申请日2015.03.30
公开(公告)日2015.08.19
IPC分类号C02F1/44; C02F9/02
摘要
本实用新型涉及一种硫酸法生产钛白粉排放酸性废水的处理系统，至少包括四级膜处理装置，其中，一级膜处理装置进水口与待处理水源连通，其滤过水出口连通三级膜处理装置进水口，截留水出口连通至二级膜处理装置进水口;二级膜处理装置的滤过水连通至待处理水源与一级膜处理装置进水口之间的管路，截留水出口连通至污水排放装置;三级膜处理装置的截留水的排放口连通至酸水收集机构，滤过水出口连通至四级膜处理装置的进水口;四级膜处理装置的截流水排放至一级膜处理装置滤过水出口与三级膜处理装置进水口之间的管路，滤过水连通至回用水储存机构。使用本实用新型的处理系统，能高效分离出排放酸性废水中的金属离子，还能浓缩回收硫酸。
摘要附图
权利要求书
1.一种硫酸法生产钛白粉排放酸性废水的处理系统，其特征在于： 至少包括一级膜处理装置、二级膜处理装置、三级膜处理装置、四级膜处 理装置;
所述一级膜处理装置的进水口与待处理水源连通，滤过水出口与三级 膜处理装置的进水口连通，截留水出口与二级膜处理装置的进水口连通;
所述二级膜处理装置的滤过水出口连通至所述待处理水源与一级膜 处理装置进水口之间的管路上，截留水出口连通至污水排放装置;
所述三级膜处理装置的截留水的排放口连通至酸水收集机构，滤过水 出口连通四级膜处理装置的进水口;
所述四级膜处理装置的滤过水出口连接至回用水储存机构，截流水排 放口连通至所述一级膜处理装置滤过水出口与三级膜处理装置进水口之 间的连通管路上。
2.根据权利要求1所述的硫酸法生产钛白粉排放酸性废水的处理系 统，其特征在于：还包括串接于所述一级膜处理装置的进水口与待处理水 源之间的预处理装置，所述预处理装置为能使进入的待处理水被混合并去 除悬浮物的装置。
3.根据权利要求2所述的硫酸法生产钛白粉排放酸性废水的处理系 统，其特征在于：所述预处理装置中还设有截留分子量范围为300～500000 道尔顿的膜过滤机构。
4.根据权利要求1所述的硫酸法生产钛白粉排放酸性废水的处理系 统，其特征在于：所述一级膜处理装置和二级膜处理装置中设有耐重金属 的膜组件;所述三级膜处理装置和四级膜处理装置中设有耐酸膜组件。
说明书
硫酸法生产钛白粉排放酸性废水的处理系统
技术领域
本实用新型涉及工业生产中废水治理的技术领域，具体是涉及一种硫 酸法生产钛白粉排放酸性废水的处理系统。
背景技术
钛白粉学名二氧化钛(TiO2)，相对分子质量79.88，是一种白色无 机颜料，具有无毒、最佳的不透明性、最佳白度和光亮度，并且其化学性 能稳定，具有高折射率和理想的粒度分布，是当前世界上最佳、最常用且 性能非常优异的颜料之一，广泛应用于涂料、塑料、造纸、油墨、色浆、 橡胶等领域。在当今世界最重要的无机化合物中钛白粉占居第三位，仅次 于氨和磷酸。
自2000年以来，我国钛白粉行业发展迅速，根据国家化工行业生产 力促进中心钛白分中心数据提供，我国是世界主要的钛白粉生产国，现有 钛白粉生产企业共计46家法人企业(57家工厂)，2013年产量达到286万 吨，居世界之首。
钛白粉生产工艺可以分为硫酸法和氯化法，硫酸法生产工艺技术简 单，拥有较好的产业基础，加上我国大部分钛矿资源具有酸溶性高的特点， 决定了国内诸多企业钛白粉生产在相当长的时期内仍将以硫酸法为主。
硫酸法钛白粉生产车间的排水汇集了酸解、沉淀、水解、漂洗、盐处 理等各主要工序的所有酸性废水。硫酸法每产1吨钛白粉，需消耗钛铁矿 2～3吨，硫酸3.5～4.5吨，大约副产20%的废硫酸(其中含有硫酸亚铁、 偏钛酸和其它金属离子硫酸盐等)5～7吨，以及约20～100吨2%～6%的 酸性废水，除部分浓废酸可返回使用外，其余废酸和废水都只能处理后排 放，这是硫酸法钛白粉生产工艺中最主要的污染物。
针对硫酸法生产钛白粉排放的酸性废水的治理，目前主要是利用石灰 浆、电石渣或方解石中和，再经曝气氧化、过滤后，直接排放。每生产1 吨钛白粉将产生20～100吨含硫酸2%～6%的酸性废水，需用4吨石灰中 和。而中和后水中含有钙离子，不能在生产中直接回收使用。石灰中和后 产生的废渣(红钛石膏)含有大量的铁离子，呈现红褐色，多数采取填埋， 少量用于水泥行业，由于含水量高不能有效利用，综合处理消耗成本在 600～1200元/吨。这种方法不仅处理难度大、成本高、消耗大量的碱(石 灰、电石渣)等，而且还需要面临对同时产生的大量红钛石膏渣废料的处理 难题。另一方面，这种石灰浆中和法处理仅仅是将废水中的酸中和后再排 放而不能直接回用，水资源极大浪费的同时，也导致钛白粉的生产成本居 高不下。
为实现硫酸法生产钛白粉排放的酸性废水的治理，业内也在探索采用 高温浓缩处理回收硫酸工艺，但废水中的金属离子在浓缩过程中随着浓度 的增大会富集并结胶，对设备结垢堵塞，而废水浓缩成为稀硫酸，除了能 耗高而且对设备腐蚀严重，设备投资大，增加生产企业负担，最终也未能 在生产企业中得到很好应用。
公开号为CN102079512A的发明专利申请公开了“从硫酸法制备钛白 粉的废酸中回收硫酸和硫酸盐的工艺”，通过沉降预处理、一段闪蒸-结 晶浓缩分离、二段真空蒸发浓缩分离和三段真空蒸发浓缩分离来回收硫酸 和硫酸盐产品。这种废酸回收方法虽然宣称能有效地克服设备的结垢和堵 塞难题，但所采用的工艺无论是设备投入还是对操作手段的要求，显然都 比较高，例如闪蒸-结晶浓缩、真空蒸发浓缩等，对钛白粉生产企业实施存 在难度。
所以，针对硫酸法生产钛白粉排放的酸性废水，探索、研发更有效的 浓缩分离技术和系统，实现综合治理，改变行业目前的治理环境，对于节 水减排，保护环境和促进钛白粉行业的健康发展，都具有显著的意义。
实用新型内容
本实用新型为解决上述的技术问题，提供一种硫酸法生产钛白粉排放 酸性废水的处理系统，针对排放酸性废水的特点采用至少四级膜处理装置 并按照设定的处理工艺进行排布设计，不仅实现对排放废水的最大化利 用，而且也利于产业化实施。
本实用新型提出了一种硫酸法生产钛白粉排放酸性废水的处理系统， 该系统至少包括一级膜处理装置、二级膜处理装置、三级膜处理装置、四 级膜处理装置;
其中，所述一级膜处理装置的进水口与待处理水源连通，其滤过水出 口与三级膜处理装置的进水口连通，其截留水出口与二级膜处理装置的进 水口连通;
所述二级膜处理装置的滤过水出口连通至所述待处理水源与一级膜 处理装置进水口之间的管路上，其截留水出口连通至污水排放装置;
所述三级膜处理装置的截留水的排放口连通至酸水收集机构，其滤过 水出口连通至四级膜处理装置的进水口;
所述四级膜处理装置的滤过水出口连接至回用水储存机构，其截流水 排放口连通至所述一级膜处理装置滤过水出口与三级膜处理装置进水口 之间的连通管路上。
根据本实用新型的实施例，还包括串接于所述一级膜处理装置的进水 口与待处理水源之间的预处理装置，所述预处理装置为能使进入的待处理 水被混合并去除悬浮物的装置。
进一步地，所述预处理装置中还设有截留分子量范围为300～500000 道尔顿的膜过滤机构。
根据本实用新型的实施例，所述一级膜处理装置和二级膜处理装置中 设有耐重金属的膜组件;所述三级膜处理装置和四级膜处理装置中设有耐 酸膜组件。
本实用新型的处理系统的工作流程为，钛白粉生产中排放的酸性废水 (酸浓度2～6%)经必要的过滤除杂等预处理后，先进入一级膜处理装置， 有效截留来水中的金属物(尤其是重金属离子)，通过一级膜处理将钛白 粉稀酸废水中的金属离子进行浓缩分离，产出带金属离子的截流水和不带 金属离子的滤过水(称初滤酸水)，该初滤酸水仍然是含酸2～6%的酸性 废水，但其中的金属物已经被截留滤除，初滤酸水量可达到来水量(总处 理量)的80%。
由一级膜处理后产出的截流水进入二级膜处理装置进行分离浓缩，将 一级膜分离出来20%量的含金属离子硫酸水浓缩分离出硫酸浓度在2～ 6%含金属离子和不含金属离子的稀硫酸水，不含金属离子的稀硫酸水返回 前段工序处理，含金属离子的酸性废水在提取有效资源后中和排放，排放 量约占装置处理水量的6%。
经过一级膜处理后的初滤酸水被送入三级膜处理装置，实现分离干净 的硫酸再利用：一级膜分离出来的不含金属离子的初滤酸水通过该三级膜 处理装置，能有效地分离出微酸净水和浓缩后浓度>13%硫酸水，其中浓 缩后浓度>13%硫酸水的量占装置总处理水量的大约30～35%。
三级膜处理装置分离出的滤过水被送入四级膜处理装置，经再次膜处 理能实现干净的水回用，产出的可回用净水基本不含金属离子，可回用的 净水量占总排放的酸性废水量的61%以上。由于酸中的金属离子被分离， 不含金属离子的浓缩酸水将在后阶段的浓缩中被充分利用。分离出来的净 水(pH值在1.4～2)，可全部回用于钛白粉的前段生产，废酸的利用免 除了石灰中和。可以看到，引入本实用新型的上述处理系统，能够更推进 了钛白粉行业从产品制造到排放治理的产业化发展。
本实用新型中，除非有特别定义，对于每一级膜处理装置和工序说明 中的“来水”，均指从进水口送入该级膜处理工序的待处理水，“滤过水” 指经该级膜处理工序的膜组件透过而排出的水，“截留水”则指被该级膜 组件截留的水(例如富集了金属物的水、浓缩的酸水);本实用新型所记 载的酸浓度或酸含量均为“重量%”。
钛白粉行业作为用水大户，本实用新型方案的产业化应用，除了能对 排放的酸性废水中的金属离子进行高效分离、能进行硫酸浓缩回收，还能 实现排放废水的61%以上被回用，减少石灰用量94%，减少钛石膏排放 94%，真正意义上实现了节水减排，并且也利于企业的实施，对于改变行 业的排放治理环境、进而推动行业发展，都具有显著的经济意义和社会意 义。
