申请日2013.02.05
公开(公告)日2015.09.23
IPC分类号C02F9/04; C01D5/00; C02F1/44; C02F1/52; C02F1/66
摘要
本发明属一种化工废水处理技术领域，具体涉及一种白炭黑废水处理工艺。白炭黑生产废水经过预处理，使处理后的废水水质达到进入膜处理系统的水质要求，再通过膜过滤，在膜的一侧将废水中的硫酸钠富集至含量≥10%，另一侧出水达到回用水指标，返回生产系统回用。浓水经过冷冻结晶分离出芒硝和结晶母液进行分离得到芒硝，结晶母液返回膜浓缩系统，芒硝经过加热脱水的得到含量≥98%元明粉外卖;或将硫酸钠含量≥10%浓水直接利用蒸发器，蒸发结晶分离得到元明粉。通过较低的能耗实现水资源的循环利用和化工原料的回收。经过两种工艺的配合使用，处理单吨废水的能耗大大降低，整个处理系统水回收率≥92%;产品元明粉：硫酸钠含量≥98%。
权利要求书
1.白炭黑生产废水处理工艺，其特征在于：包括下列步骤：
1)预处理：调节生产废水的pH值为6-8，然后絮凝、沉降;
2)超滤：沉降后的上清液进入超滤系统;
3)纳滤膜过滤：超滤后的废水经过纳滤膜系统过滤后产生低浓水和浓盐水;
4)反渗透膜过滤：纳滤膜过滤后的低浓水经反渗透膜系统过滤，得到的脱盐水回用，反渗透浓水回到超滤系统;
5)浓水处理：纳滤膜过滤后的浓盐水经过冷冻结晶、结晶母液进入3)中进行浓缩，晶体经过升温热转化得到无水硫酸钠，经离心分离后干燥得到无水硫酸钠成品外卖;或纳滤膜过滤后的浓盐水经MVC蒸发器蒸发浓缩后，再结晶、离心分离、干燥得到无水硫酸钠成品外卖;所述步骤1)是通过加入氢氧化钠来调节废水的pH值;所述步骤1)中所用的絮凝剂为聚合氯化铝和聚丙烯酰胺，聚合氯化铝与废水按0. 03～0.07：1000的比例添加，聚丙烯酰胺与废水按0.2～1.2：106比例添加;所述步骤2)中经超滤系统后的出水SDI值≤3;所述步骤3)所述的纳滤膜过滤后的低浓水中硫酸钠含量≤2000mg/L;所述步骤3)所述的纳滤膜过滤后的高盐水中硫酸钠质量百分含量≥10%;所述步骤4)得到的脱盐水的电导率≤40u S/ cm;所述步骤5)中的分离得到的母液回到MVC蒸发器内;所述步骤5)中方案一中热转化后离心分离得到的母液，重新进入冷冻结晶系统进行结晶;所述步骤5)中MVC蒸发器产生的蒸汽凝结水回用;所述步骤5)中干燥得到硫酸钠含量大于98%的元明粉。
说明书
白炭黑生产废水处理工艺
技术领域
本发明属一种化工废水处理技术领域，具体涉及一种白炭黑废水处理工艺。
背景技术
通过对白炭黑废水水质的分析，造成白炭黑废水难处理的主要原因由两步分造成，一是相对于传统化工废水含钠盐量较高，难以通过传统的生化和物化方法去除;二是相对与工业原料生产工艺，废水含钠盐量又较低，使用传统工艺提盐工艺，若晒盐工艺，占地面积大，容易造成局部土地盐碱化，不易在内陆地区使用，使用闪蒸工艺单吨能耗过高。目前国内现有技术中对白炭黑废水处理的工艺，大多采用直接闪蒸浓缩结晶，该工艺中处理一吨废水尽蒸汽消耗一项处理费用就高达蒸汽消耗1.2t,或采用1～4效浓缩结晶，处理一吨废水消耗蒸汽约为0.65～0.75t，电耗2～5KWh;而本发明中介绍的白炭黑废水经纳滤膜后在膜的一层废水中硫酸钠的浓度富集至9～20%，再经过冷冻结晶、热转化等工艺得到无水硫酸钠和可回用蒸发冷凝水，处理一吨水的平均蒸汽消耗为0.02～0.04t,电耗为10～15KWh，若采用MVC技术对富集至硫酸钠含量为9～20%废水进行蒸发结晶，则处理一吨水的平均蒸汽消耗为0t,电耗为10～15KWh。
发明内容
本发明的目的在于，克服现有技术的不足，提供了一种白炭黑废水处理工艺，不仅回收了化工产品元明粉，而且还实现了水资源的循环利用。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：
白炭黑生产废水经过预处理，使处理后的废水水质达到进入膜处理系统的水质要求，再通过膜过滤，在膜的一侧将废水中的硫酸钠富集至含量≥10%，另一侧出水达到回用水指标，返回生产系统回用。浓水经过冷冻结晶分离出芒硝和结晶母液进行分离得到芒硝，结晶母液返回膜浓缩系统，芒硝经过加热脱水的得到含量≥98%元明粉外卖;或将硫酸钠含量≥10%浓水直接利用蒸发器，蒸发结晶分离得到元明粉。通过较低的能耗实现水资源的循环利用和化工原料的回收。
白炭黑废水经过中和调节PH、絮凝、沉降，上清液经过超滤达到膜系统进水水质，膜处理系统将废水中硫酸钠富集，浓水进入后续蒸发、结晶系统进行处理，低浓水进入反渗透系统得到含盐量合格的脱盐水，该水可直接用作系统回用水。废水预处理系统是白炭黑废水经过中和调节将PH值控制在6~8之间，再分别加入聚合氯化铝和聚丙烯酰胺等絮凝剂进行絮凝沉降，沉降后的清夜经过超滤达到出水，膜系统进水水质。
膜处理系统分别为纳滤膜和反渗透膜系统相结合的处理工艺，通过纳滤膜将白炭黑废水中的硫酸钠富集，纳滤所产的低浓水进入反渗透系统，产出合格水质的脱盐水进入系统回用。
浓水处理系统方案一：可以通过冷冻结晶、热转化离心分离、干燥、包装等工艺得到无水硫酸钠和可回用蒸发冷凝水。 该工艺通过较低的能耗实现水资源的循环利用和化工原料的回收。较低的能耗是指每处理一吨水的平均蒸汽消耗为0.02～0.04t,电耗为10～15KWh;化工原料的回收是指元明粉的回收。方案二：可以通过蒸发、离心分离、干燥、包装的得到成品无水硫酸钠外卖，其中蒸发系统中的核心设备为MVC蒸发器，经过低能耗的蒸发得到元明粉，同时可回收蒸发出来的冷凝水。通过较低的能耗实现水资源的循环利用和化工原料的回收。较低的能耗是指每处理1吨把白炭黑废水消耗电量约为10～15KWh，消耗蒸汽量可忽略不计;化工原料的回收是指元明粉的回收。
前述工艺中所述的合适的纳滤膜和反渗透膜，主要选用耐高压，抗可溶硅污染较强的纳滤膜，反渗透膜，选用普通使用寿命较长的工业反渗透膜。MVC蒸发器材质需选用抗盐腐蚀性较强的钛材或SMO254不锈钢。
本发明的有益效果是：为了有效的脱除白炭黑废水中硫酸钠，本发明人提出纳滤膜和反渗透膜相结合的工艺，先通过对白炭黑废水中和调节PH、絮凝、沉降，上清液经过超滤达到膜系统进水水质，再将超滤后的废水经过合适的纳滤膜和合适的反渗透膜两级膜过滤，实现废水中硫酸钠在浓水侧进行富集同时，低浓水侧产水电导率降到≤40μS/ cm达到回用的目的;膜系统产出浓水经过。
合适的工艺高温浓缩、结晶得到无水硫酸钠，再经干燥得到含量≥98%的硫酸钠产品。经过两种工艺的配合使用，处理单吨废水的能耗大大降低，整个处理系统水回收率≥92%;产品元明粉：硫酸钠含量≥98%;方案一：每处理一吨水的平均蒸汽消耗为0.02～0.04t,电耗为10～15KWh;方案二：每处理1吨白炭黑废水的能耗为电量消耗为10～15KWh，蒸汽消耗可忽略不计;每处理1吨白炭黑废水元明粉回收量为：20～50kg;每处理1吨白炭黑废水高品质水的回收量为：0.9吨。