钒业废水废气污染治理工艺的改进【完整版】

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钒业废水废气污染治理工艺的改良钒业废水废气污染治理工艺的改进【完整版】(文档可以直接使用，也可根据实际需要修订后使用,可编辑放心下载）谢景龙谢景龙，男，1963年生，本科，工程师，主要从事环境监测与治理工作。〔湖南省辰溪县环境保护局，湖南辰溪419500〕摘要针对钒业废气治理过程中存在的问题，运用清洁生产的理念，将治理过后pH为12左右的石灰水回收用于烟气喷淋，既提高了喷淋质量，又降低了烟气治理本钱。废水治理中，用FeSO4代替Al2(SO4)3，既使重金属不再超标，又使FeSO4发挥多重成效。整个技改取得了良好的环境效益，也取得一定的经济效益。关键词治理工艺改良ImprovementofpollutionabatementtechnologyforwastewaterandgasinvanadiumindustryXieJinlong.〔EnvironmentalProtectionBureauofChenxiCounty，ChenxiHunan419500〕Abstract:Totheproblemsofpollutionabatementtechnologyforwastewaterandgasinthevanadiumindustry,thewastegaswassprayedbytheretrieveddisposallimewaterwithpH12undertheguidanceofgreenproductionview.Itnotonlyenhancedtheeffectsofspray,butalsoreducedthecostofgaspollutionabatement.InthecourseofwastewaterpollutionabatementwithAl2(SO4)3substitutedbyFeSO4,theconcentrationofheavymetalsdoesn’tnomoreoverthestandards’andthemulti-effectsofFeSO4worked.Thewholetechnologyimprovementacquiredsatisfactoryenvironmentaleffectsandeconomicaladvantage.Keywords:pollutionabatement；technology；improvement湖南的钒储量居世界之首，仅辰溪境内就有钒矿资源7000万t以上，钒质量分数在1.03%～1.78%，且大局部可露天开采。辰溪现已建成年产500t五氧化二钒的企业两家，但都因污染问题，不能实现稳定的达标排放，受到社会和省地县环境保护部门的关注，1年之中要被关停达3、4次之多，严重影响了企业的正常生产和开展。因此，以化学根底理论为指导，贯彻推行清洁生产的思想，根据其生产工艺和污染特点进行技术改良，取得了一定的成效。1工程分析以辰溪宏大钒业公司为例，设计生产能力为500t/a五氧化二钒，实际月生产偏钒酸铵90t左右。生产工艺：采用低钠焙烧－水浸取－离子交换法生产工艺。其生产原理为：把含三价钒或四价钒的石煤矿石粉碎后与钠盐混合，经焙烧氧化成含五价钒的、易溶于水的偏钒酸钠，用水溶解，把含钒水溶液经过提纯、净化处理后，再加铵盐，得偏钒酸铵沉淀〔粗钒〕，偏钒酸铵经过灼烧，脱铵即得五氧化二钒。提钒反响为：焙烧〔在焙烧炉中温度达850℃条件下进行〕：V2O3+O2=V2O5〔1〕2V2O4+O2=2V2O5〔2〕2NaCl+V2O5+H2O=2NaVO3+2HCl〔3〕沉钒：NaVO3+NH4Cl=NH4VO3↓+NaCl〔4〕灼烧脱铵得粗钒：2NH4VO3=2NH3↑+H2O↑+V2O5〔5〕2污染分析2.1废渣钒业生产废渣产生量大，根本作填埋处理。此处不作分析。2.2废气①HCl：按月生产90t偏钒酸铵计算，HCl理论产生量29t，但在焙烧过程中，NaCl也会和矿石中的硅、铝、镁、铁的氧化物反响，同时产生HCl气体，所以HCl的产生量会超过30t；②SO2：矿石中含有一定的硫，废气中有一定量的SO2产生。③CO2：焙烧的热能来自于矿石中的碳，因此也有大量的CO2气体产生。④燃烧过程产生的粉尘。2.3废水宏大钒业日产废水约2400t。废水来自于浸泡、离子交换、甩钒和喷淋残液，离子交换和浸泡废水产生量较大；其污染物来自于焙烧、浸泡产生和溶出的伴生重金属〔如铜、锌、铅、镉、六价铬、砷〕、氨氮和有机物等。3原治理措施和技术路线3.1废气治理将NaOH配成水溶液借助动力设备抽送，在出口喷头处形成雾状，逆烟气方向喷入烟道，吸收有害气体，出〔见图1〕。图1废气治理流程图主要反响为：HCl+NaOH=NaCl+H2O〔6〕SO2+2NaOH=Na2SO3+H2O〔7〕CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O〔8〕在此过程中，喷淋液还将燃烧产生的烟尘带回喷淋池。用于治理烟气中HCl、SO2和CO2的NaOH用量在60～80t/月，平均70t。3.2废水治理图2废水处理工艺流程图Cu2++S2-＝CuS↓〔8〕Zn2++S2-＝ZnS↓〔9〕Pb2++S2-＝PbS↓〔10〕Cd2++S2-＝CdS↓〔11〕Cr2O72-+3S2-+14H+＝2Cr3++3S↓+7H2O〔12〕Ca〔OH〕2＝Ca2++2OH-〔13〕Cr3++3OH-＝Cr〔OH〕3↓〔14〕A13++3OH-＝A1〔OH〕3↓〔15〕2AsO2-+Ca2+＝Ca〔AsO2〕2↓〔16〕2AsO43-+3Ca2+＝Ca3〔AsO4〕2↓〔17〕按设计者的意愿，铜、锌、铅、镉还能与石灰水反响，生成相应的氢氧化物沉淀，但溶度积相差最小的锌，其氢氧化物的溶度积也比其硫化物的溶度积大105倍。所以，只要硫化物足量参与了治理，铜、锌、铅、镉对应的氢氧化物的形成几乎就不可能了。4原治理中存在的问题4.1废气治理中存在的问题〔1〕三高〔盐度高、稠度高和悬浮物浓度高〕会使阻力增大，影响喷淋液成雾，使喷淋效果下降，严重时会造成堵管堵孔，使喷淋瘫痪，烟气中HCl、SO2呈原始浓度外排，严重污染环境，甚至会造成污染事故，影响周围居民生活。〔2〕随着时间的增加，喷淋池悬浮物沉淀淤积，成包投加的NaOH局部沉入淤泥中，造成无谓浪费，而停机清泥时，又会造成对周围环境的严重污染，处置不当也会造成污染事故。〔3〕NaOH价格近3000元/t，治理本钱高昂。〔4〕酷暑期，由于太阳暴晒烟道，喷淋液温度迅速增加，NaOH用量大增，严重时一天用量翻倍，使治理本钱剧增。造成这一现象的主要原因是弱酸气体CO2的吸收率提高。4.2废水治理存在的问题〔1〕砷难以实现稳定的达标排放。相关报道说明，仅靠石灰治理，砷容易超标甚至严重超标。〔2〕重金属治理方法相对单一，重金属主要是与Na2S形成金属硫化物沉淀，当投量缺乏时，容易造成六价铬超标，而超量投放时，又容易发生硫化物超标现象。〔3〕作为絮凝剂的Al2〔SO4〕3纯粹只起絮凝作用，而且pH高时，它又会使生成的氢氧化铝溶解生成偏铝酸盐，既浪费药剂，又影响处理效果。5污染治理工艺改良5.1废气污染治理工艺的改良变封闭的小循环为开放的大循环。为实现这一目的，在喷淋车间的上方山上修建一座100m2的蓄水池，将废水处理后的经过充分沉淀悬浮物小于20mg/L、pH为12左右的石灰水抽入蓄水池，然后补加NaOH作喷淋液用。利用蓄水池与喷头处压差进行喷淋,喷淋机停用。补加的NaOH量由喷淋流出液的pH达8左右而定，流出液不再返回，而是送入总排放口。宏大钒业每天回用石灰水达720m2。改良后的喷淋流程见图3。图3改良后的喷淋流程图5.2废水治理工艺的改良取絮凝剂A12〔SO4〕3以FeSO4而代之。钒业废水中，首先容易超标的是六价铬，其次是砷，而FeSO4对这两种污染物都有治理作用。经验证，以每天1.2t的FeSO4取代每天1t的A12〔SO4〕3。同时将Na2S由原来的18包〔25kg/包〕减少到8包，其效果好。但FeSO4不与石灰同加于二次混合池，而是在原初次反响池与二次混合池的中间网格中取一格加FeSO4，以此格为二次混合池，而将原二次混合池变为三次混合池。分开参加FeSO4的理由是：①利用钒业废水的酸性特点除六价铬，因为六价铬与FeSO4的反响是在酸性条件下进行的，Cr2O72-+6Fe2++14H+＝2Cr3++6Fe3++7H2O；②增加FeSO4除砷时间，变一级除砷为二级除砷[1]；③使二价铁尽可能多地变为三价铁，二价铁被六价铬和氧气氧化成三价铁不仅除了六价铬，而且其絮凝效果更好，因Fe(OH)3的溶度积远小于Fe(OH)2的溶度积。图4改良后废水处理工艺流程图6讨论6.1环境效益分析废气治理效果由于石灰水的回用，消除了三高，不再发生堵塞现象，喷淋流出液不再返回喷淋池，因而也不用停机清泥，所以，喷淋效果更佳，废气实现了稳定的达标排放。改良后的烟气治理效果见表1。表1改良后的烟气治理效果mg/m3工程HC1SO2烟尘实测结果15～3010～15<5国家标准1〕100850200注：1〕HC1按照?大气污染物综合排放标准?〔GB16297－1996〕；SO2、烟尘按照?工业炉窑大气污染物排放标准?〔GB9078－1996〕。废水治理效果作为絮凝剂的FeSO4先期对砷和六价铬进行治理，其用量远远过剩，所以砷和六价铬不会超标。由于FeSO4还可替代Na2S的复原功能，Na2S用量减少过半，不仅降低了本钱，也使硫化物本身不再发生超标，FeSO4复原了六价铬，二价铁变为三价铁，其絮凝效果更好。因此，FeSO4的参加，使废水处理效果更好。废水处理效果见表2。表2废水处理效果表6.2经济效益分析〔1〕废气治理中由于石灰水的回用，局部取代了NaOH，加之消除了高温效应和浪费，每月可节省NaOH15t。虽然增加一台抽水泵，但抽水电费与喷淋停机节省的电费加上末端处理H2SO4减少〔可省5t〕节省的费用大致相抵。〔2〕FeSO4代替A12〔SO4〕3不仅取得了良好的环境效益，也降低了废水治理本钱，具体费用发生情况见表3。表3钒业废水废气治理改良前后费用变化表1〕药剂名称A12〔SO4〕3FeSO4Na2SNaOH增减量/〔t·月－1〕－30+36－7.5－15价格/〔元·t－1〕950520