从水中去除阳离子的方法和工艺装置制造方法及图纸

技术编号:19874829 阅读:61 留言:0更新日期:2018-12-22 16:41
本发明专利技术涉及一种从水中去除阳离子的方法以及用于执行该方法的工艺装置。该方法包括含有选自Se、As、Sb、Cr、Mn、Mo、W、V、Te、P、Si的阳离子,包括:a)通过电化学水处理制备含铁沉淀物的淤渣,其中引导水通过电化学水处理单元,其中电能使铁从阳极溶解到水中,从而形成含铁沉淀物的淤渣,待去除的阳离子被吸附/共沉淀到该淤渣,c)从所得淤渣分离固体,从而产生具有降低的阳离子含量的处理水以及包含铁沉淀物化合物和吸附/共沉淀的阳离子化合物的固体。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】从水中去除阳离子的方法和工艺装置专利
本专利技术涉及处理水的方法和工艺装置(processarrangement)。专利技术背景下述文献中公开了去除硒的技术:TechnologiesandPotentialTechnologiesforRemovingSeleniumfromProcessandWastewater,ProceedingsREWAS’99,Eds.I.Gaballah,J.Hager,R.Solozaral,GlobalSymposiumonRecycling,WasteTreatmentandCleanTechnology,SanSabastian,Spain,1999年9月5-9日,第1645-56页。北美金属委员会起草并于2010年6月发表的从水中去除硒的可用技术综述公开了去除硒的技术。US4,405,464公开了一种降低水溶液中的Se(VI)氧化态的硒离子浓度的方法。WO99/20569公开了一种从含硒废水流中去除硒的连续工艺。US5,510,040公开了一种从含有可溶性亚硒酸盐和亚硒酸盐化合物的含水液体中去除可溶性硒化合物的方法。专利技术概述本专利技术的方法和设备涉及从工艺流和排放物中去除阳离子例如Se、As、Sb、Cr、Mn、Mo、W、V、Te、P、Si至非常低的水平。本专利技术特别适合于去除Se、As和/或Sb。典型地,阳离子以含氧阴离子形式存在于水中,因此这里列出的阳离子可以作为含氧阴离子、作为阳离子、作为有机配合物的一部分或以任何其它合适的形式从水中除去,它们包含在待处理的水中。本专利技术的工艺和工艺装置不同于常规的方法和设备,如吸附或凝结,因为不需要单独的还原或氧化步骤来还原或氧化阳离子以具有合适的氧化态,例如Se(VI)至Se(IV)。当使用常规方法时,也不需要对其他离子如硫酸根的单独去除步骤,这些离子通常会干扰阳离子去除,例如硒去除。该工艺包括阳离子去除步骤,其中通过铁沉淀物淤渣(sludge)的共沉淀/吸附来降低溶解阳离子的浓度。通过电化学水处理产生铁沉淀物。在本专利技术的一个实施方案中,通过使至少部分固体循环回到工艺中,使铁沉淀物淤渣浓度保持为高,即致密化,从而最小化对新鲜铁沉淀物形成的需要。在将部分固体循环回到去除步骤之前,用固-液分离器(例如澄清器)分离和致密化阳离子去除步骤中的固体。未经循环的其余固体被弃置(dispose),例如在通过过滤进一步致密化之后。固体的澄清和过滤以及实施其的方法可以根据情况进行优化。典型地,所需的新鲜铁沉淀物可以通过使用电化学水处理设备单元形成,例如Outotec的EWT-40。在这种选择中,待处理的水流过电化学水处理,其中电能使铁从阳极溶解到水中,从而形成含铁沉淀物的淤渣。电化学水处理已经去除了部分阳离子,从而使进入VHDS(极高密度淤渣)工艺步骤的待去除阳离子浓度降低。对于新鲜铁沉淀物的需要可以根据情况进行限定,并且取决于例如待处理水的化学(chemistry)和其他杂质的存在。新鲜铁沉淀物的产生主要通过调节电化学水处理工艺中的电流密度(A/m2)和电荷加载(C/m3)来限定。所实现的残留比阳离子浓度可低至每一阳离子物种<0.01mg/L。可实现的阳离子水平取决于待去除的阳离子、电化学水处理中使用的电流密度或电荷加载、再循环铁沉淀物的固体密度和溶液化学(例如其他阴离子的存在、pH和氧化还原电位)。EPA的用于硒去除的最佳已证实可用技术(BDAT)是铁沉淀物或羟基氧化物吸附。其他可能的技术是例如活性氧化铝吸附、铁凝结、过滤、生物还原和电凝结。为了有效,通常在使用这些技术时要求将Se(VI)还原为Se(IV)。此外,其他阴离子(尤其是硫酸根)的存在可降低阳离子(例如硒)去除效率。本专利技术缓解了这些缺点。此外,本专利技术具有以下优点:铁沉淀物淤渣生产的铁消耗/电能消耗可被最小化,因为大部分固体再循环回到工艺从而实现极高密度的淤渣。发现本方法对Se(IV)和Se(VI)的去除均有效,不需要单独的还原步骤。还发现本方法在溶解硫酸盐(石膏饱和水)存在时是有效的。通过本方法,还实现了由于固体再循环而形成较少量的固体产物。附图说明图1.保持时间(RT)、pH和电流密度对Se6+去除的影响。初始硒浓度1mg/L;图2.保持时间(RT)、pH和电流密度对Se4+去除的影响。初始硒浓度1mg/L;图3.电流密度和初始Se6+浓度对Se6+去除的影响。所有测试均在pH5下进行并且使用2分钟的RT;图4.电流密度和初始Se4+浓度对Se4+去除的影响。所有测试均在pH5下进行并且使用2分钟的RT;图5.电流密度和初始SO4浓度(在所有测试中为2000mg/L)对Se6+去除的影响。所有测试均在pH5下进行并且使用2分钟的RT;图6.电流密度和初始SO4浓度(在所有测试中为2000mg/L)对Se4+去除的影响。所有测试均在pH5下进行并且使用2分钟的RT;图7示出了本专利技术的示例实施方案的流程图;图8呈现了本专利技术的示例实施方案的流程图。具体实施方式根据一个方面,本专利技术涉及从含有选自Se、As、Sb、Cr、Mn、Mo、W、V、Te、P、Si的阳离子的水中去除阳离子的方法,该方法包括a)通过电化学水处理制备含铁沉淀物的淤渣,其中引导水通过电化学水处理单元,其中电能使铁从阳极溶解到水中,从而形成含铁沉淀物的淤渣,待去除的阳离子被吸附/共沉淀到该淤渣,c)从所得淤渣中分离固体,从而产生具有降低的阳离子含量的处理水以及包含铁沉淀物化合物和吸附/共沉淀的阳离子杂质化合物的固体。典型地,水是来自采矿和/或冶金工艺的工艺流或排放物,但该方法可以应用于希望从中去除阳离子的任何合适的水或废水。待去除的阳离子也可以是Se、As、Sb、Cr、Mn、Mo、W、V、Te、P、Si以外的阳离子。典型地,待去除的阳离子是硒(IV)、硒(VI)、砷和/或锑。典型地,阳离子作为含氧阴离子存在于水中,因此这里列出的阳离子可以作为含氧阴离子、作为阳离子、作为有机配合物的一部分或以任何其它合适的形式从水中除去,它们包含在待处理的水中。电化学水处理在电化学水处理单元中进行,该单元包括铁阳极,铁作为亚铁或三价铁的形式(这取决于所使用的电流密度/电荷加载)从所述铁阳极溶解到水中,以及由铁或任何其他合适材料制成的阴极。从阳极溶解的铁形成含铁沉淀物的淤渣,其中铁沉淀物典型地包含铁氢氧化物(例如氢氧化铁和/或氢氧化亚铁)、铁氧化物或在水中形成的任何其它合适的铁沉淀物化合物。调节电化学水处理单元中的电流密度和/或电荷加载,以产生所需量的铁沉淀物,以适当地去除阳离子。所需的电流密度或电荷加载将取决于待处理的水的组成,主要为其电导率和待处理的所有杂质的量。典型地,将电化学水处理步骤中的电流密度调节到10-500A/m2的水平。典型地,将电荷加载调节到0.1-10MC/m3的水平。典型地,通过任何合适的电化学水处理单元进行电化学水处理,其中铁溶解到水中,例如Outotec的EWT-40设备,其包括配备有一组阳极和阴极的电化学水处理罐,待处理的水流过所述阳极和阴极。通过电化学水处理步骤形成的含铁沉淀物的淤渣包含0.1-2g/l、更典型为0.5-1.5g/l的铁沉淀物。一旦铁沉淀物化合物(如氢氧化铁或氢氧化亚铁)开本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种从含有选自Se、As、Sb、Cr、Mn、Mo、W、V、Te、P、Si的阳离子的水中去除阳离子的方法,该方法包括:a)通过电化学水处理制备含铁沉淀物的淤渣,其中引导水通过电化学水处理单元,其中电能使铁从阳极溶解到水中,从而形成含铁沉淀物的淤渣,待去除的阳离子被吸附/共沉淀到该淤渣,c)从所得淤渣分离固体,从而产生具有降低的阳离子含量的处理水以及包含铁沉淀物化合物和吸附/共沉淀的阳离子化合物的固体。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种从含有选自Se、As、Sb、Cr、Mn、Mo、W、V、Te、P、Si的阳离子的水中去除阳离子的方法,该方法包括:a)通过电化学水处理制备含铁沉淀物的淤渣,其中引导水通过电化学水处理单元,其中电能使铁从阳极溶解到水中,从而形成含铁沉淀物的淤渣,待去除的阳离子被吸附/共沉淀到该淤渣,c)从所得淤渣分离固体,从而产生具有降低的阳离子含量的处理水以及包含铁沉淀物化合物和吸附/共沉淀的阳离子化合物的固体。2.根据权利要求1所述的方法,其中所述方法还包括介于步骤a)和c)之间的步骤b),该步骤b)包括b)吸附和共沉淀增强步骤,提供铁沉淀物浓度为50-400g/l的极高密度淤渣,从而进一步吸附水中所含的阳离子。3.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中阳离子是硒(VI)。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中所述电化学水处理单元包括铁阳极,铁作为亚铁或三价铁的形式从所述铁阳极溶解到水中。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中将电化学水处理单元中的电流密度调节到10-500A/m2的水平,和/或将电荷加载调节到0.1-10MC/m3的水平。6.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中通过电化学水处理单元形成的含铁沉淀物的淤渣包含0.1-2g/l、典型0.5-1.5g/l的铁沉淀物。7.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中在步骤b)中和/或在步骤c)中将含铁沉淀物淤渣的铁沉淀物浓度调节至50-400g/l、典型100-350g/l的水平,更典型调节至200-300g/l的水平。8.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中通过将步骤c)中获得的包含铁沉淀物和吸附/共沉淀阳离子的固体至少部分或全部再循环回到处理步骤b),将极高密度的含铁沉淀物的淤渣的铁沉淀物浓度调节到所需水平。9...

【专利技术属性】
技术研发人员:T·范德米尔A·玛金恩M·马逖凯南N·埃索麦琪
申请(专利权)人:奥图泰芬兰公司
类型:发明
国别省市:芬兰,FI

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