一種白炭黑生產(chǎn)廢水零排放及資源化利用的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及廢水處理及資源化利用技術(shù)，具體設(shè)及一種白炭黑生產(chǎn)廢水零排放及 資源化利用的方法，屬于廢水處理技術(shù)領(lǐng)域。
[0002]
【背景技術(shù)】
[0003] 利用沉淀法生產(chǎn)白炭黑通常會(huì)排放大量含硫酸鋼的工業(yè)廢水，其濃度高達(dá) 20000mg/L -30000mg/L。該些廢水若直接外排不僅破壞生態(tài)環(huán)境，而且浪費(fèi)資源，若對(duì)該廢 水進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)硫酸鋼與淡水分離，淡水回用，硫酸鋼作為產(chǎn)品回收，不僅保護(hù)了環(huán)境，還 使其得到了資源化利用，實(shí)現(xiàn)可觀的經(jīng)濟(jì)效益。
[0004] 對(duì)于白炭黑生產(chǎn)廢水的處理通常采用"絮凝沉淀+過(guò)濾+超濾+反滲透"工藝W 及"反滲透濃縮后+冷凍結(jié)晶或MVR熱累蒸發(fā)或多效蒸發(fā)結(jié)晶"工藝。
[0005] "絮凝沉淀+過(guò)濾+超濾+反滲透"工藝操作簡(jiǎn)單，能耗較低，所產(chǎn)淡水回用，但是 經(jīng)反滲透提濃后的濃水外排，因此不能實(shí)現(xiàn)廢水的零排放。
[0006] "反滲透濃縮后+冷凍結(jié)晶或MVR熱累蒸發(fā)或多效蒸發(fā)結(jié)晶"工藝是通過(guò)反滲透將 廢水濃縮后，淡水回用，濃水經(jīng)冷凍結(jié)晶或蒸發(fā)技術(shù)處理后實(shí)現(xiàn)硫酸鋼與水的分離，但是由 于該些技術(shù)需要提供冷源(通常采用冷凍鹽水)，或消耗電能實(shí)現(xiàn)二次蒸汽的增壓升溫，或 采用生蒸汽提供熱源，處理工藝能耗高。尤其是冷凍結(jié)晶，由于采用間壁冷卻方式實(shí)現(xiàn)冷凍 結(jié)晶過(guò)程，結(jié)晶器內(nèi)冷壁面附近溫度較主體區(qū)低，使得晶體易出現(xiàn)在冷壁面附近，進(jìn)而造成 結(jié)晶附壁現(xiàn)象。
[0007]

【發(fā)明內(nèi)容】

[000引針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，本發(fā)明的目的是提供一種能耗低、易于操作、能夠 實(shí)現(xiàn)白炭黑生產(chǎn)廢水零排放及資源化利用的方法。
[0009] 本發(fā)明的技術(shù)方案是該樣實(shí)現(xiàn)的： 一種白炭黑生產(chǎn)廢水零排放及資源化利用的方法，步驟如下： 1) 常溫白炭黑生產(chǎn)廢水經(jīng)預(yù)處理調(diào)節(jié)pH值至6-9后，然后經(jīng)絮凝、沉淀處理得到清液 和絮凝沉淀濁液，其中清液進(jìn)入多孔介質(zhì)過(guò)濾，絮凝沉淀濁液經(jīng)壓濾后得到泥餅和濾液，泥 餅外運(yùn)，濾液返回至所述預(yù)處理環(huán)節(jié)與新進(jìn)入的白炭黑生產(chǎn)廢水一起調(diào)節(jié)抑值； 2) 經(jīng)多孔介質(zhì)過(guò)濾后的清液，再依次經(jīng)超濾和納濾，將廢水中硫酸鋼的質(zhì)量濃度提高 至15%-20%，納濾后的濃水進(jìn)入換熱器I中，納濾后得到的淡水經(jīng)反滲透進(jìn)一步淡化，反滲 透出的淡水回用，反滲透出的濃水返回到超濾中循環(huán)處理； 3) 納濾后的濃水進(jìn)入換熱器I預(yù)冷，預(yù)冷后的濃水溫度不能低于其飽和溫度，W防止 在換熱器I內(nèi)結(jié)晶； 4) 預(yù)冷后的濃水進(jìn)入結(jié)晶器，結(jié)晶器與吸收器氣相空間連通，吸收器內(nèi)有溫度低于 30°C，濃度高于53%的漠化裡溶液，去除本方法設(shè)及到的所有氣相空間內(nèi)的不凝氣，使吸收 器內(nèi)漠化裡溶液的化學(xué)位低于結(jié)晶器內(nèi)濃水的化學(xué)位，在此推動(dòng)下，實(shí)現(xiàn)濃水表面水分蒸 發(fā)、下部降溫結(jié)晶得到晶漿，蒸發(fā)的水蒸氣流動(dòng)至漠化裡溶液表面被漠化裡溶液吸收；濃水 蒸發(fā)所需的潛熱由自身釋放的顯熱提供； 5) 將結(jié)晶器下部的晶漿引出并離屯、分離出芒硝和母液，芒硝作為產(chǎn)品回收利用；母液 進(jìn)入第3)步的換熱器I中與納濾后的濃水進(jìn)行熱交換，使母液溫度升高，納濾后的濃水降 至需要溫度；熱交換后的母液與超濾后的廢水一起重新進(jìn)入納濾濃縮； 6) 吸收器內(nèi)吸收廢水水蒸氣后的漠化裡溶液稀釋形成漠化裡稀溶液，漠化裡稀溶液送 至蒸發(fā)器中，通過(guò)加熱蒸發(fā)濃縮后形成漠化裡濃溶液重新返回吸收器中，W維持連續(xù)吸收 的過(guò)程，蒸發(fā)器內(nèi)蒸發(fā)產(chǎn)生的水蒸氣冷凝后得到的冷凝水直接回收利用；漠化裡稀溶液蒸 發(fā)產(chǎn)生的水蒸氣與漠化裡溶液吸收廢水水蒸氣維持平衡。
[0010] 進(jìn)一步地，在吸收器與蒸發(fā)器之間設(shè)有換熱器II，通過(guò)換熱器II使漠化裡稀溶液 和漠化裡濃溶液兩者熱交換，通過(guò)熱交換，漠化裡稀溶液濃縮前預(yù)熱，漠化裡濃溶液返回前 得W冷卻。
[0011] 蒸發(fā)器加熱的熱源為溫度高于80°c的工業(yè)廢熱。
[0012] 相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有W下優(yōu)點(diǎn)： 1)本發(fā)明提出了一種白炭黑生產(chǎn)廢水零排放及資源化利用的方法，通過(guò)納濾將含硫酸 鋼低濃度的廢水進(jìn)一步提濃，通過(guò)反滲透實(shí)現(xiàn)淡水回用。
[0013] 2)本發(fā)明利用漠化裡溶液強(qiáng)吸濕性實(shí)現(xiàn)硫酸鋼廢水蒸發(fā)冷卻結(jié)晶，無(wú)需冷源，節(jié) 約能耗，同時(shí)避免了間壁換熱中結(jié)晶附壁。
[0014] 3)本發(fā)明將結(jié)晶器中的晶漿通過(guò)離屯、分離，實(shí)現(xiàn)芒硝產(chǎn)品回收，低濃度結(jié)晶母液 通過(guò)換熱器回收冷量后重新返回納濾系統(tǒng)進(jìn)行濃縮，使得整個(gè)過(guò)程封閉循環(huán)，實(shí)現(xiàn)白炭黑 生產(chǎn)廢水零排放及資源化利用的目的。
[0015]
【附圖說(shuō)明】
[0016] 圖1-本發(fā)明白炭黑生產(chǎn)廢水處理流程圖。
[0017]
【具體實(shí)施方式】
[0018] 本發(fā)明實(shí)現(xiàn)白炭黑生產(chǎn)廢水零排放及資源化利用的思路：先對(duì)白炭黑生產(chǎn)廢水提 濃處理得到需要的濃度，再進(jìn)行冷卻結(jié)晶，結(jié)晶物回收利用。具體冷卻結(jié)晶時(shí)，利用漠化裡 溶液強(qiáng)吸濕性實(shí)現(xiàn)含硫酸鋼高鹽廢水低溫蒸發(fā)濃縮結(jié)晶，結(jié)晶器中硫酸鋼廢水水分蒸發(fā)， 蒸發(fā)的水分被吸收器中漠化裡溶液吸收形成漠化裡稀溶液，蒸發(fā)過(guò)程所需的推動(dòng)力為吸收 器內(nèi)漠化裡溶液的化學(xué)位低于結(jié)晶器內(nèi)濃水的化學(xué)位。漠化裡稀溶液通過(guò)蒸發(fā)器得到的水 蒸氣進(jìn)行冷凝后的冷凝水回用，濃溶液再返回吸收器。本發(fā)明進(jìn)入結(jié)晶器的廢水中硫酸鋼 濃度不低于150g/l，溫度不低于15°C ;漠化裡溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)高于53%，溫度不超過(guò)30°C，在 前述推動(dòng)力下，可實(shí)現(xiàn)硫酸鋼廢水蒸發(fā)濃縮結(jié)晶，晶漿通過(guò)離屯、分離出芒硝和母液。芒硝作 為產(chǎn)品回收，母液經(jīng)換熱器回收冷量，并循環(huán)提濃。
[0019] 下面結(jié)合圖1對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0020] 1)常溫白炭黑生產(chǎn)廢水（25-30°C)經(jīng)預(yù)處理調(diào)節(jié)抑值至6-9后，然后經(jīng)絮凝、沉 淀處理得到清液和絮凝沉淀濁液，其中清液進(jìn)入多孔介質(zhì)過(guò)濾，絮凝沉淀濁液經(jīng)壓濾后得 到泥餅和濾液，泥餅外運(yùn)，濾液返回至所述預(yù)處理環(huán)節(jié)與新進(jìn)入的白炭黑生產(chǎn)廢水一起調(diào) 節(jié)抑值。
[0021] 2)經(jīng)多孔介質(zhì)過(guò)濾后的清液，再依次經(jīng)超濾和納濾，將廢水中硫酸鋼的質(zhì)量濃度 提高至15%-20%，納濾后的濃水進(jìn)入換熱器I中，納濾后得到的淡水經(jīng)反滲透進(jìn)一步淡化， 反滲透出的淡水回用，反滲透出的濃水返回到超濾中循環(huán)處理。
[0022] 3)納濾后的濃水進(jìn)入換熱器I預(yù)冷，預(yù)冷后的濃水溫度不能低于其飽和溫度，W 防止在換熱器I內(nèi)結(jié)晶。硫酸鋼溶解度隨溫度的變化關(guān)系見(jiàn)表1，由于本方法中硫酸鋼的質(zhì) 量濃度不低于15%，其對(duì)應(yīng)的飽和溫度大約為15°C，所W實(shí)際處理時(shí)預(yù)冷后的濃水溫度不 低于15°C。
[0023] 表1硫酸鋼溶解度隨溫度的變化關(guān)系
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種白炭黑生產(chǎn)廢水零排放及資源化利用的方法，其特征在于：步驟如下： 1) 常溫白炭黑生產(chǎn)廢水經(jīng)預(yù)處理調(diào)節(jié)pH值至6-9后，然后經(jīng)絮凝、沉淀處理得到清液 和絮凝沉淀濁液，其中清液進(jìn)入多孔介質(zhì)過(guò)濾，絮凝沉淀濁液經(jīng)壓濾后得到泥餅和濾液，泥 餅外運(yùn)，濾液返回至所述預(yù)處理環(huán)節(jié)與新進(jìn)入的白炭黑生產(chǎn)廢水一起調(diào)節(jié)pH值； 2) 經(jīng)多孔介質(zhì)過(guò)濾后的清液，再依次經(jīng)超濾和納濾，將廢水中硫酸鈉的質(zhì)量濃度提高 至15%-20%，納濾后的濃水進(jìn)入換熱器I中，納濾后得到的淡水經(jīng)反滲透進(jìn)一步淡化，反滲 透出的淡水回用，反滲透出的濃水返回到超濾中循環(huán)處理； 3) 納濾后的濃水進(jìn)入換熱器I預(yù)冷，預(yù)冷后的濃水溫度不能低于其飽和溫度，以防止 在換熱器I內(nèi)結(jié)晶； 4) 預(yù)冷后的濃水進(jìn)入結(jié)晶器，結(jié)晶器與吸收器氣相空間連通，吸收器內(nèi)有溫度低于 30°C，濃度高于53%的溴化鋰溶液，去除本方法涉及到的所有氣相空間內(nèi)的不凝氣，使吸收 器內(nèi)溴化鋰溶液的化學(xué)位低于結(jié)晶器內(nèi)濃水的化學(xué)位，在此推動(dòng)下，實(shí)現(xiàn)濃水表面水分蒸 發(fā)、下部降溫結(jié)晶得到晶漿，蒸發(fā)的水蒸氣流動(dòng)至溴化鋰溶液表面被溴化鋰溶液吸收；濃水 蒸發(fā)所需的潛熱由自身釋放的顯熱提供； 5) 將結(jié)晶器下部的晶漿引出并離心分離出芒硝和母液，芒硝作為產(chǎn)品回收利用；母液 進(jìn)入第3)步的換熱器I中與納濾后的濃水進(jìn)行熱交換，使母液溫度升高，納濾后的濃水降 至需要溫度；熱交換后的母液與超濾后的廢水一起重新進(jìn)入納濾濃縮； 6) 吸收器內(nèi)吸收廢水水蒸氣后的溴化鋰溶液稀釋形成溴化鋰稀溶液，溴化鋰稀溶液送 至蒸發(fā)器中，通過(guò)加熱蒸發(fā)濃縮后形成溴化鋰濃溶液重新返回吸收器中，以維持連續(xù)吸收 的過(guò)程，蒸發(fā)器內(nèi)蒸發(fā)產(chǎn)生的水蒸氣冷凝后得到的冷凝水直接回收利用；溴化鋰稀溶液蒸 發(fā)產(chǎn)生的水蒸氣與溴化鋰溶液吸收廢水水蒸氣維持平衡。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的白炭黑生產(chǎn)廢水零排放及資源化利用的方法，其特征在于： 在吸收器與蒸發(fā)器之間設(shè)有換熱器II，通過(guò)換熱器II使溴化鋰稀溶液和溴化鋰濃溶液兩者 熱交換，通過(guò)熱交換，溴化鋰稀溶液濃縮前預(yù)熱，溴化鋰濃溶液返回前得以冷卻。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的白炭黑生產(chǎn)廢水零排放及資源化利用的方法，其特征在于： 蒸發(fā)器加熱的熱源為溫度高于80°C的工業(yè)廢熱。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種白炭黑生產(chǎn)廢水零排放及資源化利用的方法，廢水經(jīng)預(yù)處理調(diào)節(jié)pH值、絮凝沉淀得到清液和絮凝沉淀濁液，清液經(jīng)多孔介質(zhì)過(guò)濾、超濾和納濾得到濃水進(jìn)入換熱器中預(yù)冷，納濾后得到的淡水經(jīng)反滲透進(jìn)一步淡化。預(yù)冷后的濃水進(jìn)入結(jié)晶器蒸發(fā)結(jié)晶，蒸發(fā)的水蒸氣流動(dòng)至吸收器中被溴化鋰溶液吸收；晶漿分離出的母液進(jìn)入換熱器中與納濾后的濃水進(jìn)行熱交換，再進(jìn)入納濾濃縮。吸收器內(nèi)溴化鋰稀溶液送至蒸發(fā)器，蒸發(fā)濃縮后的溴化鋰濃溶液重新返回吸收器中，水蒸氣冷凝回用。本發(fā)明無(wú)需冷源，節(jié)約能耗，同時(shí)避免了間壁換熱中結(jié)晶附壁，通過(guò)反滲透實(shí)現(xiàn)淡水回用；整個(gè)過(guò)程封閉循環(huán)，實(shí)現(xiàn)白炭黑生產(chǎn)廢水零排放及資源化利用的目的。
【IPC分類(lèi)】C01D5-00, C02F9-10
【公開(kāi)號(hào)】CN104724873
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510095862
【發(fā)明人】張峰榛, 劉興勇, 楊郭, 袁基剛, 王成端, 王海
【申請(qǐng)人】四川理工學(xué)院
【公開(kāi)日】2015年6月24日
【申請(qǐng)日】2015年3月4日