氯化法鈦白后處理廢水處理工藝研究

氯化法的鈦白是世界上鈦白粉生產(chǎn)技術(shù)的主流，代表了鈦白行業(yè)的發(fā)展方向。它也是中國(guó)鈦白粉行業(yè)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型的正確方向。1實(shí)驗(yàn)部分1.1實(shí)驗(yàn)原材料四川某鈦白粉廠后處理廢水，水質(zhì)指標(biāo)見(jiàn)表1。1.2實(shí)驗(yàn)方法將氯化法鈦白后處理廢水用陶瓷膜過(guò)濾，分離回收TiO1.3實(shí)驗(yàn)設(shè)備陶瓷膜設(shè)備有效過(guò)濾面積為0.12m1.4檢測(cè)方法pH檢測(cè)采用PHS-3E型pH計(jì)；金屬陽(yáng)離子檢測(cè)采用Optima8000DV電感耦合等離子體光譜儀；SO2結(jié)果與討論2.1膜面流速對(duì)陶瓷膜通量的影響實(shí)驗(yàn)考察了陶瓷膜的運(yùn)行穩(wěn)定性。陶瓷膜過(guò)濾實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，反沖洗間隔時(shí)間為15min，用于減緩膜過(guò)濾通量的衰減。陶瓷膜通量衰減情況見(jiàn)圖2。通量、壓降與膜面流速的關(guān)聯(lián)情況見(jiàn)圖3。由圖2可知，采用陶瓷膜對(duì)氯化法鈦白后處理廢水中的二氧化鈦進(jìn)行分離回收，連續(xù)運(yùn)行40h以上通量始終維持在650L/（m2.2陶瓷膜的清洗為滿足連續(xù)穩(wěn)定的工業(yè)化要求，陶瓷膜需要清洗再生。主要污染物二氧化鈦難溶于酸堿，常規(guī)的化學(xué)清洗很難使陶瓷膜100%恢復(fù)。采用陶瓷膜專用清洗劑進(jìn)行清洗，成功實(shí)現(xiàn)了陶瓷膜的再生，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。2.3水回收率對(duì)ro系統(tǒng)產(chǎn)水水質(zhì)的影響一般來(lái)說(shuō)，氯化法鈦白后處理廢水經(jīng)陶瓷膜預(yù)處理可以直接采用納濾膜分離氯化鈉及硫酸鈉。但是，由于陶瓷膜處理后的清液中鹽質(zhì)量濃度僅為21g/L左右，如果直接采用納濾濃縮分離，納濾膜用量較大，投資較高。結(jié)合實(shí)際情況，在納濾前采用反滲透濃縮，從而降低系統(tǒng)的整體投資成本。圖4a、b分別為反滲透工藝不同的水回收率條件下的產(chǎn)水水質(zhì)以及所需的最大操作壓力。圖4表明，RO系統(tǒng)滲透液中鹽的含量和最大操作壓力與水回收率正相關(guān)。假設(shè)RO系統(tǒng)設(shè)定的水回收率偏低，后續(xù)納濾工藝進(jìn)水減量不明顯，納濾膜投資不能有效降低。假設(shè)RO系統(tǒng)設(shè)定的水回收率偏高，一方面RO系統(tǒng)滲透液中鹽含量升高，影響水的回用；另一方面，需要提供更高的操作壓力，同時(shí)RO系統(tǒng)的膜及設(shè)備耐壓等級(jí)也會(huì)相應(yīng)提高，成本相應(yīng)增高。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析，選擇50%左右的水回收率時(shí)產(chǎn)水水質(zhì)較優(yōu)，此時(shí)所需的最高壓力不超過(guò)3MPa，普通低壓RO就能實(shí)現(xiàn)。因此，水回收率選擇50%左右較為合適。在此條件下，硫酸鈉和氯化鈉的截留率為99.5%，濃水中鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到4%以上，而且通量為24L/（m2.4水回收率對(duì)納濾膜通量的影響納濾膜表面為荷負(fù)電性，具有選擇透過(guò)性，能夠截留二價(jià)離子，允許一價(jià)離子透過(guò)，因此可以利用NF膜對(duì)Na圖5a表明，納濾滲透液中硫酸根及有機(jī)物含量與水回收率正相關(guān)，水回收率小于75%時(shí)，硫酸根質(zhì)量濃度小于2g/L。圖5b表明，NF系統(tǒng)最大操作壓力也與水回收率正相關(guān)，水回收率達(dá)到75%所需最大壓力達(dá)到8.0MPa以上，若要設(shè)定水回收率為80%左右，則需要特種的超高壓納濾設(shè)備，投資運(yùn)行成本大幅升高。因此，綜合考慮出水水質(zhì)和成本，納濾膜系統(tǒng)水回收率控制在70%～75%較為合適。圖6為不同水回收率條件下的納濾膜通量變化趨勢(shì)；表3為優(yōu)化工況（水回收率為75%）下的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。由圖6可知，通量隨著水回收率的升高而降低。其原因是，水回收率越高，濃縮倍數(shù)越大，滲透壓越大。同理，為克服高水回收率帶來(lái)的高滲透壓，膜運(yùn)行壓力也需要提升。水回收率設(shè)定為75%時(shí)，硫酸鈉的截留率為97%,濃水硫酸鈉質(zhì)量濃度約為140g/L，平均通量為20L/（m2.5有機(jī)膜的清洗納濾膜在長(zhǎng)期運(yùn)行中隨著污染物不斷在膜層上累積導(dǎo)致通量變小無(wú)法滿足正常生產(chǎn)。由于廢水中有機(jī)物很少，所以有機(jī)膜的污染主要來(lái)自于無(wú)機(jī)鹽在膜層的附積，清洗方法為常規(guī)酸堿化學(xué)清洗。先用堿將清洗液pH調(diào)至12循環(huán)清洗60min，然后漂洗至中性，再用酸將pH調(diào)至3清洗30min，然后漂洗至中性。3批次清洗結(jié)果見(jiàn)表4。2.6廢水副產(chǎn)及單位運(yùn)行費(fèi)用c以中國(guó)某鈦白粉廠6萬(wàn)t/a鈦白裝置每天產(chǎn)生4000t后處理廢水為例，經(jīng)膜集成技術(shù)處理，每噸廢水回收鈦白粉0.3kg，每噸水收益4.8元，年收益633.6萬(wàn)元；每噸廢水副產(chǎn)20kg硫酸鈉鹽，每噸水收益6元，年收益792萬(wàn)元；處理后的水回用，按照回收率為87%、自來(lái)水價(jià)和排污污水治理費(fèi)3元/計(jì)算，每年節(jié)約用水費(fèi)用約為344.5萬(wàn)元。系統(tǒng)裝機(jī)功率約為4167kW，實(shí)際運(yùn)行功率約為3125kW，利用系數(shù)取0.8，電費(fèi)取0.7元/kW·h，每噸水電耗約為10.5元，電耗約為1260萬(wàn)元/a；陶瓷膜5a折舊，有機(jī)膜2a折舊，設(shè)備10a折舊，每噸水折舊費(fèi)用為1.96元，年折舊消耗費(fèi)用為236萬(wàn)元。3水的利用及回用1）采用陶瓷膜+反滲透+納濾集成