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钛白粉含盐废水治理工艺

2022/4/15 9:50:42 / 作者:污水处理设备公司厂家 / 来源:山艺环保

 国家“十二五”规划明确提出建设资源节约型、环境友好型社会,尤其对化工、电力及钢铁等高耗水行业和大型排污企业,国家对其节水减排工作提出更为严格的要求。氯化法钛白粉生产工艺中,表面处理后的滤饼在压榨和洗涤的过程产生大量的工业废水,废水量波动较大,废水的主要成分是Cl-、SO42-及TiO2废水中Cl-、SO42-浓度及TiO2颗粒含量波动较大,这给废水的后处理和排放带来了很大的困难,尤其是废水的排放不仅导致严重的环境污染,还带走了一些二氧化钛产品,降低了二氧化钛的回收率。因此,对这些含盐废水进行处理、净化、回收二氧化钛颗粒,具有重要的经济和社会效益。

  本文研究了废水处理的各种工艺,并对比、分析了各种废水工艺的优缺点,为钛白粉生产业含盐废水治理提供了理论基础和参考依据。

  一、氯化法钛白粉基料表面改性生产工艺

  氯化法工艺生产的二氧化钛基料经中和降低黏度后导入砂磨机进行研磨分级,粒径达到要求后导入表面处理工序进行表面处理。为保证产品的质量,表面处理后对二氧化钛产品进行压滤和洗涤,操作过程包括过滤、洗涤、压榨、吹干、卸料等五个阶段,滤饼通过后续的干燥、汽流粉碎工艺继续处理得到二氧化钛成品,废水进入废水处理工艺进行处理。

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  二、钛白粉生产含盐废水的特点

  钛白粉表面处理生产过程中加入了硫酸、硅酸钠、硫酸铝等化学物质,因此废水的主要成分为Cl-、SO42-及TiO2,废水的成分受到工艺、设备、人员操作的影响而呈现一定变化的区间值,但从总体上来看,含盐废水的水质、水量相对稳定。

  三、含盐废水处理技术

  1、膜处理技术

  膜分离技术是利用膜的选择透过性来实现对混合物的分离。按照分离功能不同可分为微滤(MF)超滤(UF)纳滤(NF)反渗透(RO),其中,MF、UF通常作为NF和RO的预处理单元。某公司采用二级RO技术对氯化法钛白粉含盐废水进行处理,产生的回用水水质达到《循环冷却水用再生水水质标准》HG/T3923-2007水质标准。

  膜处理技术由于具有较好的选择性、无污染、操作简单、维修方便、结构使用、无相态变化等优点,近年来成为含盐废水处理的研究和运用热点。但膜处理工艺成本较高、膜组件易被污染而降低废水处理效果极大的限制了膜分离技术在废水处理中的应用。若能够研发出成本低、能够抗污染、自清洁的膜材料,或使用“膜+蒸发”改良工艺必将是膜分离技术在废水领域得到更多的应用。

  2、多效蒸发技术

  蒸发法是加热使溶液的溶剂汽化,溶质留在未蒸发的溶剂中,而蒸汽收集后进行冷凝,冷凝液中含有浓度极低的不挥发溶质,使废水得以净化。蒸发操作的目的是溶质和溶剂的分离,但其实质是热量更换与传递。依据二次蒸汽和溶液的流向,多效蒸发的流程可分为:并流流程,逆流流程,错流流程。蒸发根据级数可分为单效和多效,单效蒸发是利用生蒸汽提供热量将蒸出的蒸汽即二次蒸汽直接冷凝,不利用其冷凝热,利用前一效二次蒸汽作为下一蒸发器的加热介质,充分利用热能,节约生蒸汽,多效蒸发中后效的溶液沸点与压强必须低于前效。

  这是一项比较通用、成熟可靠的蒸发技术,结合不同形式的蒸发器,其可以把物料提浓到60%以上的浓度,也可以直接蒸发至过饱和及结晶。多效蒸发对水质的要求比较高,否则会导致系统的频繁堵塞,降低处理能力,影响生产开展。该技术使用的主要能耗在生蒸汽上:如四效蒸发器蒸发一吨水,需要生蒸汽量在250~350kg;三效蒸发器蒸发一吨水,需要生蒸汽量在350~450kg。技术的能耗主要与系统操作人员技术水平密切有关,不当的操作容易导致整个系统达不到设计指标。另外,从人员配置方面考虑,多效蒸发装置需要的操作岗位人员多,生产管理成本较高。

  3、MVR蒸发技术

  机械压缩式热泵蒸发技术(简称MVR),是一种新型高效蒸发技术,其原理是引入蒸汽压缩机或压缩风机,回收利用二次蒸汽的大量潜热。MVR蒸发技术不依靠效间的温差来实现蒸汽多次利用,而是利用压缩机提高二次蒸汽温度,并把升温后的二次蒸汽作为蒸发热源,从而减少对界外生蒸汽的需求,只需耗一定电能。是国家重点推广的节能环保技术之一,被广泛用于食品、制药领域蒸发浓缩处理。近年来,随着国家环保产业政策日益严格,含盐废水减量化处理,甚至零排放已成为必然趋势。MVR作为一种节能高效蒸发处理技术,具有广阔的应用空间和发展前景。MVR系统主要能耗在于压缩机的电耗,通常蒸发一吨水需要生蒸汽在30~78kg,电耗在30~55KW(压缩机电耗)。目前,MVR蒸发技术的装置水平主要与压缩机厂家设计思路及装备制造水平密切相关:节能的压缩机对于废水水量和水质要求较严格,不能在偏离设计指标的工况下运行,而能耗稍高的压缩机会牺牲一些效率来提高压缩机在恶劣工况下的稳定性。

  4、电渗析技术

  电渗析技术是20世纪50年代发展起来的一种新技术,最初用于海水淡化,现在广泛用于化工、轻工、冶金、造纸、医药工业,尤以制备纯水和在环境保护中处理三废最受重视,例如用于酸碱回收、电镀废液处理以及从工业废水中回收有用物质等。由于电渗析技术使用的膜为离子交换膜,对铁离子、BOD、COD等杂质很敏感。

  目前,在工程实际运行中面临这样一些情况:

  (1)综合投资费用较大,操作运行能耗较大(通常在17~20kWh/m3),使用寿命较短(通常更换周期不超过3年);

  (2)溶液预处理不充分,膜容易中毒失效;

  (3)通过该技术只能把物料提浓到13%的含盐量,缺乏在更高含盐量体系中的成功运行工程业绩。

  四、结语

  钛白粉行业作为新兴的行业,我国的经济发展离不开钛白粉的稳定发展,但在钛白粉快速发展的同时也排放了大量的含盐废水,这既给水环境安全造成了极大的危害同时也加剧了我国水资源形势的日益紧张,随着人们环保意识增强,含盐废水的处理越来越受到重视。废水处理作为尽管已有许多工艺被实验证明能有效地解决环境污染问题,但并不是所有的工艺都能经济地进行氯化法钛白生产废水治理工程实践,因此在进行废水处理的过程中需要结合水质、当地政策等有效地选择经济可行的废水治理措施。本文通过对含盐废水处理技术的对比分析,为我国钛白粉生产行业含盐废水治理提供理论基础和参考。


 

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