高硬度提钒废水软化技术研究

高硬度提钒废水软化技术研究

向明勇,唐小兵

四川省兴欣钒科技有限公司，四川 内江 642469

摘要:本文主要对成渝钒钛科技有限公司提钒废水的软化工艺参数进行研究，探索成本最低、效益最好的软化方式，为提钒废水汽提吹氨和蒸发浓缩顺利进行奠定基础。通过本实验研究可以得出，采用工业碳酸钠作为软化剂时，反应时间20分钟、反应PH为10.5、反应温度为60℃、加药系数1.4时，达到最佳软化效果。通过废水硬度的软化，能够有效避免生产过程中的管道、设备出现堵塞现象，减少洗塔和清管频次，有效保证生产顺行，起到了一定的降本增效的作用。

关键词：高硬度；提钒废水；软化

在水法提钒生产工艺中，为了降低合格液中磷含量，确保多钒酸铵质量达标，需向处理前液中添加二氯化钙作为除磷剂，废水处理后溶液中含有大量的钙镁离子造成硬度超标，在废水吹氨和蒸发浓缩过程中易堵塞输送管道，影响生产的正常运行，因此废水有必要开展提钒废水软化处理工艺技术研究。       

1 提钒废水的产生

提钒废水主要产生于沉淀工序，主要是沉钒后产生的上清液及多钒酸铵洗涤时产生的废水，受钠化焙烧及酸性铵盐沉淀工艺的影响，废水中含有Na+、SO42-、Cl-、Ca2+等离子成分，生产1t片钒需产生废水约30m³。钒钛制品厂采取两步法钒、铬分离处理工艺，先除钒、后除铬，产生副产品钒酸铁和氢氧化铬，实现钒、铬的分步处理及回收利用。然后将除钒、除铬后的废水进行吹氨处理回收有价值的氮元素，由于废水中残留大量的钙离子导致废水硬度达到252mg/l，以碳酸钙硬度计dH=848mg/l左右，为超高硬水，具体含量见表一。

表一 提钒废水钙镁及硬度情况

2 废水软化原理

本实验主要利用在碱性条件下Mg2+与OH-生成Mg(OH)2沉淀，Ca2+与CO32-生成CaCO3沉淀，从而将钙镁以化学沉淀的方式与溶液进行分离，经过滤后固液分离，从而达到分离和净化的目的。

反应化学方程式如下：

Mg2++OH-→Mg(OH)2↓

    Ca2++CO32- →CaCO3↓

3 实验条件及方法

3.1 实验原料

实验原料为成渝钒钛科技有限公司钒钛制品厂的提钒废水，其成分如表2所示：

表2  提钒废水成分

3.2 实验设备

本实验采用的实验设备有电子秤、电热炉、250 mL烧杯、pH试纸、增力搅拌器、量斗、胶头滴管、滤纸、漏斗、烧瓶等。

3.3实验方法

取100ml废水于250ml烧杯中，分别加入不同量的碳酸钠，用48%的液碱调整溶液至规定的pH值，在搅拌条件下将烧杯放置于电热炉上进行反应。分别摸索碳酸钠加入量、反应温度、终点PH值、反应时间对处理后硬度的影响。

4 实验结果及讨论

4.1 碳酸钠加入量对的硬度影响

分别取6个100ml废水于250ml烧杯中，分别加入0.5g、0.8 g、1.1 g、1.4 g、1.7 g、2.0 g碳酸钠于溶液中，加入液碱调节溶液PH值至11，在搅拌条件下将溶液置于电热炉上保持温度60℃反应20分钟，取下烧杯过滤分析滤液中总硬度，得出结果如图1所示：

从上图1可以看出，在反应时间、终点PH、温度一定条件下，随着碳酸钠加入量的增加，处理后废水中的总硬度呈下降趋势，但当碳酸钠加入量超过1.4g时，废水中总硬度低于140mg/l，满足工艺要求，再往后增加碳酸钠时废水总硬度变化不大。

4.2 反应温度对除硬效果影响

取100ml废水于250ml烧杯中，加入1.4g的碳酸钠后加入液碱调节溶液PH值至11，分别将废水升温到40℃、50℃、60℃、70℃、80℃、90℃后保持20分钟，取下烧杯过滤分析滤液中总硬度，得出如图2所示结果：

从图2可以看出，在加药量、反应时间、终点PH值一定条件下，随着反应温度的升高，废水总硬度下降趋势，当反应温度达到60℃时废水中总硬度低于140mg/l，满足工艺要求，再往后增加升温废水总硬度变化不大。

4.3 终点PH值对除硬效果的影响

取100ml废水于250ml烧杯中，加入1.4g的碳酸钠后，加入不同量的液碱调整不同的终点PH值9.5、10.0、10.5、11.0、11.5、12.0在搅拌条件下将烧杯放置于电热炉上恒温60℃加热20分钟，取下烧杯过滤分析滤液中总硬度，得出结果如图3所示：

从图3可以看出，在加药量、终点PH值、温度一定条件下，随着PH的升高，废水总硬度呈下降趋势，当PH达到10.5时废水中总硬度低于140mg/l，满足工艺要求。

4.4 反应时间对除硬效果影响

取100ml废水于250ml烧杯中，加入1.4g的碳酸钠后加入液碱调节溶液PH值至11， 分别在60℃的环境中反应5分钟、10 分钟、15 分钟、20分钟、25 分钟、30 分钟，沉钒后过滤分析滤液总硬度含量，得出结果如图4所示：

从图4可以看出，在加入量、反应温度、终点PH值一定条件，随着反应时间的增加，废水总硬度呈下降趋势，当时间达到20分钟时废水中总硬度低于140mg/l，满足工艺要求。

5 结论

5.1 以提钒废水为原料，在里面加入碳酸钠作为废水软化剂，能够有效降低废水的硬度。

5.2 通过实验研究可知，在PH值10.5，加药系数1.4、反应温度达到60℃，反应时间达到20分钟以上时，废水硬度含量低于140mg/l，满足工艺要求。