[发明专利]一种处理沉淀白炭黑废水的工艺方法

说明书

本发明公开了一种处理沉淀白炭黑废水的工艺方法，所述方法包括以下步骤：将预处理后的沉淀白炭黑废水通过电除硅装置进行电解除硅处理；将电解除硅后的废水通过浸没式超滤膜组件进行超滤处理，得到超滤处理水；将所述超滤处理水通过SRO反渗透系统进行反渗透处理，得到“清水”和“浓水”；将所述浓水送至蒸发系统进行蒸发处理，得到无水硫酸钠。经实验验证，本发明的工艺方法相较于现有技术，可以有效除去沉淀白炭黑废水中的可溶性硅，较好地解决了超滤膜和反渗透膜的结垢堵塞问题，大大延长了膜的使用时间，降低了处理成本，实现了沉淀白炭黑废水的“零”排放。

技术领域

本申请涉及化工废水处理技术领域，更具体地，涉及一种处理沉淀白炭黑废水的工艺方法。

背景技术

白炭黑是人工合成的水合二氧化硅粉体的俗名，其名称来源于其具有类似于炭黑对橡胶补强的性能。炭黑作为橡胶的补强剂有着悠久的历史，由于炭黑作为黑色补强剂在一些对颜色有要求的应用领域受到了一定限制，因此人们开始研究用化学方法合成具有活性的无定形二氧化硅代替炭黑。无定形二氧化硅是一种继炭黑以后的另一种优良补强填料，由于它的颜色为白色，人们习惯的称为白炭黑。

白炭黑按生产方法大体分为沉淀白炭黑和气相白炭黑，沉淀白炭黑俗称白烟，其化学名称是沉淀水合二氧化硅，分子式为SiO₂·nH₂O，因n无定值，所以说白炭黑也没有固定的分子量。沉淀白炭黑的合成过程实质是将致密的晶体型二氧化硅（石英砂）转化为疏松的无定形水合二氧化硅的过程，即SiO₂→SiO₂·nH₂O。具体工艺主要可分成传统沉淀法和凝胶法，传统沉淀法是指硅酸盐通过酸化获得疏松、细分散的、以絮状结构沉淀出来的SiO₂，该法原料易得，生产流程简单，能耗低，投资少。传统沉淀法白炭黑生产的主要原料是液体水玻璃和硫酸，其具体工艺路线如下：液体水玻璃经配置成一定浓度后，与一定浓度的硫酸分别送至高位槽，按一定的速率加入反应釜，在一定温度下进行反应。反应完成液送至熟化槽熟化一定时间，经入料泵加压送入板框压滤机分离，分离后的滤饼用清水清洗后制浆，再送至干燥塔干燥，即可得到粉状白炭黑产品。

在传统沉淀法白炭黑生产过程中，会出现两种废水，第一种是白炭黑母液（废水），母液量约为8m³/t白炭黑，其中硫酸钠含量约为5.79%；第二种是白炭黑洗涤水（废水），洗涤水量约为17m³/t白炭黑，其中硫酸钠含量约为0.656%。母液和洗涤水混合后的废水总量为25m³/t白炭黑，硫酸钠平均含量约为2.559%。同时经检测，白炭黑母液和洗涤废水中还有胶体硅、可溶性硅等元素物质，表1为沉淀白炭黑废水中部分元素物质的检测含量。

表1

现有技术中处理沉淀白炭黑废水的方法主要有两种。第一种方法采用直接蒸发，缺点是投资大，运行成本高。一个年产30000吨沉淀白炭黑的生产系统，无论是采用多效直接蒸发还是采用MVR直接蒸发，一次性投资都在6000万元以上，每吨白炭黑增加成本800元以上，约占生产成本的30%，这是生产企业无法接受的。第二种方法采用膜分离浓缩+蒸发，由于沉淀白炭黑废水中含有一定量的二氧化硅，主要是胶体硅和可溶性硅，特别是由于可溶性硅的存在，膜分离设备运行数小时后就会在膜上形成硅垢，造成硅堵。无论是超滤膜还是反渗透膜，一旦形成硅堵，就现有技术手段是无法清洗的，只能报废换新膜，因此单纯的膜分离浓缩方式从根本上讲是不可行的。即使在膜分离前通过添加化学除硅药剂进行絮凝沉淀，也无法充分去除废水中的可溶性硅，再加上化学除硅药剂成本高，企业无法承担高昂的运行费用，至今，国内外没有一家生产企业真正实现白炭黑废水处理“零”排放。

由上可知，如何提供一种低成本的沉淀白炭黑废水的处理方法，实现沉淀白炭黑废水处理“零”排放，是目前亟待解决的技术问题。

发明内容