申请日2016.05.18
公开(公告)日2016.11.30
IPC分类号C02F9/06
摘要
本实用新型公开了一种硫酸锆生产废水的处理系统，所述硫酸锆生产废水的处理系统包括：废水均质池，用于贮存硫酸锆生产废水，且进行均质化处理;过滤系统，用于对废水均质池所排出的废水进行过滤处理，且过滤后的废水满足进入膜浓缩系统的水质要求;膜浓缩系统，用于对经过滤系统过滤的废水进行浓缩减量处理，且浓缩液满足进入双极膜系统的水质要求;以及双极膜系统，用于对膜浓缩系统的浓缩液进行脱盐处理且产生碱和酸。本实用新型所提供的硫酸锆生产废水的处理系统通过过滤系统、膜浓缩系统和双极膜系统的组合，可以回用80%以上的水，同时能够资源化利用废水中的盐分，减少酸和碱的采购运输量。
权利要求书
1.一种硫酸锆生产废水的处理系统，所述硫酸锆生产废水的处理系统用于对硫酸锆生产过程中产生的废水进行处理，其特征在于，所述硫酸锆生产废水的处理系统包括：
- 废水均质池，所述废水均质池用于贮存硫酸锆生产废水，且进行均质化处理;
- 过滤系统，所述过滤系统用于对废水均质池所排出的废水进行过滤处理，且过滤后的废水满足进入膜浓缩系统的水质要求;
- 膜浓缩系统，所述膜浓缩系统用于对经过滤系统过滤的废水进行浓缩减量处理，且浓缩液满足进入双极膜系统的水质要求;以及
- 双极膜系统，所述双极膜系统用于对膜浓缩系统的浓缩液进行脱盐处理且产生碱和酸。
2.根据权利要求1中所述的一种硫酸锆生产废水的处理系统，其特征在于，所述过滤系统包括砂滤装置和超滤装置，经砂滤装置砂滤处理后的废水进入超滤装置进行超滤处理。
3.根据权利要求2中所述的一种硫酸锆生产废水的处理系统，其特征在于，所述超滤装置的浓缩液回流至废水均质池。
4.根据权利要求2中所述的一种硫酸锆生产废水的处理系统，其特征在于，所述超滤装置采用中空纤维超滤膜。
5.根据权利要求2中所述的一种硫酸锆生产废水的处理系统，其特征在于，所述超滤装置的回收率为95%。
6.根据权利要求1中所述的一种硫酸锆生产废水的处理系统，其特征在于，所述膜浓缩系统包括高压反渗透装置，所述高压反渗透装置用于对经过滤系统过滤的废水进行浓缩减量处理，且浓缩液满足进入双极膜系统的水质要求。
7.根据权利要求1中所述的一种硫酸锆生产废水的处理系统，其特征在于，所述膜浓缩系统包括电驱动膜装置，所述电驱动膜装置用于对经过滤系统过滤的废水进行浓缩减量处理，且浓缩液满足进入双极膜系统的水质要求。
8.根据权利要求1中所述的一种硫酸锆生产废水的处理系统，其特征在于，所述膜浓缩系统包括高压反渗透装置和电驱动膜装置，所述高压反渗透装置的浓缩液分为两股，一股进入电驱动膜装置的淡室，另一股进入电驱动膜装置的浓室。
9.根据权利要求8中所述的一种硫酸锆生产废水的处理系统，其特征在于，所述高压反渗透装置的透过液和电驱动膜装置的淡室出口料液相混合后作为回用水输送至硫酸锆生产工段。
10.根据权利要求1中所述的一种硫酸锆生产废水的处理系统，其特征在于，所述双极膜系统中盐室出口料液与过滤系统的过滤后废水混合，且输送至膜浓缩系统的入口。
说明书
一种硫酸锆生产废水的处理系统
技术领域
本实用新型属于有色金属湿法冶炼中生产废水处理领域，尤其是涉及一种硫酸锆生产废水的处理系统。
背景技术
目前，中国约有100多个锆矿床，以ZrO2计的储存量超过500万吨，开发的矿床主要是海滨砂矿，且主要分布在东南沿海的海南和广东两省。锆英石是一种重要的非金属矿产，可广泛应用于耐火材料、陶瓷工业、建材工业、电子工业和原子能工业等。以锆英石为原料制备的硫酸锆是萃取分离制取原子能级海绵锆、海锆和二氧化锆、碳酸锆的中间原料，也可作为成品销售，用于橡胶、造纸、鞣革等行业。随着原子能工业和皮革工业的发展，需要高质量的硫酸锆产品，其需要量正在逐年增加。由锆英石生产硫酸锆的方法有：(1)锆英石→烧结或碱熔→水洗→硫酸浸出→氨水沉淀→洗涤除钠→硫酸溶解→蒸发结晶→重结晶→硫酸锆产品。(2)锆英石→碱熔→水洗→盐酸浸出→水解→硫酸溶解→结晶→硫酸锆产品。(3)用氯化锆来生产硫酸锆，即：氯氧化锆→溶解→加硫酸结晶→重结晶→硫酸锆产品。第(1)种方法流程长，金属回收率低，产品质量不稳定，生产成本高。第(2)种方法，冶炼过程中为了达到除铁的目的，一次结晶时按浸出液浓缩后体积的30 %加盐酸，盐酸挥发产生的酸雾对结晶槽和其它设备腐蚀严重，污染操作环境，同时，盐酸的单耗高，增加了硫酸锆的生产成本。
硫酸锆生产过程中产生的废液有碱熔料洗水、转型废液和结晶母液。碱熔料洗水是强碱性废水，转型废液是弱酸性废水，结晶母液是强酸性废水，这些废液及车间洗涤滤布、设备和地面的废水全部经废水收集池，此时混合废水pH显酸性，pH约为4~5。为了节省处理加药成本，实现废水的资源化回用，降低生产成本，提高产品竞争力，采用了集成膜技术对硫酸锆生产废水进行了资源化回用处理，与传统水处理方法相比，它可实现废水的资源化循环利用和有用物质的回收，具有广阔的市场前景。
电驱动膜技术是指在电场力作用下离子通过选择性离子交换膜的膜分离过程，其核心部分为阴阳离子交换膜，即利用阳离子交换膜只允许阳离子通过，阴离子交换膜只允许阴离子通过的特性对溶液中离子进行选择性分离的技术。在电场力作用下，溶液中的阴阳离子发生定向迁移，从一部分水体迁移到另一部分水体，从而达到溶液分离、提纯和浓缩的目的。双极膜的出现，使电渗析的用途得到扩展。双极膜是由阴离子交换膜和阳离子交换膜复合而成的，在两层中间通常称为中间催化层。其原理为：在双极膜两侧加上电压时，溶液中的离子会发生定向迁移，与此同时水分子会透过阴阳离子交换膜进入到中间催化层，在两侧活性基团作用下发生电解生成氢离子和氢氧根离子，以此来充当电荷负载，消耗的水又通过周围溶液中的水向膜中间层渗透而得到补充。与常规电渗析相比，在双极膜作用下水解离速率被提高5千万倍以上，因此能耗大大降低，电渗析的应用范围也大大延伸。双极膜电渗析也属于电渗析应用范围，是通过将双极膜与离子交换膜相结合，组成不同的隔室(酸室、碱室和料液室)，使其在酸碱制备领域有独特的优势。在一定的电压作用下，阴阳离子能分别通过阴阳离子交换膜，与双极膜产生的氢离子和氢氧根离子结合产生对应的酸和碱。
发明内容
本实用新型的目的在于，针对以上存在的不足，提供一种硫酸锆生产废水的处理系统。
为此，本实用新型采用如下技术方案：
一种硫酸锆生产废水的处理系统，所述硫酸锆生产废水的处理系统用于对硫酸锆生产过程中产生的废水进行处理，所述硫酸锆生产废水的处理系统包括：
- 废水均质池，所述废水均质池用于贮存硫酸锆生产废水，且进行均质化处理;
- 过滤系统，所述过滤系统用于对废水均质池所排出的废水进行过滤处理，且过滤后的废水满足进入膜浓缩系统的水质要求;
- 膜浓缩系统，所述膜浓缩系统用于对经过滤系统过滤的废水进行浓缩减量处理，且浓缩液满足进入双极膜系统的水质要求;以及
- 双极膜系统，所述双极膜系统用于对膜浓缩系统的浓缩液进行脱盐处理且产生碱和酸。
优选地，所述过滤系统包括砂滤装置和超滤装置，经砂滤装置砂滤处理后的废水进入超滤装置进行超滤处理。
优选地，所述超滤装置的浓缩液回流至废水均质池。
优选地，所述超滤装置采用中空纤维超滤膜。
优选地，所述超滤装置的过滤孔径为0.005~0.02um。
优选地，所述超滤装置的回收率为95%。
优选地，所述膜浓缩系统包括高压反渗透装置，所述高压反渗透装置用于对经过滤系统过滤的废水进行浓缩减量处理，且浓缩液满足进入双极膜系统的水质要求。
优选地，所述膜浓缩系统包括电驱动膜装置，所述电驱动膜装置用于对经过滤系统过滤的废水进行浓缩减量处理，且浓缩液满足进入双极膜系统的水质要求。
优选地，所述膜浓缩系统包括高压反渗透装置和电驱动膜装置，所述高压反渗透装置的浓缩液分为两股，一股进入电驱动膜装置的淡室，另一股进入电驱动膜装置的浓室。
优选地，高压反渗透装置的回收率为40%，操作压力为55 bar，膜通量为12.6 LMH。
优选地，电驱动膜装置的电流密度为20 mA/cm2，电驱动膜装置的回收率为50%。
优选地，所述高压反渗透装置的透过液和电驱动膜装置的淡室出口料液相混合后作为回用水输送至硫酸锆生产工段。
优选地，所述双极膜系统中盐室出口料液与过滤系统的过滤后废水混合，且输送至膜浓缩系统的入口。
本实用新型提供一种硫酸锆生产废水的处理系统，所述硫酸锆生产废水的处理系统具有以下优点：
(1)本实用新型所提供的硫酸锆生产废水的处理系统通过过滤系统、膜浓缩系统和双极膜系统的组合，可以回用80%以上的水，同时能够资源化利用废水中的盐分，减少酸和碱的采购运输量;
(2)本实用新型所提供的硫酸锆生产废水的处理系统通过废水均质池进行废水均质化处理且将经超滤装置超滤处理后的浓缩液回流至废水均质池，从而提高了硫酸锆生产废水的处理系统的稳定性;
(3)本实用新型所提供的硫酸锆生产废水的处理系统通过双极膜系统处理经膜浓缩系统浓缩的废水，而不需要采用高能耗的蒸发结晶系统，且能够提高盐分的资源回收率;
(4)本实用新型所提供的硫酸锆生产废水的处理系统能够免去蒸发结晶处理方法中所产生的固体废弃物的处理费用，从而在一定程度上降低硫酸锆的生产成本。