[发明专利]一种沉淀法工艺生产白炭黑过程中产生废水的处理方法

说明书

本发明公开了一种沉淀法工艺生产白炭黑过程中产生废水的处理方法，包括将废水通入预处理系统，随后进入超滤系统；出水进入均相膜电渗析系统，得到浓水产物和淡水产物；浓水产物进入树脂处理装置，出水随后通入双极膜电渗析系统，反应后得到酸溶液、碱溶液和未反应的盐溶液；淡水产物进入二级反渗透处理系统，经二级反渗透处理系统处理后的产水能作为生产用水实现循环利用。使用本发明的方法在白炭黑废水处理过程中，全工艺段几乎无废水废物的排放，废水最终以水、酸或碱的形式回收利用，预处理过程中产生的少量固废可回收硅或按一般固废处理，方法简单，绿色环保，具有良好的工业应用前景。

技术领域

本发明属于废水处理方法领域，具体为一种沉淀法工艺生产白炭黑过程中产生废水的处理方法。

背景技术

白炭黑，又称水合二氧化硅(SiO₂·nH₂O)，是一种白色无定型多孔物质，具有粒子细、比表面积大，多孔等优点，被广泛用于橡胶工业的补强和改性。目前，传统的白炭黑生产方法分为沉淀法和气相法，沉淀法具有设备简单、投资小、成本低等优点，因而被我国大多数白炭黑生产厂家所采用。

国内主流的硫酸沉淀法采用硫酸酸化水玻璃，形成硅酸，再经过分离制得沉淀二氧化硅，白炭黑生产过程中，用水及排水量巨大，因此也形成了大量的硫酸钠工业废水，其浓度高达1～5％；同时由于板框回收白炭黑滤饼的渗漏过程，含有一定量的悬浮二氧化硅颗粒，一定难度上增加了废水处理难度。

传统的白炭黑废水处理方法通过混凝剂与助凝剂沉淀后排放，但大量含盐废水仍会排放至水体中，由于受到废水盐排放限制，现有的白炭黑废水处理多为零排放模式。

最常见的零排放为膜分离+蒸发结晶工艺，CN103482809A公开了一种白炭黑废水处理方法，白炭黑废水经预处理后，透析液经一级纳滤浓缩，淡水依次通过一级反渗透、二级纳滤和二级反渗透，获得硫酸钠浓溶液，浓溶液再进入蒸发器蒸发浓缩，回收硫酸钠，而出系统产水可直接回收利用，回收硫酸钠纯度高达98％以上。但该方式能耗高，除蒸发能耗外，将二次蒸汽冷凝也需耗费大量冷却水；此外设备易结垢，白炭黑废水中含有大量SO₄^2-，废水在蒸发浓缩过程中，易发生结垢现象，造成传热系数下降及沸点的升高，并堵塞换热器，并腐蚀设备。

此外还存在膜分离+冷冻结晶法，专利103809037A公开了一种沉淀法白炭黑资源化方法，将白炭黑生产废水经过管式膜过滤，所得淡水经过纳滤浓缩脱盐，纳滤浓水经低温结晶成硫酸钠固体。该方式存在结晶器换热面易产生晶垢，造成传热效率下降，增加能耗；式冷冻法所需传热面积较大及机械制冷，噪音大，所需能耗高等缺点。

白炭黑废水资源化方式配合蒸发与冷冻结晶产生的硫酸钠固体现多存在销路不佳的状况，若排放则会产生大量的固体废弃物，且配合单纯的膜法使用会降低膜寿命。因此，探究出一条经济、高效、绿色的工艺改进白炭黑生产废水零排放方式，将低价值无机盐向高价值酸、碱的转化，真正达到废水的资源化利用十分有必要性。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中废水资源化程度不足的缺陷，并提供一种沉淀法工艺生产白炭黑过程中产生废水的处理方法，该方法具有回收效率高和绿色环保的效果。

为实现上述目的，本发明采用如下技术：

一种沉淀法工艺生产白炭黑过程中产生废水的处理方法，其具体如下：

S1：将经板框压滤后的待处理废水通入预处理系统，以去除废水中的二氧化硅、有机物和大分子悬浮杂质；出水随后进入超滤系统，以进一步去除废水中的悬浮杂质；

S2：经所述超滤系统处理后的出水进入均相膜电渗析系统，得到浓水产物和淡水产物，以实现废水的提浓及初步除盐淡化处理；