一种白炭黑生产废水零排放及资源化利用的方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及废水处理及资源化利用技术，具体设及一种白炭黑生产废水零排放及 资源化利用的方法，属于废水处理技术领域。
[0002]
【背景技术】
[0003] 利用沉淀法生产白炭黑通常会排放大量含硫酸钢的工业废水，其浓度高达 20000mg/L -30000mg/L。该些废水若直接外排不仅破坏生态环境，而且浪费资源，若对该废 水进行处理，实现硫酸钢与淡水分离，淡水回用，硫酸钢作为产品回收，不仅保护了环境，还 使其得到了资源化利用，实现可观的经济效益。
[0004] 对于白炭黑生产废水的处理通常采用"絮凝沉淀+过滤+超滤+反渗透"工艺W 及"反渗透浓缩后+冷冻结晶或MVR热累蒸发或多效蒸发结晶"工艺。
[0005] "絮凝沉淀+过滤+超滤+反渗透"工艺操作简单，能耗较低，所产淡水回用，但是 经反渗透提浓后的浓水外排，因此不能实现废水的零排放。
[0006] "反渗透浓缩后+冷冻结晶或MVR热累蒸发或多效蒸发结晶"工艺是通过反渗透将 废水浓缩后，淡水回用，浓水经冷冻结晶或蒸发技术处理后实现硫酸钢与水的分离，但是由 于该些技术需要提供冷源(通常采用冷冻盐水)，或消耗电能实现二次蒸汽的增压升温，或 采用生蒸汽提供热源，处理工艺能耗高。尤其是冷冻结晶，由于采用间壁冷却方式实现冷冻 结晶过程，结晶器内冷壁面附近温度较主体区低，使得晶体易出现在冷壁面附近，进而造成 结晶附壁现象。
[0007]
【发明内容】
[000引针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的是提供一种能耗低、易于操作、能够 实现白炭黑生产废水零排放及资源化利用的方法。
[0009] 本发明的技术方案是该样实现的： 一种白炭黑生产废水零排放及资源化利用的方法，步骤如下： 1) 常温白炭黑生产废水经预处理调节pH值至6-9后，然后经絮凝、沉淀处理得到清液 和絮凝沉淀浊液，其中清液进入多孔介质过滤，絮凝沉淀浊液经压滤后得到泥饼和滤液，泥 饼外运，滤液返回至所述预处理环节与新进入的白炭黑生产废水一起调节抑值； 2) 经多孔介质过滤后的清液，再依次经超滤和纳滤，将废水中硫酸钢的质量浓度提高 至15%-20%，纳滤后的浓水进入换热器I中，纳滤后得到的淡水经反渗透进一步淡化，反渗 透出的淡水回用，反渗透出的浓水返回到超滤中循环处理； 3) 纳滤后的浓水进入换热器I预冷，预冷后的浓水温度不能低于其饱和温度，W防止 在换热器I内结晶； 4) 预冷后的浓水进入结晶器，结晶器与吸收器气相空间连通，吸收器内有温度低于 30°C，浓度高于53%的漠化裡溶液，去除本方法设及到的所有气相空间内的不凝气，使吸收 器内漠化裡溶液的化学位低于结晶器内浓水的化学位，在此推动下，实现浓水表面水分蒸 发、下部降温结晶得到晶浆，蒸发的水蒸气流动至漠化裡溶液表面被漠化裡溶液吸收；浓水 蒸发所需的潜热由自身释放的显热提供； 5) 将结晶器下部的晶浆引出并离屯、分离出芒硝和母液，芒硝作为产品回收利用；母液 进入第3)步的换热器I中与纳滤后的浓水进行热交换，使母液温度升高，纳滤后的浓水降 至需要温度；热交换后的母液与超滤后的废水一起重新进入纳滤浓缩； 6) 吸收器内吸收废水水蒸气后的漠化裡溶液稀释形成漠化裡稀溶液，漠化裡稀溶液送 至蒸发器中，通过加热蒸发浓缩后形成漠化裡浓溶液重新返回吸收器中，W维持连续吸收 的过程，蒸发器内蒸发产生的水蒸气冷凝后得到的冷凝水直接回收利用；漠化裡稀溶液蒸 发产生的水蒸气与漠化裡溶液吸收废水水蒸气维持平衡。
[0010] 进一步地，在吸收器与蒸发器之间设有换热器II，通过换热器II使漠化裡稀溶液 和漠化裡浓溶液两者热交换，通过热交换，漠化裡稀溶液浓缩前预热，漠化裡浓溶液返回前 得W冷却。
[0011] 蒸发器加热的热源为温度高于80°c的工业废热。
[0012] 相比现有技术，本发明具有W下优点： 1)本发明提出了一种白炭黑生产废水零排放及资源化利用的方法，通过纳滤将含硫酸 钢低浓度的废水进一步提浓，通过反渗透实现淡水回用。
[0013] 2)本发明利用漠化裡溶液强吸湿性实现硫酸钢废水蒸发冷却结晶，无需冷源，节 约能耗，同时避免了间壁换热中结晶附壁。
[0014] 3)本发明将结晶器中的晶浆通过离屯、分离，实现芒硝产品回收，低浓度结晶母液 通过换热器回收冷量后重新返回纳滤系统进行浓缩，使得整个过程封闭循环，实现白炭黑 生产废水零排放及资源化利用的目的。
[0015]
【附图说明】
[0016] 图1-本发明白炭黑生产废水处理流程图。
[0017]
【具体实施方式】
[0018] 本发明实现白炭黑生产废水零排放及资源化利用的思路：先对白炭黑生产废水提 浓处理得到需要的浓度，再进行冷却结晶，结晶物回收利用。具体冷却结晶时，利用漠化裡 溶液强吸湿性实现含硫酸钢高盐废水低温蒸发浓缩结晶，结晶器中硫酸钢废水水分蒸发， 蒸发的水分被吸收器中漠化裡溶液吸收形成漠化裡稀溶液，蒸发过程所需的推动力为吸收 器内漠化裡溶液的化学位低于结晶器内浓水的化学位。漠化裡稀溶液通过蒸发器得到的水 蒸气进行冷凝后的冷凝水回用，浓溶液再返回吸收器。本发明进入结晶器的废水中硫酸钢 浓度不低于150g/l，温度不低于15°C ;漠化裡溶液质量分数高于53%，温度不超过30°C，在 前述推动力下，可实现硫酸钢废水蒸发浓缩结晶，晶浆通过离屯、分离出芒硝和母液。芒硝作 为产品回收，母液经换热器回收冷量，并循环提浓。
[0019] 下面结合图1对本发明做进一步详细说明。
[0020] 1)常温白炭黑生产废水（25-30°C)经预处理调节抑值至6-9后，然后经絮凝、沉 淀处理得到清液和絮凝沉淀浊液，其中清液进入多孔介质过滤，絮凝沉淀浊液经压滤后得 到泥饼和滤液，泥饼外运，滤液返回至所述预处理环节与新进入的白炭黑生产废水一起调 节抑值。
[0021] 2)经多孔介质过滤后的清液，再依次经超滤和纳滤，将废水中硫酸钢的质量浓度 提高至15%-20%，纳滤后的浓水进入换热器I中，纳滤后得到的淡水经反渗透进一步淡化， 反渗透出的淡水回用，反渗透出的浓水返回到超滤中循环处理。
[0022] 3)纳滤后的浓水进入换热器I预冷，预冷后的浓水温度不能低于其饱和温度，W 防止在换热器I内结晶。硫酸钢溶解度随温度的变化关系见表1，由于本方法中硫酸钢的质 量浓度不低于15%，其对应的饱和温度大约为15°C，所W实际处理时预冷后的浓水温度不 低于15°C。
[0023] 表1硫酸钢溶解度随温度的变化关系
【主权项】
1. 一种白炭黑生产废水零排放及资源化利用的方法，其特征在于：步骤如下： 1) 常温白炭黑生产废水经预处理调节pH值至6-9后，然后经絮凝、沉淀处理得到清液 和絮凝沉淀浊液，其中清液进入多孔介质过滤，絮凝沉淀浊液经压滤后得到泥饼和滤液，泥 饼外运，滤液返回至所述预处理环节与新进入的白炭黑生产废水一起调节pH值； 2) 经多孔介质过滤后的清液，再依次经超滤和纳滤，将废水中硫酸钠的质量浓度提高 至15%-20%，纳滤后的浓水进入换热器I中，纳滤后得到的淡水经反渗透进一步淡化，反渗 透出的淡水回用，反渗透出的浓水返回到超滤中循环处理； 3) 纳滤后的浓水进入换热器I预冷，预冷后的浓水温度不能低于其饱和温度，以防止 在换热器I内结晶； 4) 预冷后的浓水进入结晶器，结晶器与吸收器气相空间连通，吸收器内有温度低于 30°C，浓度高于53%的溴化锂溶液，去除本方法涉及到的所有气相空间内的不凝气，使吸收 器内溴化锂溶液的化学位低于结晶器内浓水的化学位，在此推动下，实现浓水表面水分蒸 发、下部降温结晶得到晶浆，蒸发的水蒸气流动至溴化锂溶液表面被溴化锂溶液吸收；浓水 蒸发所需的潜热由自身释放的显热提供； 5) 将结晶器下部的晶浆引出并离心分离出芒硝和母液，芒硝作为产品回收利用；母液 进入第3)步的换热器I中与纳滤后的浓水进行热交换，使母液温度升高，纳滤后的浓水降 至需要温度；热交换后的母液与超滤后的废水一起重新进入纳滤浓缩； 6) 吸收器内吸收废水水蒸气后的溴化锂溶液稀释形成溴化锂稀溶液，溴化锂稀溶液送 至蒸发器中，通过加热蒸发浓缩后形成溴化锂浓溶液重新返回吸收器中，以维持连续吸收 的过程，蒸发器内蒸发产生的水蒸气冷凝后得到的冷凝水直接回收利用；溴化锂稀溶液蒸 发产生的水蒸气与溴化锂溶液吸收废水水蒸气维持平衡。
2. 根据权利要求1所述的白炭黑生产废水零排放及资源化利用的方法，其特征在于： 在吸收器与蒸发器之间设有换热器II，通过换热器II使溴化锂稀溶液和溴化锂浓溶液两者 热交换，通过热交换，溴化锂稀溶液浓缩前预热，溴化锂浓溶液返回前得以冷却。
3. 根据权利要求1所述的白炭黑生产废水零排放及资源化利用的方法，其特征在于： 蒸发器加热的热源为温度高于80°C的工业废热。
【专利摘要】本发明公开了一种白炭黑生产废水零排放及资源化利用的方法，废水经预处理调节pH值、絮凝沉淀得到清液和絮凝沉淀浊液，清液经多孔介质过滤、超滤和纳滤得到浓水进入换热器中预冷，纳滤后得到的淡水经反渗透进一步淡化。预冷后的浓水进入结晶器蒸发结晶，蒸发的水蒸气流动至吸收器中被溴化锂溶液吸收；晶浆分离出的母液进入换热器中与纳滤后的浓水进行热交换，再进入纳滤浓缩。吸收器内溴化锂稀溶液送至蒸发器，蒸发浓缩后的溴化锂浓溶液重新返回吸收器中，水蒸气冷凝回用。本发明无需冷源，节约能耗，同时避免了间壁换热中结晶附壁，通过反渗透实现淡水回用；整个过程封闭循环，实现白炭黑生产废水零排放及资源化利用的目的。
【IPC分类】C01D5-00, C02F9-10
【公开号】CN104724873
【申请号】CN201510095862
【发明人】张峰榛, 刘兴勇, 杨郭, 袁基刚, 王成端, 王海
【申请人】四川理工学院
【公开日】2015年6月24日
【申请日】2015年3月4日