申请日2018.10.09
公开(公告)日2019.01.11
IPC分类号C02F9/02; C01G23/047; C02F103/34
摘要
本发明提供了一种钛白粉废水中二氧化钛颗粒的循环过滤回收装置及工艺，包括依次连接的原液罐、第一进料泵、集束式过滤器、TiO2回收罐、缓冲罐、第二进料泵、旋转陶瓷膜过滤器和废水回收罐。利用该装置进行的闭式循环过滤回收工艺包括集束式过滤器的充液、过滤、排液、TiO2颗粒干燥、回收、沉淀、旋转陶瓷膜浓缩分离和闭式循环过滤步骤。集束式过滤器内部的过滤元件拦截TiO2颗粒形成滤饼，经旋转陶瓷膜过滤器过滤后的浓缩液再次经过集束式过滤器时，滤饼起到助滤的作用，将更小粒径的TiO2颗粒拦截下来，最后经过气体干燥、反吹，从过滤元件外侧将TiO2颗粒分离回收。该装置设计简单，连接方便，工艺设计更是独特，滤饼的巧妙利用，起到很好的过滤效果。
权利要求书
1.一种钛白粉废水中二氧化钛颗粒的循环过滤回收装置，包括依次连接的原液罐、第一进料泵、集束式过滤器、TiO2回收罐、缓冲罐、第二进料泵、旋转陶瓷膜过滤器和废水回收罐，所述集束式过滤器上方设有出口一、下方设有入口一、底部设有排放口一，所述旋转陶瓷膜过滤器上方设有出口二、下方设有入口二、底部设有排放口二，所述原液罐与第一进料泵连接并形成循环回路，所述第一进料泵还和集束式过滤器的入口一连接，所述集束式过滤器的出口一和缓冲罐连接，所述集束式过滤器的排放口一和TiO2回收罐连接，所述缓冲罐通过第二进料泵和旋转陶瓷膜过滤器的入口二连接，所述旋转陶瓷膜过滤器的出口二和原液罐连接，所述旋转陶瓷膜过滤器的排放口二和废水回收罐连接。
2.根据权利要求1所述的钛白粉废水中二氧化钛颗粒的循环过滤回收装置，其特征在于：所述装置还包括与集束式过滤器顶部连接的压缩空气罐，所述集束式过滤器顶部设有进气口，所述进气口连接压缩空气罐，所述压缩空气罐还和缓冲罐连接。
3.根据权利要求2所述的钛白粉废水中二氧化钛颗粒的循环过滤回收装置，其特征在于：所述集束式过滤器内设有过滤元件，所述旋转陶瓷膜过滤器内设有陶瓷膜盘。
4.一种利用权利要求3所述的装置进行的钛白粉废水中二氧化钛颗粒的循环过滤回收工艺，包括以下步骤：
(1)充液：原液罐中的钛白粉废水经过第一进料泵进入集束式过滤器;
(2)过滤：当钛白粉废水流经集束式过滤器时，其中的TiO2固体被拦截在集束式过滤器内过滤元件的外壁，形成滤饼层，过滤后废水经过集束式过滤器出口一进入缓冲罐，当滤饼层达到预设厚度时，停止进液及过滤;
(3)排液：以压缩空气作为输送动力，通过气体驱动过滤并排水，将集束式过滤器内过滤后的钛白粉废水经集束式过滤器的出口一排入缓冲罐，未过滤的钛白粉废水回流至原液罐内，排水结束后，仅有滤饼附着在过滤元件外壁;
(4)TiO2颗粒干燥：通过气体正向吹扫，使气体以过滤方向通过集束式过滤器部过滤元件，减少附着在过滤元件外壁固相的水分含量;
(5)TiO2颗粒回收：改变压缩空气的连接方式，使气体从过滤元件内部向外运动，实现气体反吹，通过气体反吹，使集束式过滤器内过滤元件外壁的滤饼脱落，经排放口一进入TiO2回收罐中;
(6)沉淀：过滤后的钛白粉废水进入缓冲罐后，未除去的TiO2固体颗粒在缓冲罐中进一步沉淀去除;
(7)浓缩分离：过滤后的钛白粉废水通过第二进料泵进入旋转陶瓷膜过滤器下方的入口二，经错流过滤后的废水经排放口二至废水回收罐，未经陶瓷膜过滤的循环浓缩液经过出口二回流至原液罐中;
(8)闭式循环过滤：旋转陶瓷膜过滤器返回至原液罐中的循环浓缩液，含有微小的TiO2颗粒，在闭式循环过滤过程中，TiO2颗粒重新经过集束式过滤器，集束式过滤器内过滤元件外壁的滤饼拦截该TiO2颗粒，进一步过滤回收，循环过滤。
5.根据权利要求4所述的装置进行的钛白粉废水中二氧化钛颗粒的循环过滤回收工艺，其特征在于：所述步骤(5)，将集束式过滤器内的过滤元件和压缩空气罐连接，使气体从过滤元件内部向外反吹。
说明书
钛白粉废水中二氧化钛颗粒的循环过滤回收装置及工艺
技术领域
本发明涉及过滤分离技术领域，尤其是一种高效率固液分离、二氧化钛颗粒干燥、过滤回收的装置及工艺。
背景技术
二氧化钛化学性质稳定，有良好的着色力和遮盖力，被广泛应用于涂料、塑料、橡胶、造纸、印刷油墨、日用化工、医药和食品行业。我国已成为仅次于美国的世界第二大钛白粉生产大国。为了进一步提高钛白粉在介质中的润湿性和分散性，增强户外涂料的耐候性，常常需要对钛白粉进行表面包膜处理。由于包膜过程会引入可溶性盐类，必须通过脱盐水清洗以免影响钛白粉性能，这一清洗过程产生酸洗废水，部分TiO2随着水流进入酸洗废水。由于TiO2颗粒物粒径很小，不易完全沉降，不仅污染环境，也降低了经济效益。
针对这一情况，目前已有的陶瓷膜分离技术进行了大量的应用研究，然而，由于陶瓷膜结构的原因，通常采用管式内压膜的错流过滤工艺，不仅不能以高浓缩倍数浓缩分离二氧化钛颗粒，而且由于高的错流速度导致大量的能耗产生。高浓缩倍数浓缩时，由于通道的限制，随着二氧化钛浓度的增加，膜污染程度逐渐加大，表现为通量随时间不断衰减、膜压降加大和截留率下降等，严重时使过滤过程难以继续进行;在固相高负载下运行时，需要高的错流速度以降低膜表面的浓差极化和沉积层，而高的错流速度导致高的能耗，从而增加了生产成本;另一方面高浓度下运行膜污染严重，在线化学再生不易，限制了高负载工况下工程的应用。
有鉴于此，针对上述缺点和问题，本发明综合采用了集束式过滤分离及干燥工艺、陶瓷膜浓缩过滤技术处理上述问题。闭式循环工艺，是以集束式过滤分离及干燥技术为先行处理工序，以陶瓷膜过滤浓缩工艺作为精密过滤工序，并将浓缩液返回集束式过滤工序重新过滤，从而在该闭式过滤工艺循环下，实现了过滤负载的合理分配，二氧化钛固相颗粒与废水相的充分分离，以解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于公开一种钛白废水中二氧化钛颗粒的循环过滤回收装置及工艺，采用集束式过滤分离及干燥技术为先行处理工序，作为预过滤拦截绝大部分二氧化钛颗粒、并作为主要固相分离及干燥处理工序;以陶瓷膜过滤浓缩工艺作为精密过滤工序，以拦截从集束式透滤的微小二氧化钛颗粒，并将浓缩液返回集束式过滤工序重新过滤，从而在该闭式过滤工艺循环下，实现了过滤负载的合理分配。既实现了二氧化钛固相颗粒与废水相的充分分离，又避免了二氧化钛颗粒的损失排放，其工艺路线简捷、分离效率高、二氧化钛回收效率高、二氧化钛颗粒零损失、工艺系统长效且稳定、易于反洗再生、寿命长、操作维护方便等优点。
为实现上述目的，本发明公开了一种钛白粉废水中二氧化钛颗粒的循环过滤回收装置，包括依次连接的原液罐、第一进料泵、集束式过滤器、TiO2回收罐、缓冲罐、第二进料泵、旋转陶瓷膜过滤器和废水回收罐，所述集束式过滤器上方设有出口一、下方设有入口一、底部设有排放口一，所述旋转陶瓷膜过滤器上方设有出口二、下方设有入口二、底部设有排放口二，所述原液罐与第一进料泵连接并形成循环回路，所述第一进料泵还和集束式过滤器的入口一连接，所述集束式过滤器的出口一和缓冲罐连接，所述集束式过滤器的排放口一和TiO2回收罐连接，所述缓冲罐通过第二进料泵和旋转陶瓷膜过滤器的入口二连接，所述旋转陶瓷膜过滤器的出口二和原液罐连接，所述旋转陶瓷膜过滤器的排放口二和废水回收罐连接。
在一些实施方式中，所述装置还包括与集束式过滤器顶部连接的压缩空气罐，所述集束式过滤器顶部设有进气口，所述进气口连接压缩空气罐，所述压缩空气罐还和缓冲罐连接。
在一些实施方式中，所述集束式过滤器内设有过滤元件，所述旋转陶瓷膜过滤器内设有陶瓷膜盘。
本发明还公开了一种利用权利要求3所述的装置进行的钛白粉废水中二氧化钛颗粒的循环过滤回收工艺，包括以下步骤：
(1)充液：原液罐中的钛白粉废水经过第一进料泵进入集束式过滤器;
(2)过滤：当钛白粉废水流经集束式过滤器时，其中的TiO2固体被拦截在集束式过滤器内过滤元件的外壁，形成滤饼层，过滤后废水经过集束式过滤器出口一进入缓冲罐，当滤饼层达到预设厚度时，停止进液及过滤;
(3)排液：以压缩空气作为输送动力，通过气体驱动过滤并排水，将集束式过滤器内过滤后的钛白粉废水经集束式过滤器的出口一排入缓冲罐，未过滤的钛白粉废水回流至原液罐内，排水结束后，仅有滤饼附着在过滤元件外壁;
(4)TiO2颗粒干燥：通过气体正向吹扫，使气体以过滤方向通过集束式过滤器部过滤元件，减少附着在过滤元件外壁固相的水分含量;
(5)TiO2颗粒回收：改变压缩空气的连接方式，使气体从过滤元件内部向外运动，实现气体反吹，通过气体反吹，使集束式过滤器内过滤元件外壁的滤饼脱落，经排放口一进入TiO2回收罐中;
(6)沉淀：过滤后的钛白粉废水进入缓冲罐后，未除去的TiO2固体颗粒在缓冲罐中进一步沉淀去除;
(7)浓缩分离：过滤后的钛白粉废水通过第二进料泵进入旋转陶瓷膜过滤器下方的入口二，经错流过滤后的废水经排放口二至废水回收罐，未经陶瓷膜过滤的循环浓缩液经过出口二回流至原液罐中;
(8)闭式循环过滤：旋转陶瓷膜过滤器返回至原液罐中的循环浓缩液，含有微小的TiO2颗粒，在闭式循环过滤过程中，TiO2颗粒重新经过集束式过滤器，集束式过滤器内过滤元件外壁的滤饼拦截该TiO2颗粒，进一步过滤回收，循环过滤。
在一些实施方式中，所述步骤(5)，将集束式过滤器内的过滤元件和压缩空气罐连接，使气体从过滤元件内部向外反吹。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本专利采用闭式循环过滤回收工艺及方法，以陶瓷膜拦截从集束式透滤的微小二氧化钛颗粒，并将浓缩液返回集束式过滤工序重新过滤，而以集束式过滤工艺作为固体回收的主体工艺，既实现了二氧化钛固相颗粒与废水相的充分分离，又凭借陶瓷膜的高过滤精度避免了二氧化钛颗粒的损失，工艺路线简捷，仅通过集束式过滤及旋转陶瓷膜过滤的组合工艺方法，实现废水中二氧化钛颗粒的完全回收，分离效率高、回收效率高、且以固体形式回收，能耗低，工艺系统长效且稳定、易于反洗再生，过滤元件寿命长，操作维护方便，自动化程度高。
