申请日2015.11.27
公开(公告)日2016.06.22
IPC分类号C02F9/06; C02F103/34
摘要
一种氧化铁系无机颜料生产废水的资源化回用系统，所述资源化回用系统包括预处理系统、超滤系统、纳滤系统和双极膜系统;所述预处理系统、超滤系统、纳滤系统和双极膜处理系统通过管道顺次连接;所述预处理系统用于对氧化铁系无机颜料生产废水进行预处理;所述超滤系统用于对氧化铁系无机颜料生产废水中氧化铁系絮状物进行浓缩处理;所述纳滤系统用于对氧化铁系无机颜料生产废水中硫酸钠进行浓缩处理;所述双极膜系统用于对纳滤系统中产生的浓缩液进行处理并生产硫酸和氢氧化钠。本实用新型采用超滤系统、纳滤系统和双极膜系统联用的方式对氧化铁系无机颜料生产废水进行处理，提高了系统的经济价值、环保价值和社会价值。
权利要求书
1.一种氧化铁系无机颜料生产废水的资源化回用系统，其特征在于，所述氧化铁系无机颜料生产废水来源于氧化铁系无机颜料生产线，所述资源化回用系统包括预处理系统、超滤系统、纳滤系统和双极膜系统;所述预处理系统、超滤系统、纳滤系统和双极膜处理系统通过管道顺次连接;所述预处理系统用于对氧化铁系无机颜料生产废水进行预处理;所述超滤系统用于对氧化铁系无机颜料生产废水中氧化铁系絮状物进行浓缩处理;所述纳滤系统用于对氧化铁系无机颜料生产废水中硫酸钠进行浓缩处理;所述双极膜系统用于对纳滤系统中产生的浓缩液进行处理并生产硫酸和氢氧化钠。
2.根据权利要求1所述的一种氧化铁系无机颜料生产废水的资源化回用系统，其特征在于，所述预处理系统包括篮式滤器，所述篮式滤器用于过滤除去氧化铁系无机颜料生产废水中大粒径杂质。
3.根据权利要求2所述的一种氧化铁系无机颜料生产废水的资源化回用系统，其特征在于，所述篮式滤器的孔径为50μm。
4.根据权利要求1所述的一种氧化铁系无机颜料生产废水的资源化回用系统，其特征在于，所述超滤系统包括浓缩池和管式超滤装置，所述浓缩池和管式超滤装置通过管道顺次连接;所述浓缩池用于存储和沉淀来自预处理系统的废水中氧化铁系絮状物和管式超滤装置的回流浓缩液中氧化铁系絮状物，所述管式超滤装置用于对氧化铁系无机颜料生产废水中氧化铁系絮状物进行浓缩处理，所述管式超滤装置的透析液进入纳滤系统进行硫酸钠的浓缩处理，所述管式超滤装置的浓缩液回流至浓缩池中进行沉淀处理。
5.根据权利要求4所述的一种氧化铁系无机颜料生产废水的资源化回用系统，其特征在于，所述浓缩池设置泵，所述泵用于将浓缩池内的氧化铁系絮状沉淀物输送至氧化铁系无机颜料生产线用于生产铁黑产品。
6.根据权利要求4所述的一种氧化铁系无机颜料生产废水的资源化回用系统，其特征在于，所述管式超滤装置的超滤膜的截留分子量为10000Da。
7.根据权利要求1所述的一种氧化铁系无机颜料生产废水的资源化回用系统，其特征在于，所述纳滤系统包括纳滤装置，所述纳滤装置的纳滤产水回用至氧化铁系无机颜料生产线，所述纳滤装置的浓缩液进入双极膜系统进行处理。
8.根据权利要求1所述的一种氧化铁系无机颜料生产废水的资源化回用系统，其特征在于，所述纳滤装置的纳滤膜对硫酸钠的截留率为99.9%。
9.根据权利要求1所述的一种氧化铁系无机颜料生产废水的资源化回用系统，其特征在于，所述双极膜系统包括双极膜装置，所述双极膜装置用于对纳滤系统中产生的浓缩液进行处理并生产硫酸和氢氧化钠，所述双极膜装置产生的硫酸和氢氧化钠回用至氧化铁系无机颜料生产线。
说明书
一种氧化铁系无机颜料生产废水的资源化回用系统
技术领域
本实用新型属于氧化铁系无机颜料生产领域，涉及一种氧化铁系无机颜料生产废水的资源化回用系统。
背景技术
氧化铁系颜料主要产品为氧化铁黄、氧化铁红和氧化铁黑，是目前市场上用量最大的无机彩色颜料，它的应用极为广泛，大量使用于建材、油漆涂料、塑料、陶瓷、玻璃、纸张、磁性材料、催化剂、食品药品等方面的着色。
氧化铁系颜料生产过程中主要涉及铁黄晶种制备、铁黄氧化合成、铁黑氧化合成等工序，在晶种制备和氧化合成过程中产生大量含有铁粉、氧化铁系物质、硫酸和硫酸钠的废水。此股废水如不经过处理直接排放，虽然铁对人和动物毒性很小，但水体中铁氧化物的浓度为0.1～0.3mg/L时，会影响水的色、嗅、味等感官性状。假如水体中所含的铁氧化物的浓度达到0.04mg/L，便会出现异味。在我国现行的《工业“三废”排放试行标准》中，铁的含量未作任何限制，但若将含铁废水直接排放，废水中存在的溶解性铁离子会造成水体中的溶解氧迅速降低，排水是赤橙色且浑浊，对环境造成严重污染。目前，酸性含铁废水处理工艺主要有膜分离、电解氧化法、电渗析法、氧化涡流法、曝气絮凝法、中和曝气后污泥循环接触除铁法等。
管式超滤膜的膜管直径5mm~12.7mm，截留分子量5000~250000Da不等，具有优异的强度、抗污染、抗氧化、耐酸碱性能(pH2~12)，纯水通量高达750L/(m2·h)，工作压力可达10bar，工作温度可达80℃。即使直接过滤活性污泥浓度高达40g/L的生化污水，膜通量仍然高达80～140L/(m2·h)，寿命长达7年以上。管式膜组件除常规3"、4"、6"、8"规格外，还特有8"4m、10"3m、10"4m超大型膜组件，可大大降低大型工程投资与运行成本，广泛用于垃圾渗透液、含油废水、电子废水、制药废水、焦化废水等高浓度工业污水以及食品、发酵液、茶饮料等物料分离诸多领域。低能耗管式膜在处理中低浓度污水(市政污水等)方面，也具有独特的特点与优势，在低能耗条件下，设计通量可达到30~50L/(m2·h)，并且易维护清洗，总成本低。
电渗析技术是指在电场力作用下离子通过选择性离子交换膜的膜分离过程，其核心部分为阴阳离子交换膜，即利用阳离子交换膜只允许阳离子通过，阴离子交换膜只允许阴离子通过的特性对溶液中离子进行选择性分离的技术。在电场力作用下，溶液中的阴阳离子发生定向迁移，从一部分水体迁移到另一部分水体，从而达到溶液分离、提纯和浓缩的目的。双极膜的出现，使电渗析的用途得到扩展。双极膜是由阴离子交换膜和阳离子交换膜复合而成的，在两层中间通常称为中间催化层。其原理为：在双极膜两侧加上电压时，溶液中的离子会发生定向迁移，与此同时水分子会透过阴阳离子交换膜进入到中间催化层，在两侧活性基团作用下发生电解生成氢离子和氢氧根离子，以此来充当电荷负载，消耗的水又通过周围溶液中的水向膜中间层渗透而得到补充。与常规电渗析相比，在双极膜作用下水解离速率被提高5千万倍以上，因此能耗大大降低，电渗析的应用范围也大大延伸。双极膜电渗析也属于电渗析应用范围，是通过将双极膜与离子交换膜相结合，组成不同的隔室(酸室、碱室和料液室)，使其在酸碱制备领域有独特的优势。在一定的电压作用下，阴阳离子能分别通过阴阳离子交换膜，与双极膜产生的氢离子和氢氧根离子结合产生对应的酸和碱。
发明内容
针对以上存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种氧化铁颜料生产废水的资源化回用系统。
为此，本实用新型采用如下技术方案：
一种氧化铁系无机颜料生产废水的资源化回用系统，所述氧化铁系无机颜料生产废水来源于氧化铁系无机颜料生产线，所述资源化回用系统包括预处理系统、超滤系统、纳滤系统和双极膜系统;所述预处理系统、超滤系统、纳滤系统和双极膜处理系统通过管道顺次连接;所述预处理系统用于对氧化铁系无机颜料生产废水进行预处理;所述超滤系统用于对氧化铁系无机颜料生产废水中氧化铁系絮状物进行浓缩处理;所述纳滤系统用于对氧化铁系无机颜料生产废水中硫酸钠进行浓缩处理;所述双极膜系统用于对纳滤系统中产生的浓缩液进行处理并生产硫酸和氢氧化钠。
进一步地，所述预处理系统包括篮式滤器，所述篮式滤器用于过滤除去氧化铁系无机颜料生产废水中大粒径杂质，以保护后续系统的安全运行。
进一步地，所述篮式滤器的孔径为50μm。
进一步地，所述超滤系统包括浓缩池和管式超滤装置，所述浓缩池和管式超滤装置通过管道顺次连接;所述浓缩池用于存储和沉淀来自预处理系统的废水中氧化铁系絮状物和管式超滤装置的回流浓缩液中氧化铁系絮状物，所述管式超滤装置用于对氧化铁系无机颜料生产废水中氧化铁系絮状物进行浓缩处理，所述管式超滤装置的透析液进入纳滤系统进行硫酸钠的浓缩处理，所述管式超滤装置的浓缩液回流至浓缩池中进行沉淀处理。
进一步地，所述浓缩池设置泵，所述泵用于将浓缩池内的氧化铁系絮状沉淀物输送至氧化铁系无机颜料生产线用于生产铁黑产品。
进一步地，所述管式超滤装置的超滤膜的截留分子量为10000Da。
进一步地，所述纳滤系统包括纳滤装置，所述纳滤装置的纳滤产水回用至氧化铁系无机颜料生产线，所述纳滤装置的浓缩液进入双极膜系统进行处理。
进一步地，所述纳滤装置的纳滤膜对硫酸钠的截留率为99.9%。
进一步地，所述双极膜系统包括双极膜装置，所述双极膜装置用于对纳滤系统中产生的浓缩液进行处理并生产硫酸和氢氧化钠，所述双极膜装置产生的硫酸和氢氧化钠回用至氧化铁系无机颜料生产线用于生产线上晶种的制备和氧化合成等工序。
本实用新型提供一种氧化铁颜料生产废水的资源化回用系统，所述资源化回用系统具有以下优点：
1)本实用新型采用管式超滤装置用于对氧化铁系无机颜料生产废水中氧化铁系絮状物进行浓缩处理并去除，使得降低了后续膜处理系统的铁污染，使得延长了纳滤系统的清洗周期，同时提高浓缩池内氧化铁系絮状物的浓度，加快了氧化铁系絮状物的沉淀和回收，管式超滤装置的占地面积比传统沉淀装置的占地面积更小，自动化程度更高，从而降低了人工成本;
2)本实用新型采用纳滤装置对管式超滤装置的透析液进行浓缩处理，使得提高了硫酸钠溶液的浓度，进一步地明显提高了双极膜装置的电解效率，所述纳滤装置的纳滤产水回用至氧化铁系无机颜料生产线，从而提高了颜料的品质;
3)本实用新型采用双极膜装置用于对纳滤装置的纳滤浓缩液进行电解，从而产生硫酸和氢氧化钠，所述双极膜装置产生的硫酸和氢氧化钠回用至氧化铁系无机颜料生产线用于生产线上晶种的制备和氧化合成等工序，从而减少酸碱采购运输量，安全性提高，同时也更为绿色环保;
4)本实用新型采用超滤系统、纳滤系统和双极膜系统联用的方式对氧化铁系无机颜料生产废水进行处理，废水中的氧化铁系絮状物、硫酸钠以及水都得到了资源化回用，提高了氧化铁无机颜料生产废水的资源化回用系统的经济价值、环保价值和社会价值。
