一种钨冶炼废水中的氨氮、磷、砷的处理方法技术

本发明专利技术涉及一种钨冶炼废水中的氨氮、磷、砷的处理方法，本发明专利技术通过两步电解，第一步实现废水中氨氮的去除，第二步实现废水中磷砷的去除，采用连续电解槽电解，将废水中氨氮氧化为氮气，除氨氮后的废水再浸入还原槽，在还原槽与Fe

A treatment method of ammonia nitrogen, phosphorus and arsenic in Tungsten Smelting Wastewater

【技术实现步骤摘要】
一种钨冶炼废水中的氨氮、磷、砷的处理方法
本专利技术属于废水处理
，具体涉及一种钨冶炼废水中的氨氮、磷、砷的处理方法。
技术介绍
我国是钨资和钨冶炼的大国，钨产量占世界的80％以上。目前钨冶炼过程主要采用碱法分解、铵盐转化、高温煅烧工艺。该工艺中使用了氨，导致冶炼废水中含有约300mg/L的氨氮，如果进入到自然环境中，则会造成富营养化，导致水体变黑变臭；并且钨矿物本身含有一定量的磷砷，其在碱法分解中磷砷也会进入冶炼流程，最终进入废水，磷砷同样会造成水体污染。国家污水综合排放标准中规定氨氮排放一级标准为15mg/L，砷酸盐浓度(以As计)<0.5mg/L，磷酸盐浓度(以P计)<0.5mg/L，因此钨冶炼废水中的这些污染物需要深度去除。另外，由于冶炼中采用碱法浸出、NH4Cl转型，钨冶炼废水普遍偏碱性，并且还含有140～7600mg/L的Cl-。目前工业上处理氨氮的方法有生物法、吹脱法、沉淀法、离子交换法、折点氯化法等。其中生物法虽然费用低，但处理时间长，且占用空间大；吹脱法用于高浓度溶液中氨氮去除，很难处理大量排放废水中低浓度的氨氮；化学沉淀法一般通过添加磷酸盐和镁盐，生成磷酸铵镁沉淀，该方法处理成本高，且又有磷的加入，带来二次污染；折点加氯法法则利用Cl2氧化，使氨氮转化为N2，是一种高效的去除废水中氨氮的方法，但该方法由于使用氯气，液氯本身是危险化学品，对其储存和使用的要求很高，因此工艺风险高，有的企业为了避免液氯，通过建立一套氯碱装置，产出氯气后直接通入废水。但增加一套小型氯碱装置，无论在成本和还是设备维护上均不经济。处理一般工业废水中的磷砷有沉淀法，吸附法，离子交换法等。常用沉淀剂有铁盐、钙盐、铝盐等，常用的吸附剂有粉煤灰、高岭土，常用的离子交换如多孔的强碱性阴离子交换树脂。这些方法虽对于一般工业废水具有广适性，但根据废水的成分不同净化效果也存在差异，甚至为了达到净化效果进行调酸调碱等，需要较多的试剂，即未针对钨冶炼废水的特点开发专门的处理方法。能针对钨冶炼废水中的含有的氨氮、磷、砷等有害物质，并结合钨冶炼废水本身含有的OH-和Cl-，开发一种无需液氯、无需氯碱装置、无需消耗大量沉淀试剂的专门处理钨冶炼废水的方法和装置，将有助于提升钨冶金流程的环保性和经济性。鉴于以上原因，特提出本专利技术。
技术实现思路
为了解决现有技术存在的以上问题，本专利技术提供了一种钨冶炼废水中的氨氮、磷、砷的处理方法，本专利技术的方法不仅将钨冶炼废水中的氨氮、磷、砷进行脱除，达到国家排放标准，而且操作简单，不需要化学药品的添加。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种钨冶炼废水中的氨氮、磷、砷的处理方法，包括如下步骤：(1)氨氮去除：将多个并列设置的惰性电极置于含钨冶炼废水的电解槽中作为阳极，所述的电解槽还包括多个并列设置的阴极相邻的两个阴极之间设置一个阳极，所述的阴极与阳极成对设置，在外加电场的作用下，所述的钨冶炼废水从电解槽的一侧流入，依次经过每一个阴极和阳极，从电解槽相对应的另一侧流出，钨冶炼废水在电解槽内发生电解，将氨氮转换为氮气逸出；(2)余氯、磷和砷的去除：将从电解槽流出的废水进入脱磷和砷的电解槽中进行电解，余氯还原成氯离子，溶液中形成Fe(OH)3絮凝沉淀，通过Fe(OH)3的吸附将废水中的磷和砷去除。氨氮去除过程中阴极、阳极和溶液中主要进行的反应式：阳极：Cl--2e-+2OH-→ClO-+H2O阴极：H2O+e-→0.5H2+OH-溶液中：3ClO-+2NH3→3Cl-+N2+3H2O钨冶炼废水中含有的Cl-在阳极被氧化为原子氯或次氯酸根，将氨氮氧化成氮气逸出，自身又被还原成Cl-；同时阴极发生析氢反应，并生成对应的OH-，废水中的Cl-使电解过程无需再添加氯盐，并且废水中的碱和电解过程中产生的碱与阳极产生的酸中和，避免了折点加氯法过程中碱的添加，实现无添加去除氨氮。余氯去除过程中阴极、阳极和溶液中主要进行的反应式：阳极：Fe-2e-→Fe2+阴极：H2O+e-→0.5H2+OH-溶液中：ClO-+2Fe2++H2O→2Fe3++Cl-+2OH-在余氯去除过程中的电解槽阳极板发生氧化反应，Fe转变为Fe2+进入溶液中，与废水中的余氯发生氧化还原反应，余氯还原为Cl-，Fe2+转化为Fe3+，Fe3+在碱性溶液中形成Fe(OH)3絮凝沉淀，对废水中的PO43-、AsO43-等阴离子具有很强的吸附能力，沉降或过滤后，实现废水中的磷和砷的脱除。进一步的，步骤(1)中的惰性电极为石墨板、钛板或Ti/RuO2-IrO2DSA电极，所述的阴极为不锈钢板或钛板。进一步的，步骤(1)中所述的电解槽与水平面具有一定的夹角ɑ，优选的，所述的夹角ɑ为10°-70°。电解槽与水平面具有一定的夹角设置是为了保证钨冶炼废水从电解槽的一端流入，从另一端流出，进而使钨冶炼废水可以充分的经过每一个阴极和阳极，实现电解反应。进一步的，步骤(1)中所述的阴极或阳极的个数均为5-30个。进一步的，所述的钨冶炼废水的pH值为8-13，Cl-浓度为140-7600mg/L，氨氮浓度为100-1000mg/L，砷浓度为1-100mg/L，磷浓度为1-100mg/L。进一步的，步骤(1)中相邻的阴极板和阳极板之间的电压为2.5-10V。进一步的，步骤(1)中电解产生氯的无机酸根，所述的无机酸根为ClO-，ClO2-，ClO3-，ClO4-中的一种或多种。进一步的，从步骤(1)中的电解槽流出的废水中氨氮的浓度小于15mg/L，余氯浓度为1.5-25mg/L，砷浓度为1-100mg/L，磷浓度为1-100mg/L。进一步的，步骤(2)中所述的脱磷和砷的电解槽中的阴极为石墨板或导电材料，阳极为铁板。余氯、磷和砷的去除过程中，阳极作为消耗材料，1kg铁可以处理10t以上的钨冶炼废水。电解槽容量为1-20t之间，电解后的废水选择静置沉降或滤膜过滤的一种或其组合物方法，将沉淀物进行分离。进一步的，步骤(2)中所述的脱磷和砷的电解槽的电解电位为0.5-5V，单次电解时间为10-60min。进一步的，经过本专利技术的方法处理后的废水中磷和砷的浓度均小于0.5mg/L，余氯浓度小于0.1mg/L，氨氮的浓度小于15mg/L。本专利技术中氨氮去除的电解槽的结构如下所示：所述的电解槽包括电解槽、多个并列设置的阴极和多个并列设置的阳极，所述的电解槽包括四个侧面、上底面和下底面，所述的阴极固定连接在上底面上，所述的阳极固定连接在下底面上，所述的上底面设置有第一接线柱，所述的下底面上设置有第二接线柱，所述的第一接线柱与电源的负极连接，所述的第二接线柱与电源的正极连接。本专利技术中的阴极和阳极彼此不会接触，相邻的阴极和阳极形成一个小的电解槽。进一步的，所述的下底面与水平面之间具有一定角度ɑ。进一步的，所述的角度ɑ为10°～70°。...

【技术保护点】
1.一种钨冶炼废水中的氨氮、磷、砷的处理方法，其特征在于，包括如下步骤：/n(1)氨氮去除：将多个并列设置的惰性电极置于含钨冶炼废水的电解槽中作为阳极，所述的电解槽还包括多个并列设置的阴极，相邻的两个阴极之间设置一个阳极，所述的阴极与阳极成对设置，在外加电场的作用下，所述的钨冶炼废水从电解槽的一侧流入，依次经过每一个阴极和阳极，从电解槽相对应的另一侧流出，钨冶炼废水在电解槽内发生电解，将氨氮转换为氮气逸出；/n(2)余氯、磷和砷的去除：将从电解槽流出的废水进入脱磷和砷的电解槽中进行电解，余氯还原成氯离子，溶液中形成Fe(OH)

【技术特征摘要】
1.一种钨冶炼废水中的氨氮、磷、砷的处理方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)氨氮去除：将多个并列设置的惰性电极置于含钨冶炼废水的电解槽中作为阳极，所述的电解槽还包括多个并列设置的阴极，相邻的两个阴极之间设置一个阳极，所述的阴极与阳极成对设置，在外加电场的作用下，所述的钨冶炼废水从电解槽的一侧流入，依次经过每一个阴极和阳极，从电解槽相对应的另一侧流出，钨冶炼废水在电解槽内发生电解，将氨氮转换为氮气逸出；
(2)余氯、磷和砷的去除：将从电解槽流出的废水进入脱磷和砷的电解槽中进行电解，余氯还原成氯离子，溶液中形成Fe(OH)3絮凝沉淀，通过Fe(OH)3的吸附将废水中的磷和砷去除。


2.根据权利要求1所述的一种钨冶炼废水中的氨氮、磷、砷的处理方法，其特征在于，步骤(1)中的惰性电极为石墨板、钛板或Ti/RuO2-IrO2DSA电极，所述的阴极为不锈钢板或钛板。


3.根据权利要求1或2所述的一种钨冶炼废水中的氨氮、磷、砷的处理方法，其特征在于，步骤(1)中所述的电解槽与水平面具有一定的夹角ɑ，优选的，所述的夹角ɑ为10°-70°。


4.根据权利要求1所述的一种钨冶炼废水中的氨氮、磷、砷的处理方法，其特征在于，步骤(1)中所述的阴极或阳极的个数均为5-30个。


5.根据权利要求1或2所述的一种钨冶炼废水中的氨氮、磷、砷的处理方法，其特征在于，所述的钨冶炼...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵中伟，陈星宇，刘旭恒，李江涛，何利华，唐忠阳，孙丰龙，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43