一种白炭黑生产废水处理系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种白炭黑生产废水处理系统，包括前处理系统、污泥干化设备、TMF系统、两段纳滤系统、反渗透系统、溶析结晶系统、溶析剂回收系统和高级氧化系统。本实用新型专利技术的白炭黑生产废水处理系统以膜处理技术为核心，同时耦合溶析结晶工艺，以此降低白炭黑生产废水的“零排放”处理投资和运行成本。

A wastewater treatment system for white carbon black production

【技术实现步骤摘要】
一种白炭黑生产废水处理系统
本技术涉及废水处理
，尤其涉及一种白炭黑生产废水处理系统。
技术介绍
白炭黑是白色粉末状X-射线无定形硅酸和硅酸盐产品的总称，主要是指沉淀二氧化硅、气相二氧化硅和超细二氧化硅凝胶，也包括粉末状合成硅酸铝和硅酸钙等。白炭黑是多孔性物质，其组成可用SiO2·nH2O表示，其中nH2O是以表面羟基的形式存在。按生产方法大体分为沉淀法白炭黑和气相法白炭黑。气相法白炭黑常态下为白色无定形絮状半透明固体胶状纳米粒子(粒径小于100nm)，无毒，有巨大的比表面积。气相法白炭黑全部是纳米二氧化硅，产品纯度可达99％，粒径可达10～20nm，但制备工艺复杂，价格昂贵；沉淀法白炭黑又分为传统沉淀法白炭黑和特殊沉淀法白炭黑，前者是指以硫酸、盐酸、CO2与水玻璃为基本原料生产的二氧化硅，后者是指采用超重力技术、溶胶-凝胶法、化学晶体法、二次结晶法或反相胶束微乳液法等特殊方法生产的二氧化硅。沉淀白炭黑主要用作天然橡胶和合成橡胶的补强剂、牙膏摩擦剂等。气相白炭黑主要用作硅橡胶的补强剂、涂料和不饱和树脂增稠剂，超细二氧化硅凝胶和气凝胶主要用作涂料消光剂、增稠剂、塑料薄膜开口剂等。白炭黑作为一种环保、性能优异的助剂，主要用于橡胶制品(包括高温硫化硅橡胶)、纺织、造纸、农药、食品添加剂领域。从白炭黑2014-2018年这四年产量的增速来看，四年复合增长率11.3％。2019年我国共有白炭黑生产企业超过80家，产能约120万吨，产量80万吨，中国产销量居全球首位。得益于轮胎制造业、硅橡胶产业、涂料工业、新能源等领域的需求增长，预计未来我国沉淀法白炭黑(二氧化硅)的年均需求增长速度约为12％。中国占亚洲市场的40％，将成为全球最大的单一市场。沉淀法生产白炭黑的主要原材料为石英砂、纯碱、工业盐酸或硫酸或硝酸或二氧化碳。其工艺路线大体上是：先采用燃油或优质煤在高温下将石英砂与纯碱反应制得工业水玻璃，工业水玻璃用水配制成一定浓度的稀溶液，然后在一定条件下加入某种酸，使二氧化硅沉淀出来，再经清洗、过滤、干燥(烘干或喷雾)、粉碎、制得产品白炭黑。由此工艺可知：沉淀法生产白炭黑基本上都是无机反应过程，由于在生产过程中用到碱及酸，废水的主要成分也是因为中和而附的盐类，最主要盐类是Na2SO4，其它主要含K+、Na+、Mg2+、Na2S等离子的无机盐和固体不溶物、悬浮物。生产过程中基本没有有机物的参与，废水的COD值较低，不是处理的重点。针对白炭黑废水特点，可以采用多效蒸发技术、机械强制压缩蒸发结晶技术等多种处理工艺实现白炭黑废水的有效处理，最终达到“零排放”处理目的，进一步回收废水处理过程中的需要的热量，降低废水综合运行成本，但此类处理工艺均存在投资成本高、运行费用高等问题。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本技术的目的在于提供一种白炭黑生产废水处理系统，以膜处理技术为核心，同时耦合溶析结晶工艺，以此降低白炭黑生产废水的“零排放”处理投资和运行成本。本技术的目的之二在于提供一种白炭黑生产废水处理工艺，投资和运行成本降低。本技术的目的之一采用如下技术方案实现：一种白炭黑生产废水处理系统，包括前处理系统、污泥干化设备、TMF系统、两段纳滤系统、反渗透系统、溶析结晶系统、溶析剂回收系统和高级氧化系统；所述前处理系统包括中和池和浓缩池；所述TMF系统包括TMF处理池和TMF产水池；所述两段纳滤系统包括一段纳滤系统和二段纳滤系统；所述溶析结晶系统包括溶析结晶反应釜和离心脱水干燥系统；所述溶析剂回收系统包括结晶母液池、加热升温系统和渗透汽化装置；所述中和池设置有白炭黑生产母液进口；所述中和池、浓缩池、TMF处理池、TMF产水池、一段纳滤系统、二段纳滤系统、溶析结晶反应釜和离心脱水干燥系统依次连接；所述浓缩池与所述污泥干化设备连接；所述一段纳滤系统和所述二段纳滤系统均与所述反渗透系统连接；所述溶析结晶反应釜和所述离心脱水干燥系统均与所述结晶母液池连接，所述结晶母液池、加热升温系统和渗透汽化装置依次连接；所述渗透汽化装置、所述高级氧化系统和所述中和池依次连接。进一步地，所述TMF处理池回流至所述浓缩池；所述反渗透系统回流至所述TMF产水池。进一步地，所述中和池内设置有机械搅拌系统和曝气装置。进一步地，所述浓缩池底部为锥形结构，所述浓缩池底部连接有气动隔膜泵。进一步地，所述污泥干化设备包括板框压滤设备、真空皮带机和碟式螺旋压滤机。进一步地，所述一段纳滤系统设置有耐压4MPa以上的卷式纳滤膜；所述二段纳滤系统设置有耐压8MPa以上的卷式纳滤膜或碟管式纳滤膜。进一步地，所述溶析结晶反应釜内设置有机械搅拌装置。进一步地，所述渗透汽化装置内设置有中空纤维式组件，所述中空纤维式组件内填充有膜材料。进一步地，所述膜材料为疏水材料。进一步地，所述高级氧化系统设置有臭氧催化氧化装置、电催化氧化装置或高温湿式催化氧化装置。本技术的目的之二采用如下技术方案实现：一种白炭黑生产废水处理工艺，采用所述的白炭黑生产废水处理系统，包括以下步骤：前处理步骤：白炭黑生产母液排入所述中和池，调节pH后进入所述浓缩池；TMF系统处理步骤：所述浓缩池内废水排入所述TMF处理池，通过管式微滤膜的过滤去除废水中的悬浮颗粒物，被除去的悬浮颗粒物回流至所述浓缩池；污泥干化步骤：所述浓缩池中悬浮物浓度达到预定浓度后通过所述污泥干化设备进行处理，处理后外运；纳滤步骤：所述TMF产水池的废水依次排入所述一段纳滤系统和所述二段纳滤系统进行浓缩处理；反渗透步骤：从所述二段纳滤系统排出的水经过所述反渗透系统进行净化处理，达到回用水标准得到回用；溶析结晶步骤：从所述二段纳滤系统排出的纳滤浓缩液进入所述溶析结晶反应釜中，往所述溶析结晶反应釜中投入溶析剂，搅拌静置，Na2SO4析出，析出的Na2SO4通过所述离心脱水干燥系统处理后，得到元明粉产品；溶析剂回收步骤：溶析结晶母液和离心液进入所述结晶母液池，所述结晶母液池内废液依次经过所述加热升温系统和所述渗透汽化装置进行水溶液和溶析剂分离，回收溶析剂；回流氧化步骤：回收溶析剂后残留的渗余液进入所述高级氧化系统，去除所述渗余液中残留的溶析剂后回流至所述中和池。进一步地，在所述前处理步骤中，通过投加NaOH调节白炭黑生产母液的pH至中性。进一步地，在所述反渗透步骤中，所述反渗透系统的浓缩液回流至所述TMF产水池。进一步地，在所述污泥干化步骤中，从所述污泥干化设备排出的污泥含水率为30-40％。进一步地，在所述溶析结晶步骤中，所述溶析结晶反应釜内设置有机械搅拌装置，设置所述机械搅拌装置的转速为1000-1500r/min。进一步地，在所述溶析结晶步骤中，往所述溶析结晶反应釜中投入溶析剂后，开启机械搅拌装置，搅拌5-15min后静置50-60m本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种白炭黑生产废水处理系统，其特征在于，包括前处理系统、污泥干化设备、TMF系统、两段纳滤系统、反渗透系统、溶析结晶系统、溶析剂回收系统和高级氧化系统；/n所述前处理系统包括中和池和浓缩池；/n所述TMF系统包括TMF处理池和TMF产水池；/n所述两段纳滤系统包括一段纳滤系统和二段纳滤系统；/n所述溶析结晶系统包括溶析结晶反应釜和离心脱水干燥系统；/n所述溶析剂回收系统包括结晶母液池、加热升温系统和渗透汽化装置；/n所述中和池设置有白炭黑生产母液进口；所述中和池、浓缩池、TMF处理池、TMF产水池、一段纳滤系统、二段纳滤系统、溶析结晶反应釜和离心脱水干燥系统依次连接；/n所述浓缩池与所述污泥干化设备连接；/n所述一段纳滤系统和所述二段纳滤系统均与所述反渗透系统连接；/n所述溶析结晶反应釜和所述离心脱水干燥系统均与所述结晶母液池连接，所述结晶母液池、加热升温系统和渗透汽化装置依次连接；/n所述渗透汽化装置、所述高级氧化系统和所述中和池依次连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种白炭黑生产废水处理系统，其特征在于，包括前处理系统、污泥干化设备、TMF系统、两段纳滤系统、反渗透系统、溶析结晶系统、溶析剂回收系统和高级氧化系统；
所述前处理系统包括中和池和浓缩池；
所述TMF系统包括TMF处理池和TMF产水池；
所述两段纳滤系统包括一段纳滤系统和二段纳滤系统；
所述溶析结晶系统包括溶析结晶反应釜和离心脱水干燥系统；
所述溶析剂回收系统包括结晶母液池、加热升温系统和渗透汽化装置；
所述中和池设置有白炭黑生产母液进口；所述中和池、浓缩池、TMF处理池、TMF产水池、一段纳滤系统、二段纳滤系统、溶析结晶反应釜和离心脱水干燥系统依次连接；
所述浓缩池与所述污泥干化设备连接；
所述一段纳滤系统和所述二段纳滤系统均与所述反渗透系统连接；
所述溶析结晶反应釜和所述离心脱水干燥系统均与所述结晶母液池连接，所述结晶母液池、加热升温系统和渗透汽化装置依次连接；
所述渗透汽化装置、所述高级氧化系统和所述中和池依次连接。


2.如权利要求1所述的白炭黑生产废水处理系统，其特征在于，所述TMF处理池回流至所述浓缩池；所述反渗透系统回流至所述TMF产水池。


3.如权利要求1所述的白...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭斌，谈宾宾，方毓淳，谢新敏，钱匀，
申请(专利权)人：杭州上拓环境科技股份有限公司，
类型：新型
国别省市：浙江;33