申请日2012.04.25
公开(公告)日2012.09.26
IPC分类号C02F9/04; C01D5/00; C02F1/44; C02F1/52; C02F1/56; C02F1/66
摘要
本发明属于水处理技术领域，特别涉及一种硅胶废水综合资源化处理方法，该方法主要包括如下步骤：(1)水质调节;(2)混凝除硅;(3)陶瓷膜过滤;(4)纳滤膜过滤，混凝除硅步骤中，向废水中以水溶液形式投加氯化钙、氯化镁、氯化铁、聚丙烯酰胺，以每升废水计，氯化钙、氯化镁、氯化铁、聚丙烯酰胺的投加量分别为200-400mg/L，50-100mg/L，100-200mg/L，1-5mg/L。本发明的纳滤透过液可以回用于生产中，替代部分淡水，在避免污染的同时节约大量淡水资源，具有显著的环境效益和社会效益;浓缩液可以生产高品质硫酸钠，具有显著的经济效益。
权利要求书
1.一种硅胶废水资源化处理方法，其特征在于该方法包括如下步骤：
(1)水质调节：向硅胶废水中投加石灰，将pH调至7-8范围内;
(2)混凝除硅：向步骤(1)得到的废水中依次投加氯化钙和氯化镁，混匀后，再向废水中投加氯化铁，形成矾花，最后投加聚丙烯酰胺，经渣水分离得到较清澈的上清液;混凝除硅过程在混凝沉淀池内完成，废水在混凝沉淀池中的水力停留时间大于40分钟;
其中，所述氯化钙、氯化镁、氯化铁、聚丙烯酰胺均以水溶液形式投加，以每升废水计，氯化钙、氯化镁、氯化铁、聚丙烯酰胺的投加量分别为200-400mg/L，50-100 mg/L，100-200 mg/L，1-5 mg/L;
(3)陶瓷膜过滤：混凝沉淀池的出水再进行陶瓷膜过滤处理，所述陶瓷膜孔径为0.2μm，操作压力为0.15-0.2MPa;
(4)纳滤膜过滤：步骤(3)中陶瓷膜的透过液进行纳滤膜过滤，所述的纳滤膜是截留分子量为150-300的醋酸纤维素、聚酰胺或复合纳滤膜;纳滤膜过滤的操作压力为2-2.5MPa，操作温度为20-40℃。
2.根据权利要求1所述的硅胶废水资源化处理方法，其特征在于：步骤(3)中陶瓷膜通过清洗步骤重复使用，陶瓷膜清洗步骤为：室温下用清水冲洗10min后，先用2wt%的NaOH溶液碱洗10min，再用清水冲洗10min，然后用2wt%的HCl溶液酸洗10min，最后用清水冲洗10min即可。
3.根据权利要求1所述的硅胶废水资源化处理方法，其特征在于：所述纳滤膜清洗步骤为：先将去离子水在纳滤膜装置中循环流动以排出残留在纳滤膜装置中的残余料液，然后用配好的0.1wt%NaOH和1wt% Na2-EDTA溶液进行无压差或低压大流量冲洗30min，用去离子水冲洗纳滤膜装置至出水pH值呈中性后测量纳滤膜的纯水通量;再用pH2的0.2wt%HCl溶液对该纳滤膜进行低压大流量冲洗30min，用去离子水冲洗至系统出水pH值呈中性。
4.根据权利要求1或2或3所述的硅胶废水资源化处理方法，其特征在于：步骤(4)中纳滤膜过滤采用的保安过滤器的过滤孔径分别为10μm和2μm。
5.根据权利要求1或2或3所述的硅胶废水资源化处理方法，其特征在于还包括：(5)资源回用：步骤(4)得到的纳滤膜透过液经蒸发干燥得到硫酸钠固体。
6.根据权利要求4所述的硅胶废水资源化处理方法，其特征在于还包括：(5)资源回用：步骤(4)得到的纳滤膜透过液经蒸发干燥得到硫酸钠固体。
7.根据权利要求1或2或3所述的硅胶废水资源化处理方法，其特征在于还包括：所述的氯化钙、氯化镁、氯化铁、聚丙烯酰胺的投加量分别为280-320mg/L，80-100 mg/L，140-160 mg/L，2-4 mg/L。
8.根据权利要求4所述的硅胶废水资源化处理方法，其特征在于还包括：所述的氯化钙、氯化镁、氯化铁、聚丙烯酰胺的投加量分别为280-320mg/L，80-100 mg/L，140-160 mg/L，2-4 mg/L。
9.根据权利要求5所述的硅胶废水资源化处理方法，其特征在于还包括：所述的氯化钙、氯化镁、氯化铁、聚丙烯酰胺的投加量分别为280-320mg/L，80-100 mg/L，140-160 mg/L，2-4 mg/L。
说明书
一种硅胶废水资源化处理方法
技术领域
本发明属于水处理技术领域，特别涉及一种硅胶废水综合资源化处理方法。
背景技术
生产硅胶的主要原料是硅酸钠(俗称水玻璃、泡花碱)，它是由硅石化学加工而得。即石英矿粉与纯碱在1100～1350℃的高温下焙烧生成的熔融物，用水浸取得到无色透明的粘稠液体。硅胶的生产方法有：(1)硫酸法，将硅酸钠和硫酸(也可用其他酸类)反应而得;(2)复分解法，用硅酸钠和水溶性盐类作用而得;(3)沉淀法，借助于各种有机化合物从碱金属硅酸盐类溶液中析出硅胶而得;(4)电解法，硅酸钠电解而得。硫酸法是目前常用的方法。
硅胶废水主要来源于硅胶酸洗环节，废水酸度很高，pH值在2左右，其中含有大量的硫酸盐和硅酸盐，硫酸钠含量最高可达到4%，另外还含有少量氯离子、钙离子及镁离子。硅胶废水具有酸度高，含盐量高，含硅高，难处理的特点。对于硅胶废水的处理，国内还没有资源化利用的例子。申请号为200810227913.1的中国发明专利提供了一种含硅废水的处理方法，该发明为了解决含硅废水中SiO2易凝胶问题，在含硅废水中加入成核助凝剂，并使含硅废水和成核助凝剂混合，所述成核助凝剂是指做为成长核心能使水中悬浮的不易凝聚的微型颗粒物质聚集长大而沉降的不溶性固体，将含硅废水的pH调节至3.5-9。该方法虽然能避免SiO2易凝胶问题，但是对活性硅的处理效果并不理想，而且不能对废水中的有用物质进行回收利用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种污水处理工艺合理、处理效果较佳且处理后可直接回用的硅胶废水资源化处理方法，以解决目前硅胶废水处理难度大的技术问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种硅胶废水资源化处理方法，该方法包括如下步骤：
(1)水质调节：向硅胶废水中投加石灰，将pH调至7-8范围内;
(2)混凝除硅：向步骤(1)得到的废水中依次投加氯化钙和氯化镁，混匀以去除废水中溶解硅，再向废水中投加氯化铁，形成矾花，最后投加聚丙烯酰胺，使形成的矾花增大并加速沉降，经渣水分离得到较清澈的上清液;混凝除硅过程在混凝沉淀池内完成，废水在混凝沉淀池中的水力停留时间大于40分钟;
其中，所述氯化钙、氯化镁、氯化铁、聚丙烯酰胺均以水溶液形式投加，以每升废水计，氯化钙、氯化镁、氯化铁、聚丙烯酰胺的投加量分别为200-400mg/L，50-100 mg/L，100-200 mg/L，1-5 mg/L;
(3)陶瓷膜过滤：混凝沉淀池的出水再进行陶瓷膜过滤处理，所述陶瓷膜孔径为0.2μm，操作压力为0.15-0.2MPa;陶瓷膜过滤用于去除废水中残留的悬浮物，胶体杂质;
(4)纳滤膜过滤：步骤(3)中陶瓷膜的透过液进行纳滤膜过滤，所述的纳滤膜是截留分子量为150-300的醋酸纤维素、聚酰胺或复合纳滤膜;纳滤膜过滤的操作压力为2-2.5MPa，操作温度为20-40℃。
作为优选，步骤(3)中陶瓷膜可通过清洗步骤重复使用，陶瓷膜清洗步骤为：室温下用清水冲洗10min后，先用2%的NaOH溶液碱洗10min，再用清水冲洗10min，然后用2%的HCl溶液酸洗10min，最后用清水冲洗10min即可。
作为优选，所述纳滤膜清洗步骤为：先将去离子水在纳滤膜装置中循环流动以排出残留在纳滤膜装置中的残余料液，然后用配好的0.1%NaOH和1% Na2-EDTA溶液进行无压差或低压大流量冲洗30min，用去离子水冲洗纳滤膜装置至出水pH值呈中性后测量纳滤膜的纯水通量;再用pH2的0.2%HCl溶液对该纳滤膜进行低压大流量冲洗30min，用去离子水冲洗系统至出水pH值呈中性。
作为优选，步骤(4)中纳滤膜过滤采用的保安过滤器的过滤孔径分别为10μm和2μm。
作为优选，上述硅胶废水资源化处理方法还包括：(5)资源回用：步骤(4)得到的纳滤膜透过液经蒸发干燥得到硫酸钠固体。本方法处理后得到的纳滤膜透过液可以回用，该透过液为浓缩液，含有较高质量分数的硫酸钠，因此经蒸发干燥可得到高品质的硫酸钠固体。回收得到的硫酸钠可以生产元明粉，用于玻璃、瓷釉、纸浆、致冷混合剂、洗涤剂、干燥剂、染料稀释剂、分析化学试剂、医药品等。
作为优选，所述的氯化钙、氯化镁、氯化铁、聚丙烯酰胺的投加量分别为280-320mg/L，80-100 mg/L，140-160 mg/L，2-4 mg/L。
中国硅胶的生产近25万吨/年，每生产1吨硅胶要消耗40-50吨清水，同时产生30多吨污水。本发明的纳滤透过液可以回用于生产中，替代部分淡水，在避免污染的同时节约大量淡水资源，具有显著的环境效益和社会效益;浓缩液可以生产高品质硫酸钠，具有显著的经济效益。本发明为硅胶行业的节能减排提供了思路，为硅胶废水处理的工业化应用提供了一条行之有效的途径，具有显著的环境效益、经济效益以及社会效益。