申请日2013.12.27
公开(公告)日2014.04.09
IPC分类号C02F1/02
摘要
本发明提供一种回收无机颜料废水中无机盐的方法，该方法包括步骤有：使用二流体雾化器把含盐颜料废水雾化成介观状态的雾滴，雾滴粒径为30～100μm;使用槽式太阳能集热器提供的热能加热空气;槽式太阳能集热器提供的热空气与经过雾化的雾滴在二元对流塔里面对流混合进行热交换;将粘附在对流塔塔壁及塔底的结晶颗粒分别通过刮板及螺旋桨将结晶颗粒脱离对流塔，利用螺旋桨的离心作用将塔底的结晶颗粒送到结晶盐收集器中。本发明的效果是该方法在雾化阶段，不与装置塔的内壁接触，因此能大量减少结垢及腐蚀设备问题。利用槽式太阳能板及真空集热器收集太阳能，能高效收集自然能，即热利用率达到56%。利用自然热能与雾滴进行热交换，节省了大量现有的能源，并不会造成环境污染。
权利要求书
1.一种回收无机颜料废水中无机盐的方法，该方法包括有以下步骤：
(1)使用二流体雾化器把含盐颜料废水雾化成介观状态的雾滴，雾滴 粒径为30～100μm;
(2)使用槽式太阳能集热器提供的热能加热空气，槽式太阳能集热器 的电加热辅助器协助太阳能集热器，当太阳能集热器提供的温度低于200℃ 时，使空气温度达到300℃-400℃，槽式太阳能集热器能全天候提供高达300 ℃-400℃的热空气;
(3)槽式太阳能集热器提供的热空气与经过雾化的雾滴在二元对流塔 里面对流混合进行热交换，二元对流塔的直径为1-2m，高度为2.5-4m，二 元对流塔的顶部布置3-6个二流体雾化器，经雾化的雾滴在二元对流塔内均 匀分布，二元对流塔的底部布置4-6个热空气散发器，保证热空气在二元对 流塔内部均匀分布，槽式太阳能集热器提供的热空气与经过雾化的雾滴，在 二元对流塔内进行二流体热交换;
(4)在对流塔塔壁设置刮板，利用刮板对塔壁上积留的盐颗粒进行清 理，在对流塔底部布置4-6个自动螺旋桨，将粘附在对流塔塔壁及塔底的结 晶颗粒分别通过刮板及螺旋桨将结晶颗粒脱离对流塔，利用螺旋桨的离心作 用将塔底的结晶颗粒送到结晶盐收集器中。
说明书
一种回收无机颜料废水中无机盐的方法
技术领域
本发明涉及属于资源与环境技术，特别是一种回收无机颜料废水中无机 盐的方法。
背景技术
无机颜料是广泛用于涂料、橡胶、皮革等领域的重要化工颜料，然而在 传统工艺的生产过程中高浓度含盐废水的产生是制约本领域可持续发展的 瓶颈问题，实现清洁生产和资源循环利用是此传统高污染行业的必然要求。 因此，无机颜料生产过程中高浓度含盐废水的有效处理及可溶性盐类回收利 用的关键技术的开发及应用就越来越重要。
无机颜料由于具有耐热、耐光、着色力强、价廉易得等优点，在涂料、 橡胶、油墨等行业中占有重要地位，是一种使用量大、应用范围广泛的工业 颜料。据报道，钛白粉的国内年市场需求量为150万吨，铅铬黄的年市场需 求量为4万吨。但随着人们环保意识的增强，颜料工业的发展对大量消耗资 源、造成严重环境污染的传统工业提出了新的要求。无机颜料生产过程中产 生的浓盐废水排放量大，既污染环境，同时这也是一种资源的浪费。以铅铬 黄为例，每生产1t产品，要产生20t含盐废水，而其中每吨废水中含硝酸 钠50kg。
在无机黄色颜料中，铬黄由于具有色泽鲜艳、着色力、遮盖力高和耐酸、 耐溶剂等优点，一直在生产和使用中居重要地位。但在其生产和应用中存在 NaNO3浓盐废水的处理问题以及重金属铅和铬的环境污染问题。铅铬黄颜料 主要由铬酸钠与硝酸铅反应沉淀而成，而反应生成的硝酸钠随水排放。相关 研究数据表明，每制造1t铅铬颜料平均产生约500kg的硝酸钠，要回收这 些硝酸钠需要大量的能源，在经济上缺乏可行性，国内外生产企业都当作废 水排放，不仅浪费了资源，废水中的总氮量还很高。这些废水的处置问题也 就成为了铅铬黄颜料清洁生产领域的研究难点和热点。
对铅铬黄颜料生产产生的高浓度的硝酸钠废水进行处理回收，不仅具有 良好的环境效益，也具有巨大的经济效益。以年产10000t中铬黄计，可回 收硝酸钠5000t(价值为5000×2500=1250万元)，节约水资源约3000 000m3。而硝酸钠是铬盐生产中的氧化剂，可以减少氧气及烧碱(或纯碱) 的用量，并能明显提高氧化反应的转化率;回收的硝酸钠还可与铅粉反应， 产生出氧化铅和亚硝酸钠，氧化铅可与稀硝酸反应制成硝酸铅用于铬黄生 产，解决金属铅与硝酸反应生成氮氧化物的污染问题;同时减少了硝酸的用 量，亚硝酸钠可作为产品销售，作为其他行业的原材料;回收的硝酸钠还可 与氯化钾反应生产硝酸钾产品，用于农业复合肥等。
华蓝是重要的蓝色无机颜料它色彩鲜艳，性质稳定，遮盖力强，大量 应用于涂料、油墨等精细化学品中。工业上生产华蓝过程中，常采用大面积 板框压滤机将颜料与反应介质分离由于华蓝颜料颗粒可以穿过滤布和板框 压滤机泄漏等原因，实际生产中所排放的华蓝废水中尚含有大量的华蓝颜 料。据调查，每立方米废水中约含有华蓝颜料400～500g，而每生产1t华 蓝产品，就要产生20t的含盐废水。这些废水若排放于环境，既造成环境污 染叉造成华蓝流失;而经过适当的处理，将颜料全部回收利用，出水清澈透 明，经济效益和社会效益显著。
太阳能和电能协同技术是实现无机颜料浓盐水连续有效循环深度利用 的有力手段。无机颜料浓盐水的有效处理是提高膜法单元产水效率、减小环 境污染的关键手段，但其尚缺乏经济高效、稳定可靠的处理技术。而现有通 用膜法反渗透处理浓盐水技术虽然能处理含盐量在35000mg/L以下的水溶 液，但是水的回收率一般小于50%，操作压力较高(>6MPa)，电耗也较 高;蒸馏法浓盐水淡化处理通常要加入酸或阻垢剂等防止淡化过程结垢，还 要求加碱以调节pH值、加氯控制生物生长，这些化学物质和浓盐分常常随 着高浓度盐水一同排放，从而会对排放水域的环境造成热污染、化学添加剂 污染;当高浓度盐水的TDS超过70000mg/L，反渗透和蒸馏法将无法应用。 利用槽式太阳能集热、浓盐水分离技术能够实现浓盐水的零排放，而且盐水 浓度越高优势越明显。但是太阳能技术易受早晚、阴天等影响，无法建立稳 定的温度场和实现连续运行。太阳能和电能协同技术能够克服这些缺点，能 够实现无机颜料生产过程中含盐废水的连续零排放和资源的循环利用，同时 生产淡水。
发明内容
本发明针对目前对含盐颜料废水处理技术中存在的腐蚀性强、脱盐率 低、耗能大、易结垢及污泥培养难等问题，提出了一种回收无机颜料废水中 无机盐的方法，该方法不仅能提高含盐颜料废水的脱盐率并利用自然能节省 了大量现有的资源，而且不需要培养耐盐污泥且在处理过程中避免了严重的 结垢及腐蚀问题。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是提供一种回收无机颜料废水 中无机盐的方法，该方法包括有以下步骤：
(1)使用二流体雾化器把含盐颜料废水雾化成介观状态的雾滴，雾滴 粒径为30～100μm;
(2)使用槽式太阳能集热器提供的热能加热空气，槽式太阳能集热器 的电加热辅助器协助太阳能集热器，当太阳能集热器提供的温度低于200℃ 时，使空气温度达到300℃-400℃，槽式太阳能集热器能全天候提供高达300 ℃-400℃的热空气;
(3)槽式太阳能集热器提供的热空气与经过雾化的雾滴在二元对流塔 里面对流混合进行热交换，二元对流塔的直径为1-2m，高度为2.5-4m，二 元对流塔的顶部布置3-6个二流体雾化器，经雾化的雾滴在二元对流塔内均 匀分布，二元对流塔的底部布置4-6个热空气散发器，保证热空气在二元对 流塔内部均匀分布，槽式太阳能集热器提供的热空气与经过雾化的雾滴，在 二元对流塔内进行二流体热交换。
(4)在对流塔塔壁设置刮板，利用刮板对塔壁上积留的盐颗粒进行清 理，在对流塔底部布置4-6个自动螺旋桨，将粘附在对流塔塔壁及塔底的结 晶颗粒分别通过刮板及螺旋桨将结晶颗粒脱离对流塔，利用螺旋桨的离心作 用将塔底的结晶颗粒送到结晶盐收集器中。
本发明的有益效果是：
1)在雾化阶段，由于雾化器把含盐颜料废水冲击成微米级的雾滴，平 均粒径在50微米左右，使雾滴的表面自由能增加。在其进行热交换时，雾 滴能快速吸收外界给予的热量，并将其中的水分蒸发，脱除雾滴中的盐分。 雾化阶段是在二元对流塔内部进行，不与装置塔的内壁接触，因此能大量减 少结垢及腐蚀设备问题。
2)利用槽式太阳能板及真空集热器收集太阳能，能高效收集自然能， 即热利用率达到56%。利用自然热能与雾滴进行热交换，节省了大量现有的 能源，并不会造成环境污染。
