[發(fā)明專利]一種硅膠廢水的零排放和資源化處理工藝和硅膠廢水處理系統(tǒng)

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• 申請日: 2019-08-12
• 公開（公告）號: CN110407361A
• 公開（公告）日: 2019-11-05
• 發(fā)明（設計）人: 唐炳軍;譚秀訓;王劍波
• 申請（專利權）人: 濟南上華科技有限公司
• 主分類號: C02F9/04
• 分類號: C02F9/04;C02F101/10
• 代理公司: 濟南泉城專利商標事務所 37218
• 代理人: 張貴賓

本發(fā)明涉及一種硅膠廢水的零排放和資源化處理工藝和硅膠廢水處理系統(tǒng)，包括以下步驟：雜質濃縮、產水回收，絮凝沉淀、循環(huán)過濾，硫酸鈉濃縮、冷卻結晶和回收硫酸鈉固體，利用一級碟管式納濾膜組的過濾可將產水去除了99％以上的硫酸根，同時也去除了鈣鎂離子和部分二氧化硅，使產水滿足硅膠酸洗工藝用水要求，一級碟管式納濾膜組的濃水進入反應沉淀池，通過加入絮凝劑將濃水中二氧化硅結晶沉淀，再進入二級碟管式納濾膜組后將濃水濃縮，并通過升溫、降溫進一步濃縮使硫酸鈉在結晶池結晶析出，去除處理系統(tǒng)中硫酸鈉。本發(fā)明解決了現(xiàn)有硅膠廢水處理工藝效率低、成本高和效果差的問題，實現(xiàn)硅膠廢水零排放和資源回收利用。

技術領域

本發(fā)明涉及廢水處理技術領域，具體涉及一種硅膠廢水的零排放和資源化處理工藝和硅膠廢水處理系統(tǒng)。

背景技術

中國每年生產24萬噸(2018年數(shù)據(jù))硅膠，按目前硅膠行業(yè)資源消耗和排污條件要求，每噸產品耗水量15噸，同時產生廢水12噸，每年要產生近300萬噸廢水。

生產硅膠的主要原料是硅酸鈉(俗稱水玻璃、泡花堿)，它是由硅石化學加工而得。即石英礦粉與純堿在1100～1350℃的高溫下焙燒生成的熔融物，用水浸取得到無色透明的粘稠液體。硅膠的生產方法主要是硫酸法，即將硅酸鈉和硫酸反應而得。

硅膠生產主要工藝包括：制膠、老化、酸泡水洗、干燥等過程。

硅膠廢水主要來源于硅膠酸泡水洗環(huán)節(jié)，廢水酸度高，pH值在2-3左右，其中含有大量的硫酸鹽和硅酸鹽，硫酸鈉含量最高可達到4％，另外還含有少量氯離子、鈣離子及鎂離子。硅膠廢水具有酸度高，含鹽量高，含硅高，難處理的特點。

現(xiàn)有硅膠酸洗廢水處理工藝一般是先用生石灰調節(jié)pH，然后加入絮凝劑，如聚合氯化鋁、聚合氯化鐵、聚丙烯酰胺等，使含硅廢水絮凝沉淀，然后進行壓濾，將固液分離。這種處理工藝會產生大量的固廢，并且在廢水中引入大量的鈣、鎂雜質，為后續(xù)處理增加了過多的負擔，存在效率低、成本高、處理效果差等問題。

也有硅膠廢水處理工藝采用調節(jié)pH+多級沉淀反應，然后用膜技術濃縮，再用MVR蒸發(fā)結晶。這種工藝技術，也是添加大量藥劑，產生大量的固廢，而且蒸發(fā)結晶法投資巨大，運行費用極高，難以推廣實施。

總結現(xiàn)有的處理方式，僅僅把硅膠廢水當做普通廢水處理，沒有很好結合水質特點。其次，在按回用標準設計處理工藝時，也沒有認真結合硅膠生產工藝用水要求，存在過度處理的現(xiàn)象。另外，從資源利用角度看，忽略了硫酸鈉的回收利用價值。

其實處理后水質標準，若回用于洗膠工藝，就不能沿用常規(guī)指標衡量。洗膠是硅膠生產中不可少的工藝過程，是為了將粒狀凝膠所形成的Na₂SO₄洗掉，將各陰陽離子(主要為H⁺，Na⁺，SO₄^2-與SiO₃^2-等)控制到工藝要求范圍內。因此，若要產水水質達到回用水(洗膠工藝)要求，則主要應考慮去除硫酸鈉，并達到回收利用。

根據(jù)硫酸鈉溶解度隨溫度變化的特點，用降低飽和溶液溫度來結晶的方法，比蒸發(fā)結晶工藝更可行，設備投資少，運行成本低。硫酸鈉可溶于水，但其溶解度隨溫度變化而不同：在0～10℃時，其溶解度5～9％，在30～40℃時，溶解度41～49％。因此，可以設法在30℃以上時，將溶液中硫酸鈉濃縮到高濃度，如30％以上，然后降低溫度到10℃以下，使硫酸鈉飽和結晶，分離出來。

采用納濾(NF)膜技術濃縮是比較經(jīng)濟有效的方法。納濾(NF)技術被稱作“疏松反滲透膜”，對二價和高價離子的截留率明顯高于單價離子，其對硫酸根脫除率達到99％以上，工作壓力低，水通量大。通常納濾(NF)分離需要的跨膜壓差一般為0.5-2.0MPa，比用反滲透達到同樣的滲透通量所必需施加的壓差低0.5-3.0MPa。