萃取法鎢酸銨生產廢水的處理迴圈及回用

2022-12-25 02:33:03 字數 4273 閱讀 8650

鎢是熔點及沸點最高的金屬,高溫下抗拉強度也遠超過任何其他金屬,因此廣泛地用於航空航天、****、電子、採礦及製造業等。鎢酸銨(apt)則是當前金屬鎢生產過程中間化合物之一。

鎢酸銨生產過程產生的廢水量較大,即便採用廢水量相對較小的萃取法,每生產一噸apt通常也會有約25噸~30噸廢水產生。廢水呈弱酸性,含有鉛、隔、鎳等重金屬離子,含鹽極高。如不進行處理直接排放,則不僅汙染水環境,還會造成水資源的極大浪費。

1.廢水**及水質

1.1萃取法apt生產工藝

1萃取法apt生產原料鎢精礦含有si、as、p、mo等雜質,首先需加入氫氧化鈉溶液對鎢精礦進行鹼分解壓煮,分解產生的粗鎢酸鈉溶液經過濾後送淨化工序,壓煮渣鎢經軟化水洗滌壓濾後送入渣場暫存。壓煮渣洗滌水中含有少量鎢酸鈉,採用離子交換法**,鎢酸鈉被吸附進樹脂,經經氫氧化鈉溶液淋洗,鎢酸鈉被淋洗下來進入下一道淨化工序;離子交換後液含有一定量的na、pb、ni、cd等金屬離子,排入廢水處理站處理;

2.淨化。分解後的粗鎢酸鈉溶液中含有一定量的si、as、p、mo等雜質,加入稀硫酸調節ph後,再加入硫酸鎂淨化,使si、as、p等雜質生成相應的鎂鹽沉澱析出;精華液經過濾得精鎢酸鈉溶液,淨化扎中含si、as、p等雜質,集中安全存放;精鎢酸鈉溶液在攪拌槽內加硫化鈉進行硫化分解,使鉬生成三硫化鉬沉澱析出,經過濾除2後的純鎢酸鈉溶液送下一步萃取工序;

3.萃取。在淨化後的純鎢酸鈉溶液中加入硫酸進行酸化至ph值2~3時,鎢酸鈉聚合成偏鎢酸鈉,再加入煤油、叔胺等有機相萃取,鎢形成萃合物進入有機相,萃取餘液排入廢水處理站處理。

負載鎢的有機相採用純水洗滌,使有機相夾帶的na+mg2+、so42-轉入水相,再加入氨水反萃得到鎢酸銨溶液,送蒸發結晶工序加熱進行蒸發濃縮結晶,其晶體經過過濾、洗滌、乾燥後即得apt。

1.2廢水**及水質、水量

由萃取法apt生產過程可知,生產廢水主要由鎢渣洗滌離子交換廢水、萃取餘液等兩部分廢水組成。由於原料鎢精礦含有si、as、p、mo及少量pb、ni、cd等雜質,且生產過程中需使用燒鹼、硫酸、硫酸鎂、硫化鈉等化學物質,因此廢水中主要存在sio2、so4、na+、mg2+及pb、ni、cd等金屬離子,呈弱酸性。另外由於原料中含有少量浮選劑,廢水中還含有一定量的石油和cod。

表1為某5000t/aapt專案的apt車間生產廢水實測水質及水量。

由表1可看出,apt生產廢水中總含鹽量極高,鎂硬度大,ni2+、cd3+和pb2+含量超標,且含有一定量的石油類,所以除油、去除重金屬離子、中和軟化、脫鹽整個處理系統的關鍵環節。

1、 廢水處理工藝

針對apt生產車間生產廢水特點,採用「除油+中和+軟化+固液分離+活性炭吸附+反滲透+多效蒸發」的處理工藝。apt生產廢水處理系統工藝流程如圖所示。

處理工藝流程簡述:生產中排出的萃餘液和離子交換廢水混合排入調節池,均衡水質及水量後,用幫浦送入隔油沉澱池,投加絮凝劑除去廢水中的油及部分ss,出水進入中和除矽、pb2+及部分ni2+、cd3+和mg2+離子都轉化為難溶於水的物質,然後進入絮凝和固液分離工序;投加絮凝劑後水中細微的懸浮物生成大顆粒的絮凝體,經固液分離後以汙泥形式排入汙泥池,上清液進入中和軟化工序,投入中和劑和軟化劑後,汙水中mg2+離子和絕大部分ni2+、cd3+都轉化為難溶於水的物質,然後進入下一級的絮凝和固液分離工序。兩級沉澱產生的汙泥主要為氫氧化鎂及少量的重金屬離子沉澱物。

經脫水乾化後集中安全存放,濾液則返**節池重新處理。

固液分離出來的上清液經過濾進一步除去懸浮物後,經活性炭吸附和換熱增溫,進入反滲透處理單元。反滲透處理產生的淡水進入清水池回用於生產,濃水(含高濃度硫酸鈉)進入多效蒸發工序出水主要為濃水和淡化水,清化水溫度很高,**餘熱後進入清水池回用於生產工藝中。濃水中高富集硫酸鈉鹽溶液劑硫酸鈉結晶鹽,可將其收集烘乾製成商品硫酸鈉外賣。

2、 主要廢水處理設施

apt生產廢水系統包括廢水調節池、廢水處理設施、藥劑調配及投加設施、汙泥處理設施以及其他輔助設施等。

3.1除重金屬離子及水質軟化

3.1.1廢水調節池

汙水匯入調節池,在調節池中均衡水質,調節水量。調節池按照12h調節容量計算,即調節容量為250m,建兩座單池有效容積為125m的鋼筋混凝土調節池。為方便檢修和清理調節池,設定吸水井一座,與調節池合併建造。

3.1.2由於廢水中含有部分有機物、少量的油類物質和細小的懸浮物,採用隔油沉澱池去除有機物,降低水中的cod含量,同時使廢水的油類物質和細小的懸浮物形成浮渣去除。

浮渣和沉澱渣進入汙泥池,由汙泥幫浦送入脫水機脫水後外運。

3.1.3中和除矽池

由於廢水呈弱酸性,在中和工序中投加氫氧化鈣中和劑調整出水ph值滿足水質要求,同時加入除矽劑,使水中絕大多數矽、pb2+及部分ni2+、cd3+和mg2+離子都轉化為難溶於水的物質。

3.1.4一級固液分離

在中和除矽後的水中投加pam絮凝劑,水中細微的懸浮物生成大顆粒的絮凝體,經過固液分離,上清液進入中和軟化工序,汙泥進入汙泥池。

3.1.5中和軟化池

由於廢水中鎂硬度大,在中和軟化池投加中和劑調整出水ph值滿足水質要求,同時加入軟化劑,使汙水中mg2+離子和絕大部分ni2+、cd3都轉化為難溶於水的物質,然後進入下一級絮凝和固液分離工序。

3.1.6二級固液分離

在中和軟化後的水中投加pam絮凝劑,水中細微的懸浮物生成大顆粒的絮凝體,經過固液分離,上清液進入深度處理系統,汙泥進入汙泥池。

3.1.7汙泥處理系統

汙泥池中的汙泥由汙泥幫浦處理間進入汙泥脫水裝置脫水,汙泥經脫水後由螺旋輸送機送入卡車外運安全處理

3.2廢水深度處理

3.2.1機械過濾器

為了進一步去除固液分離後水中的含的有機物質和懸浮物,保證活性炭處理裝置的安全執行,採用機械過濾器去除較大顆粒懸浮物。陪有機械過濾器兩套,一用一備。

3.2.2活性炭過濾器

為了進一步去除固液分離後水中含有的有機物質和懸浮物,保證活性炭處理裝置的安全執行,機械過濾器出水經過活性炭吸附塔進行深度處理。採用活性炭吸附塔2個一備一用。

3.2.2活性炭過濾器

為了進一步去除水中含有的有機物質和活性餘氯,保證反滲透處理裝置的安全性,機械過濾器出水經過活性碳吸附塔進行深度處理。採用活性碳吸附塔2個,一用一備

3.2.2板式換熱器

適宜的水溫可提高反滲透膜通量,提高執行效率,因此選用板式換熱器對反滲透工序的進水進行加熱處理。

3.2.4保安過濾器

為了保證反滲透系統的正常執行,在活性碳吸附塔和反滲透系統之間設定保安過濾器,作為反滲透系統的前處理。並向水中投加硫酸溶液。阻垢劑溶液以降低lsi指數,防止反滲透膜工作過程中結構。

3.2.5反滲透系統

保安過濾器除去由反滲透高壓幫浦送入反滲透裝置進行深度處理。由廢水中含鹽量較高,採用反滲透系統,使處理後的水達到脫鹽水原水水質標準。設計採用兩套一級兩段式反滲透裝置。

膜件採用進口的汙水專用膜,以防止汙染、延長壽命。經過反滲透處理後的淡水進入清水池回用於生產,並作為反滲透清洗用水。

3.2.6多效蒸發器

反滲透處理後的濃水含濃度較高的硫酸鈉,由於硫酸鈉溶液在濃縮過程中容易結晶結垢,因此選用帶強制迴圈方式外迴圈蒸發器。含有硫酸鈉的水溶液經過進料幫浦經過流量計進入預熱器後,再進入一效加熱器,在一效蒸發器內進行蒸發,由於真空作用進入二效加熱器內進行蒸發,同樣在進入三效蒸發器內進行蒸發。一效蒸發出的二次蒸汽供二效加熱器使用,二效蒸發出的二次蒸汽供三效加熱器使用。

在二、三效蒸發過程中,考慮到物料過飽和後由結晶物產生,因此在

二、三效蒸發器下部加裝一台強制馴化幫浦,避免物料結晶後粘附到加熱管的內壁上。

過飽和溶液進入旋液分離器,未結晶的溶液從上部溢位回到分離罐,在進入蒸發器濃縮,下部結晶物進入離心機分離得到硫酸鈉產品。蒸發出的水和汽通富哦預熱器、冷凝器後進入液封槽在通過水幫浦排走。

3.2.7清水水池

經過餘熱**。冷凝後的清水進清水池,通過幫浦輸送到各個車間用水點回用於生產。

3、 廢水處理效果及效益

4.1廢水處理效果

實驗結果表明,採用本系統處理後的清水水質滿足鍋爐用水水質指標要求,可用於製備軟水及迴圈冷卻水系統補充水,濃水經蒸發結晶製成商品硫酸鈉外賣,整個處理系統實現廢水零排放。處理後的水質見表2

4.2廢水處理收益

萃取法apt生產廢水中含有較高濃度的硫酸鈉,採用本處理系統可將其製成無水硫酸鈉,變廢為寶。無水硫酸鈉在洗衣粉製造、造紙業、印染業、醫藥工業、玻璃工業、製革、有色冶金、瓷釉等眾多行業中都有大量的需求。該廢水處理專案實施後每年可**硫酸鈉2870t;

本廢水處理工程實施,使企業每年減少12.6萬m工業汙水排放,

4、 結語

萃取法apt生產廢水中含鹽量極高,還有鉛、鎘、鎳等重金屬離子,且廢水含量較大,如不進行處理直接排放,則不僅汙染水環境,還會造成水資源的極大浪費。因此中和軟化。脫鹽**使萃取法apt生產廢水處理系統的關鍵環節。

通過深度處理後的廢水可用於製備軟水及迴圈冷卻水系統補充水,濃水經蒸發結晶製成商品硫酸鈉外賣,整個處理系統實現廢水零排放,符合迴圈經濟、節能減排的原則。