CN211896391U - 一种硫酸法钛白粉行业高盐废水的处理装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种硫酸法钛白粉行业高盐废水的处理装置，包括原水罐、分离软化池和无机膜过滤器，所述原水罐通过泵一连接分离软化池。该硫酸法钛白粉行业高盐废水的处理装置，通过软化处理并经预浓缩后，采用纳滤分盐技术实现一价离子与二价离子的有效分离，纳滤产水中几乎不含钙离子，再经过反渗透和电渗析的进一步浓缩，氯化钠浓度和纯度得到提高，一部分氯化钠溶液回用树脂软化床实现树脂再生，一部分进入三隔室双极膜产出氢氧化钠和盐酸回用软化单元，降低系统运行能耗；最后一部分进入MVR机械再蒸发产出高品质氯化钠盐,整个系统实现产水达标回用，浓缩结晶盐满足工业用盐标准，最终实现废水零排放。

Description

一种硫酸法钛白粉行业高盐废水的处理装置

技术领域

本实用新型涉及高盐废水的处理领域，更具体地说，涉及一种硫酸法钛白粉行业高盐废水的处理装置。

背景技术

钛白粉已成为现行最为常用的白色颜料，且在日化、涂料、油墨等行业内广泛应用。行业内钛白粉常用的生产工艺包括氯化法和硫酸法两种，硫酸法因其工艺简单，且较为成熟在行业内更加普遍。

目前硫酸法钛白粉工艺产生的酸性废水主要采取石灰中和或电渣石中和的方式进行处理，中和后的废水其硫酸盐、硬度较高。在传统处理方式中是将废水浓缩后进行蒸发结晶，或采用热法分盐，存在如下缺点：

1.预处理效果差，运行不稳定，工艺流程长，运行能耗高，投资成本大，环境效益、经济效益差；

2.在进行浓缩过程中软化不彻底导致膜系统结垢，造成膜寿命减短，产水率低；

3.分盐效果差，结晶系统运行不稳定性，结晶盐纯度低，杂盐产量大，只能作为危废进行处理。

实用新型内容

针对现有技术中存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种硫酸法钛白粉行业高盐废水的处理装置。

为解决上述问题，本实用新型采用如下的技术方案：一种硫酸法钛白粉行业高盐废水的处理装置，包括原水罐、分离软化池、无机膜过滤器、树脂软化床、软化水罐、第一保安过滤器、RO预浓缩单元、浓水罐、纳滤膜单元、第一纳滤膜产水罐、第二保安过滤器、产水反渗透单元、电渗析单元、MVR机械蒸发单元、双极膜装置、第二纳滤膜浓水罐、连续冷冻结晶器、氧化单元和微滤单元，所述原水罐通过泵一连接分离软化池，所述分离软化池通过泵一和泵二连接无机膜过滤器，所述无机膜过滤器通过泵四连接树脂软化床，所述树脂软化床通过管道连接软化水罐，所述软化水罐通过泵五第一保安过滤器，所述第一保安过滤器通过泵六连接RO预浓缩单元，所述RO预浓缩单元通过管道连接浓水罐，所述浓水罐通过泵七连接纳滤膜单元，所述纳滤膜单元一端通过管道连接第一纳滤膜产水罐，另一端通过管道连接第二纳滤膜浓水罐，所述第一纳滤膜产水罐通过泵八连接第二保安过滤器，所述第二保安过滤器通过泵九连接产水反渗透单元，所述产水反渗透单元通过泵十连接电渗析单元。

进一步的，所述无机膜过滤器通过管道分别连接分离软化池、泵一和泵二。

进一步的，所述电渗析单元通过泵十一分别连接MVR机械蒸发单元和双极膜装置。

进一步的，所述第二纳滤膜浓水罐通过泵十二连接连续冷冻结晶器，所述连续冷冻结晶器通过泵十三连接氧化单元。

进一步的，所述氧化单元通过泵十四连接微滤单元，所述微滤单元通过管道连接浓水罐。

相比于现有技术，本实用新型的优点在于：

该硫酸法钛白粉行业高盐废水的处理装置，通过软化处理并经预浓缩后，采用纳滤分盐技术实现一价离子与二价离子的有效分离，纳滤产水中几乎不含钙离子，再经过反渗透和电渗析的进一步浓缩，氯化钠浓度和纯度得到提高，一部分氯化钠溶液回用树脂软化床实现树脂再生，一部分进入三隔室双极膜产出氢氧化钠和盐酸回用软化单元，降低系统运行能耗；最后一部分进入MVR机械再蒸发产出高品质氯化钠盐。

纳滤浓水进入连续冷冻结晶装置，通过冷冻析出高品质十水硫酸钠盐，产生的冷冻母液在氧化单元和微滤单元去除系统内的大部分有机污染物后，回流至浓水罐，再进行纳滤分盐处理，实现一价盐和二价盐的不断浓缩分离，进一步提高系统产出工业盐的品质。

整个系统实现产水达标回用，浓缩结晶盐满足工业用盐标准，最终实现废水零排放。

附图说明

图1为本实用新型的原理框图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1，一种硫酸法钛白粉行业高盐废水的处理装置，包括原水罐、分离软化池、无机膜过滤器、树脂软化床、软化水罐、第一保安过滤器、RO预浓缩单元、浓水罐、纳滤膜单元、第一纳滤膜产水罐、第二保安过滤器、产水反渗透单元、电渗析单元、MVR机械蒸发单元、双极膜装置、第二纳滤膜浓水罐、连续冷冻结晶器、氧化单元和微滤单元，所述原水罐通过泵一连接分离软化池，所述分离软化池通过泵一和泵二连接无机膜过滤器，所述无机膜过滤器通过泵四连接树脂软化床，所述树脂软化床通过管道连接软化水罐，所述软化水罐通过泵五第一保安过滤器，所述第一保安过滤器通过泵六连接RO预浓缩单元，所述RO预浓缩单元通过管道连接浓水罐，所述浓水罐通过泵七连接纳滤膜单元，所述纳滤膜单元一端通过管道连接第一纳滤膜产水罐，另一端通过管道连接第二纳滤膜浓水罐，所述第一纳滤膜产水罐通过泵八连接第二保安过滤器，所述第二保安过滤器通过泵九连接产水反渗透单元，所述产水反渗透单元通过泵十连接电渗析单元，所述电渗析单元通过泵十一分别连接MVR机械蒸发单元和双极膜装置，所述第二纳滤膜浓水罐通过泵十二连接连续冷冻结晶器，所述连续冷冻结晶器通过泵十三连接氧化单元，所述氧化单元通过泵十四连接微滤单元，所述微滤单元通过管道连接浓水罐。

需要说明的是：硫酸法钛白粉行业高盐废水首先进入原水罐进行均质均量调节，通过泵一送入分离软化池，通过计量泵调整氢氧化钠溶液注入量，调整分离软化池PH在10.5-11.5之间；通过计量泵调整碳酸钠溶液注入分离软化池，碳酸钠投加量为Ca2+摩尔比1.3:1，再稀释为10％碳酸钠溶液，在分离软化池中控制搅拌速度600r/min，反应停留时间45min，控制出水Ca2+浓度为40mg/L，分离软化池出水通过泵二送入泵三，控制泵二、泵三流量比为1：5-6，无机膜采用错流模式，利用泵三高流速形成湍流作用，防止系统堵塞和结垢，浓水回至分离软化池，促进分离软化池的混凝沉淀效果，无机膜过滤器过滤器产水通过盐酸在线调整PH在6.5-8左右，用泵四送入树脂软化床继续降低钙镁离子，并脱除残余碱度，使产水硬度降至10mg/L，保证后续分盐效果和结晶设备的正常运转，树脂软化床安装在线PH计、电导仪检测出水水质。

树脂软化床产水进入软化水罐，通过泵五进入大通量保安过滤器，保安过滤器过滤精度为5um，然后通过泵六进入反渗透预浓缩单元，其中离心泵五运行压力为0.3MPa左右，离心泵六运行压力为1.0-1.5MPa，离心泵六通过变频进行调节控制，反渗透预浓缩单元采用低压抗污染苦咸水反渗透膜，产水率控制在80％，运行温度25℃，产水外送各装置回用，浓水进入浓水罐。

浓水罐水通过泵七进入纳滤膜单元，纳滤膜单元进水压力控制在0.8-1.1MPa，产水率控制在55-65％，运行温度20-25℃，产水以氯化钠成分为主，进入纳滤产水罐，浓水以硫酸钠成分为主，进入纳滤浓水罐。

纳滤产水通过泵八进入大通量保安过滤器，保安过滤器过滤精度为5um，然后通过泵九进入产水反渗透单元，其中离心泵八运行压力为0.3MPa左右，离心泵九运行压力为1.0-1.5MPa，离心泵九通过变频进行调节控制，反渗透膜采用低压抗污染苦咸水反渗透膜，产水率控制在70-80％，运行温度25℃，产水外送各装置回用，浓水进入电渗析单元继续提浓。

产水反渗透产水通过泵十进入电渗析单元，离心泵六控制运行压力为0.4-0.6MPa，电渗析单元产水与浓水比值为1:10，电渗析单元产水回流至NF产水罐继续提浓，电渗析单元产出浓水一路其中一部分进入树脂软化床再生，另一部分进入三隔室双极膜装置产出NaOH和HCL回用软化单元；另一路通过泵十一进入MVR机械蒸发单元，MVR机械蒸发单元产生的冷凝水直接进行回用，产生的氯化钠盐(纯度95％以上)进行外卖处理。

纳滤浓水通过泵十二进入连续冷冻结晶装置，在连续冷冻结晶装置控制冷却温度0±5℃，通过冷冻析出十水硫酸钠盐(纯度95％以上)进行外卖处理，产生的冷冻母液通过泵十三进入氧化单元，氧化单元采用三级非均相催化氧化工艺，催化剂采用比表面积较大的MgO-Al2O3负载型催化剂，催化剂投加量控制在300g/L,臭氧投加量为260mg/(L·H)，氧化时间控制90-120min，降解有机物处理效率≥50％，处理后的水经过鼓风曝气脱出残余臭氧后，通过泵十四进入微滤单元将氧化有机物产生的悬浮物过滤干净SDI＜1.5，微滤产水回流至浓水罐，在进行纳滤分盐处理。

1、创新预处理除硬单元。

采用“混凝沉淀分离软化+无机膜过滤+精细软化”替代传统“机械搅拌沉淀(或高效沉淀池)+机械滤器+超滤+软化”工艺，解决了：

(1)混凝沉淀出水在高碱度下或沉淀效果差，造成多介质滤料板结问题；

(2)采用无机陶瓷膜进水指标宽泛，对进水悬浮物要求不高，可在悬浮物＞100mg/L情况下稳定运行，缩短混凝沉淀的停留时间，基础土建投资节省且占地面积减少30％-40％。同时出水稳定，硅去除率高。

(3)经过组合软化后的废水硬度在10mg/L以内，大大降低了高倍浓缩下结垢风险，减少后续膜单元阻垢剂用量，稳定整个系统的运行。

2、产水率高，主要表现在：

(1)采用无机膜过滤替代机械滤器、超滤，减少反洗水量的损失，提高整个系统产水量。无机膜反洗频次，一般在每两周进行一次，耗用水量不足总产水量的0.5％。超滤反洗水量为系统进水量的10％，多介质反洗水量为系统进水量的5％。无机膜的使用有利于整个系统产水量的提高；

(2)采用无机膜过滤器替代超滤单元，系统的浓水比例比传统中空纤维膜超滤相比下降5％；

(3)经过组合软化后的废水硬度在10mg/L以内，大大降低了高浓盐水在膜过滤单元的LSI值，在高倍浓缩下减轻结垢风险。同时采用分盐技术实现一价离子与二价离子的有效分离，纳滤产水中几乎不含钙离子，产水经过产水反渗透高倍浓缩后直接实现回用。

通过上述三个措施系统产水率≥90％以上。

3、通过软化处理并经预浓缩后，进入纳滤分盐单元，采用纳滤分盐技术实现一价离子与二价离子的有效分离，纳滤产水中几乎不含钙离子，再经过反渗透和电渗析的进一步浓缩，氯化钠浓度和纯度得到提高，一部分氯化钠溶液回用树脂软化床实现树脂再生，一部分进入三隔室双极膜产出氢氧化钠和盐酸回用软化单元，降低系统运行能耗；最后一部分进入MVR机械再蒸发产出高品质氯化钠盐。实现氯化钠溶液最大利用率，可根据实际需要进行调整操作。

4、纳滤浓水进入连续冷冻结晶装置，通过冷冻析出高品质十水硫酸钠盐，产生的冷冻母液在氧化单元和微滤单元去除系统内的大部分有机污染物后，回流至浓水罐，再进行纳滤分盐处理，实现一价盐和二价盐的不断浓缩分离，进一步提高系统产出工业盐的品质。

整个系统实现产水达标回用，浓缩结晶盐满足工业用盐标准，最终实现废水零排放。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式；但本实用新型的保护范围并不局限于此。任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围内。

Claims (5)

1.一种硫酸法钛白粉行业高盐废水的处理装置，包括原水罐、分离软化池、无机膜过滤器、树脂软化床、软化水罐、第一保安过滤器、RO预浓缩单元、浓水罐、纳滤膜单元、第一纳滤膜产水罐、第二保安过滤器、产水反渗透单元、电渗析单元、MVR机械蒸发单元、双极膜装置、第二纳滤膜浓水罐、连续冷冻结晶器、氧化单元和微滤单元，其特征在于：所述原水罐通过泵一连接分离软化池，所述分离软化池通过泵一和泵二连接无机膜过滤器，所述无机膜过滤器通过泵四连接树脂软化床，所述树脂软化床通过管道连接软化水罐，所述软化水罐通过泵五第一保安过滤器，所述第一保安过滤器通过泵六连接RO预浓缩单元，所述RO预浓缩单元通过管道连接浓水罐，所述浓水罐通过泵七连接纳滤膜单元，所述纳滤膜单元一端通过管道连接第一纳滤膜产水罐，另一端通过管道连接第二纳滤膜浓水罐，所述第一纳滤膜产水罐通过泵八连接第二保安过滤器，所述第二保安过滤器通过泵九连接产水反渗透单元，所述产水反渗透单元通过泵十连接电渗析单元。

2.根据权利要求1所述的一种硫酸法钛白粉行业高盐废水的处理装置，其特征在于：所述无机膜过滤器通过管道分别连接分离软化池、泵一和泵二。

3.根据权利要求1所述的一种硫酸法钛白粉行业高盐废水的处理装置，其特征在于：所述电渗析单元通过泵十一分别连接MVR机械蒸发单元和双极膜装置。

4.根据权利要求1所述的一种硫酸法钛白粉行业高盐废水的处理装置，其特征在于：所述第二纳滤膜浓水罐通过泵十二连接连续冷冻结晶器，所述连续冷冻结晶器通过泵十三连接氧化单元。

5.根据权利要求4所述的一种硫酸法钛白粉行业高盐废水的处理装置，其特征在于：所述氧化单元通过泵十四连接微滤单元，所述微滤单元通过管道连接浓水罐。

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