法、化学法、物理化学法和生物法，由于钒冶炼废水具有高盐度，可生化性差等特点，使得以上处理工艺的处理效果有限，很难达无害化与资源化乃至回用的要求;新型吸附法具有可循环利用性、选择性强、吸附容量大、废水处理成本较低、效率高、操作简单且不会造成二次污染等有点，已成为重金属废水无害化与资源化研究热点。因此研发高效吸附处理及资源回收含钒重金属废水新工艺及装置，实现含钒废水深度处理同时并高效回收废水中钒铬是未来技术发展主要趋势，也是实现含钒重金属废水无害化与资源化的必然要求。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，旨在提供一种集高效深度处理含钒重金属废水及钒铬分离、回收于一体装置，结构简单，占地面积小，操作简便，成本低廉，同时具有出水达标、稳定等优点的一种高效回收钒铬装置。
[0005]本实用新型的技术方案是，提供一种从含I凡废水中尚效回收I凡络的二级串联装置，包括三个吸附柱，分别为吸附柱A、吸附柱B和吸附柱C，每个吸附柱均设有吸附液进口和吸附液出口以及解吸液进口和解吸液出口 ；
[0006]吸附柱A的吸附液出口与吸附柱B的吸附液进口连通，吸附柱B的解吸液出口连接第三中转桶，吸附柱B的解吸液进口还连接第一中转桶和第二中转桶，第二中转桶与吸附柱C的吸附液进口连接。
[0007]进一步地，在第二中转桶和吸附柱C的吸附液进口之间设有栗。
[0008]进一步地，吸附柱B内填充带有多胺基的大孔弱碱性阴离子交换树脂。
[0009]进一步地，吸附柱A内填充螯合型离子交换树脂;吸附柱C内填充强碱性阴离子交换树脂。
[0010]进一步地，每个吸附柱内吸附树脂的填充高度为50-70%。
[0011]进一步地，每个吸附柱的高度与直径的比值为3-5。
[0012]本实用新型的处理含钒废水的总步骤大致如下，其中树脂以以下具体型号的树脂为例进行说明，吸附柱A中填充的树脂A为CH-90；吸附柱B填充树脂B，为A-654；吸附柱C填充的强碱性阴离子交换树脂为A-21S，以上树脂均为TULS10N公司生产。
[0013]1、去除杂质阳离子金属及铵根
[0014]将含钒废水pH值调整为:4-6之间，用栗进入装有大孔重金属螯合树脂CH-90吸附柱中，固定床动态吸附去除废水中重金属杂质如Ni2+、Fe3+、Al3+、Cd2+、Mg2+、Zn2+等及铵根离子，而不吸附废水中钒铬金属离子，留存在出水尾液中(Ni2+、Fe3+、Al3+、Cd2+、Mg2+、Zn2%<
0.5ppm，铵根<8.0ppm，出水随即进一步工序;在吸附过程中调整好进出水流速，流速为树脂体积5-10倍均可;吸附为中性吸附，进出水前后pH值变化小于0.5。
[0015]2、吸附去除钒铬
[0016]通过自流或栗第一步出水尾液入装有带多胺基大孔弱碱性阴离子交换树脂A-654吸附柱中，固定床动态吸附去除废水中钒与铬，出水无色清亮，吸附后液的钒、铬离子浓度低于0.lmg/L，通过以上两步使含钒重金属废水得到深度净化处理后，且pH接近中性:6-7，达到国家规定的相关企业的排放标准，达标排放或回用。在吸附过程中调整好进出水流速，流速为树脂体积5-10倍均可。
[0017]3、解吸再生1、2步骤所用特性树脂
[0018]3.1、CH_90(树脂A)采用(质量分数如6%，下同)盐酸进行解吸，随后用(质量分数如5%，下同)NaOH溶液进行反冲洗转型恢复再生。水洗至中性后恢复吸附性能，解吸液为含重金属杂质与铵根等需要加碱沉淀处理；
[0019]3.2、A-654树脂(树脂B)饱和吸附钒铬后，采用5%Na0H溶液进行解吸，随后用5%盐酸进行反冲洗恢复再生。水洗至中性后恢复吸附性能，解吸液为第一次浓缩钒铬溶液，进入中转桶内暂存。
[0020]4、顶洗置换分离钒与铬并二次浓缩钒
[0021]将中转桶浓缩钒铬溶液调整pH值调整为:6-8之间，通过栗带多胺基大孔弱碱性阴离子交换树脂A-654吸附柱中，进行二次浓缩，如果钒铬溶液中钒的浓度是铬的2倍以上，当进液体积为树脂体积5倍时，就发生钒顶洗出前面吸附在树脂中铬，进水体积达到树脂体积8倍时，树脂几乎不吸附铬，只吸附钒，铬全部进入出水尾液中，从而二次吸附浓缩过程中得到负载钒树脂，实现了钒与铬的高效分离;如钒铬溶液中钒的浓度:铬的浓度小于2.0，待树月旨A-654吸附饱和后，采用配制5g/L钒酸钠溶液(pH值调整为:6.0)顶洗进树脂，利用V10O286—所带的电荷比Cr042—所带的电荷多，V1Q0286—对Cr042—具有较强离子交换势，将负载钒铬树脂中吸附铬顶洗出来，顶洗出水进入第一中转桶，负载钒铬树脂变为仅负载钒树脂，从而实现钒与铬的高效分离。
[0022]5、吸附浓缩铬
[0023]出水尾液为铬溶液，采用带有铵官能基强碱性阴离子交换树脂A-21S进行回收处理，二次吸附铬后，得到负载铬树脂，出水尾液达标排放(钒、铬离子浓度低于0.5mg/L)。
[0024]6、解吸回收钒与铬
[0025]6.1、将负载钒树脂采用5%Na0H溶液进行解吸，随后用5%盐酸进行反冲洗恢复再生，得到高浓度钒液，随后进行铵盐沉钒，通过过滤、洗涤与煅烧得到纯度较高V2O5;
[0026]6.2同样，将负载铬树脂采用5%Na0H溶液进行解吸，得到高浓度铬液，随后进行还原、中性沉铬、过滤、煅烧、洗涤、烘干得到纯度较高Cr2O3。
[0027]采用上述结构，本实用新型的有益效果是:
[0028]1.此装置外形为四根圆柱体柱，占地面积小，便于设备的施工和布置；
[0029]2.此装置填料各有不同，并且均属于特性吸附；
[0030]3.此装置的吸附柱中无其他药剂添加；
[0031 ] 4.此装置内废水的平稳性好，出水能满足排放限值要求，且浓缩倍数能达到10倍以上。
【附图说明】
[0032]图1表示本实用新型分离处理含钒废水的装置示意图；
[0033]其中:从左至右依次为吸附柱A、B、C;1、吸附柱的柱体;2、5、6分别表示吸附柱A、B、C内的吸附材料;3、布水器;4、阀门；7、8分别表示吸附柱A的吸附液进口和出口； 9、10分别表示吸附柱A的解吸液进口和出口 ； U、12分别表示吸附柱B的吸附液进口和出口 ； 13、14均表示吸附柱B的解吸液进口 ； 15表示吸附柱B的解吸液出口 ； 16、17分别表示吸附柱C的吸附液进口和出口； 18、19分别表示吸附柱C的解吸液进口和出口； 20表示栗;21、22、23分别表示第一、第二、第三中转桶。
【具体实施方式】
[0034]下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
[0035]实施例1
[0036]本实施例提供一种含钒废水深度处理高效回收钒铬的装置，其结构如图1所示，包括三个吸附柱，从左至右分别为吸附柱A、吸附柱B和吸附柱C，每个吸附柱均设有吸附液进口和吸附液出口以及解吸液进口和解吸液出口 ；吸附柱A的吸附液出口与吸附柱B的吸附液进口连通，吸附柱B的解吸液出口连接第三中转桶，吸附柱B的解吸液进口还连接第一中转桶和第二中转桶，第二中转桶与吸附柱C的吸附液进口连接。
[0037]吸附柱A中填充的树脂为CH-90;吸附柱B填充树脂为A-654;吸附柱C填充的强碱性阴离子交换树脂为A-21S，以上树脂均为TULS10N公司生产。
[0038]下面对此装置处理废水的工艺步骤作详细说明。
[0039]含钒废水经左侧的栗20由吸附柱A的吸附液进口 7进入，经过CH-90树脂吸附去除废水中重金属杂质如Ni2+、Fe3+、Al3+、Cd2+、Mg2+、Zn2+等及铵根离子，而不吸附废水中钒铬金属离子，钒铬离子通过吸附柱A的吸附液出口 8流出并进入吸附柱B的吸附液进口 11，吸附柱B内填充Tuls1n公司的A-654树脂，可以吸附废水中钒铬金属离子，废水经吸附柱B的吸附液出口 12流出，达标排放。
[0040]吸附柱A可以用5%的盐酸从附柱A的解吸液进口 10通入，从解吸液出口 11流出；再用5%的NaOH再生。同样地，A-654树脂(吸附柱B)饱和吸附钒铬后，采用5%Na0H溶液进行解吸，随后用5%盐酸进行反冲洗恢复再生，水洗至中性后恢复吸附性能。吸附柱B解吸后的解吸液(即钒铬溶液)从吸附柱B的解吸液出口 15流出并进入第三中转桶23; (a)若第三中转桶23内的钒铬溶液中，钒的质量浓度是铬质量浓度的两倍以上，则将钒铬溶液再通入的树脂B中进行吸附，当通入钒铬溶液的体积为树脂B体积的8倍以上且在树脂B吸附饱和之前，树脂B只吸附钒，且可以置换出树脂中的铬，得到负钒树脂和含铬尾液;(b)若第三中转桶23内的钒铬溶液中，钒质量浓度与铬质量浓度的之比小于2，则将钒铬溶液再通入解吸后的树脂B中进行吸附，并检测尾液的重金属含量，待尾液中的络含量超标时，通入钥Jl钠溶液，同时暂停通入钒铬溶液，使树脂B吸附的铬被钒置换出来，得到负钒树脂和含铬尾液。由上述内容可知，钒铬溶液从第三中转桶23内通过解吸液出口 15回流至吸附柱B，使钒和铬实现分离，含铬溶液进入第二中转桶22(当需要用钒酸钠溶液顶洗时，顶洗后的出水进入第一中转桶21)。含铬溶液由栗20通过吸附液进口 16进入吸附柱C，吸附柱C填充TuI s 1n公司的A_21S树脂，可以特异性吸附铬，得到负铬树脂，使得铬从含铬尾液中分离出来，再通过解吸得到纯度较高的铬，尾液达标排放。同样地，吸附柱C也可以进行相应的解吸和再生，从而重复利用。
[0041 ]本装置的进水、排水、停留时间均可由PLC全程自动控制。含钒废水经此套装置后出水钒、铬与其他重金属离子均可降低至1.0ppm以下，达到《钒工业污染物排放标准》(GB26452—2011)钒排放限值，同时实现了废水中钒与铬高效分离回收，回收率可达到99%。
【主权项】
1.一种从含钒废水中高效回收钒铬的三级串联装置，其特征在于，包括三个吸附柱，分别为吸附柱A、吸附柱B和吸附柱C，每个吸附柱均设有吸附液进口和吸附液出口以及解吸液进口和解吸液出口； 吸附柱A的吸附液出口与吸附柱B的吸附液进口连通，吸附柱B的解吸液出口连接第三中转桶，吸附柱B的解吸液进口还连接第一中转桶和第二中转桶，第二中转桶与吸附柱C的吸附液进口连接。2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，在第二中转桶和吸附柱C的吸附液进口之间设有栗。3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，吸附柱B内填充带有多胺基的大孔弱碱性阴尚子交换树脂。4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，吸附柱A内填充螯合型离子交换树脂;吸附柱C内填充强碱性阴离子交换树脂。5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，每个吸附柱内吸附树脂的填充高度为50-70%。6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，每个吸附柱的高度与直径的比值为3-5。
【文档编号】C02F101/20GK205616610SQ201620321733
【公开日】2016年10月5日
【申请日】2016年4月18日
【发明人】贺前锋, 赵建成, 言海燕, 宋乐山, 陈亚利, 姚咏歌, 赵迪, 阙雄杰, 刘杰, 蔡群欢
【申请人】湖南永清环保研究院有限责任公司, 湖南永清水务有限公司