鈦白粉含鹽廢水治理工藝

　　國家“十二五”規(guī)劃明確提出建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會，尤其對化工、電力及鋼鐵等高耗水行業(yè)和大型排污企業(yè)，國家對其節(jié)水減排工作提出更為嚴(yán)格的要求。氯化法鈦白粉生產(chǎn)工藝中，表面處理后的濾餅在壓榨和洗滌的過程產(chǎn)生大量的工業(yè)廢水，廢水量波動較大，廢水的主要成分是Cl^-、SO₄^2-及TiO2廢水中Cl^-、SO₄^2-濃度及TiO2顆粒含量波動較大，這給廢水的后處理和排放帶來了很大的困難，尤其是廢水的排放不僅導(dǎo)致嚴(yán)重的環(huán)境污染，還帶走了一些二氧化鈦產(chǎn)品，降低了二氧化鈦的回收率。因此，對這些含鹽廢水進行處理、凈化、回收二氧化鈦顆粒，具有重要的經(jīng)濟和社會效益。

　　本文研究了廢水處理的各種工藝，并對比、分析了各種廢水工藝的優(yōu)缺點，為鈦白粉生產(chǎn)業(yè)含鹽廢水治理提供了理論基礎(chǔ)和參考依據(jù)。

　　一、氯化法鈦白粉基料表面改性生產(chǎn)工藝

　　氯化法工藝生產(chǎn)的二氧化鈦基料經(jīng)中和降低黏度后導(dǎo)入砂磨機進行研磨分級，粒徑達到要求后導(dǎo)入表面處理工序進行表面處理。為保證產(chǎn)品的質(zhì)量，表面處理后對二氧化鈦產(chǎn)品進行壓濾和洗滌，操作過程包括過濾、洗滌、壓榨、吹干、卸料等五個階段，濾餅通過后續(xù)的干燥、汽流粉碎工藝?yán)^續(xù)處理得到二氧化鈦成品，廢水進入廢水處理工藝進行處理。

　　二、鈦白粉生產(chǎn)含鹽廢水的特點

　　鈦白粉表面處理生產(chǎn)過程中加入了硫酸、硅酸鈉、硫酸鋁等化學(xué)物質(zhì)，因此廢水的主要成分為Cl^-、SO₄^2-及TiO2，廢水的成分受到工藝、設(shè)備、人員操作的影響而呈現(xiàn)一定變化的區(qū)間值，但從總體上來看，含鹽廢水的水質(zhì)、水量相對穩(wěn)定。

　　三、含鹽廢水處理技術(shù)

　　1、膜處理技術(shù)

　　膜分離技術(shù)是利用膜的選擇透過性來實現(xiàn)對混合物的分離。按照分離功能不同可分為微濾(MF)、超濾(UF)、納濾(NF)和反滲透(RO)，其中，MF、UF通常作為NF和RO的預(yù)處理單元。某公司采用二級RO技術(shù)對氯化法鈦白粉含鹽廢水進行處理，產(chǎn)生的回用水水質(zhì)達到《循環(huán)冷卻水用再生水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》HG/T3923-2007水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。

　　膜處理技術(shù)由于具有較好的選擇性、無污染、操作簡單、維修方便、結(jié)構(gòu)使用、無相態(tài)變化等優(yōu)點，近年來成為含鹽廢水處理的研究和運用熱點。但膜處理工藝成本較高、膜組件易被污染而降低廢水處理效果極大的限制了膜分離技術(shù)在廢水處理中的應(yīng)用。若能夠研發(fā)出成本低、能夠抗污染、自清潔的膜材料，或使用“膜+蒸發(fā)”改良工藝必將是膜分離技術(shù)在廢水領(lǐng)域得到更多的應(yīng)用。

　　2、多效蒸發(fā)技術(shù)

　　蒸發(fā)法是加熱使溶液的溶劑汽化，溶質(zhì)留在未蒸發(fā)的溶劑中，而蒸汽收集后進行冷凝，冷凝液中含有濃度極低的不揮發(fā)溶質(zhì)，使廢水得以凈化。蒸發(fā)操作的目的是溶質(zhì)和溶劑的分離，但其實質(zhì)是熱量更換與傳遞。依據(jù)二次蒸汽和溶液的流向，多效蒸發(fā)的流程可分為:并流流程，逆流流程，錯流流程。蒸發(fā)根據(jù)級數(shù)可分為單效和多效，單效蒸發(fā)是利用生蒸汽提供熱量將蒸出的蒸汽即二次蒸汽直接冷凝，不利用其冷凝熱，利用前一效二次蒸汽作為下一蒸發(fā)器的加熱介質(zhì)，充分利用熱能，節(jié)約生蒸汽，多效蒸發(fā)中后效的溶液沸點與壓強必須低于前效。

　　這是一項比較通用、成熟可靠的蒸發(fā)技術(shù)，結(jié)合不同形式的蒸發(fā)器，其可以把物料提濃到60%以上的濃度，也可以直接蒸發(fā)至過飽和及結(jié)晶。多效蒸發(fā)對水質(zhì)的要求比較高，否則會導(dǎo)致系統(tǒng)的頻繁堵塞，降低處理能力，影響生產(chǎn)開展。該技術(shù)使用的主要能耗在生蒸汽上：如四效蒸發(fā)器蒸發(fā)一噸水，需要生蒸汽量在250～350kg;三效蒸發(fā)器蒸發(fā)一噸水，需要生蒸汽量在350~450kg。技術(shù)的能耗主要與系統(tǒng)操作人員技術(shù)水平密切有關(guān)，不當(dāng)?shù)牟僮魅菀讓?dǎo)致整個系統(tǒng)達不到設(shè)計指標(biāo)。另外，從人員配置方面考慮，多效蒸發(fā)裝置需要的操作崗位人員多，生產(chǎn)管理成本較高。

　　3、MVR蒸發(fā)技術(shù)

　　機械壓縮式熱泵蒸發(fā)技術(shù)(簡稱MVR)，是一種新型高效蒸發(fā)技術(shù)，其原理是引入蒸汽壓縮機或壓縮風(fēng)機，回收利用二次蒸汽的大量潛熱。MVR蒸發(fā)技術(shù)不依靠效間的溫差來實現(xiàn)蒸汽多次利用，而是利用壓縮機提高二次蒸汽溫度，并把升溫后的二次蒸汽作為蒸發(fā)熱源，從而減少對界外生蒸汽的需求，只需耗一定電能。是國家重點推廣的節(jié)能環(huán)保技術(shù)之一，被廣泛用于食品、制藥領(lǐng)域蒸發(fā)濃縮處理。近年來，隨著國家環(huán)保產(chǎn)業(yè)政策日益嚴(yán)格，含鹽廢水減量化處理，甚至零排放已成為必然趨勢。MVR作為一種節(jié)能高效蒸發(fā)處理技術(shù)，具有廣闊的應(yīng)用空間和發(fā)展前景。MVR系統(tǒng)主要能耗在于壓縮機的電耗，通常蒸發(fā)一噸水需要生蒸汽在30~78kg，電耗在30~55KW(壓縮機電耗)。目前，MVR蒸發(fā)技術(shù)的裝置水平主要與壓縮機廠家設(shè)計思路及裝備制造水平密切相關(guān)：節(jié)能的壓縮機對于廢水水量和水質(zhì)要求較嚴(yán)格，不能在偏離設(shè)計指標(biāo)的工況下運行，而能耗稍高的壓縮機會犧牲一些效率來提高壓縮機在惡劣工況下的穩(wěn)定性。

　　4、電滲析技術(shù)

　　電滲析技術(shù)是20世紀(jì)50年代發(fā)展起來的一種新技術(shù)，最初用于海水淡化，現(xiàn)在廣泛用于化工、輕工、冶金、造紙、醫(yī)藥工業(yè)，尤以制備純水和在環(huán)境保護中處理三廢最受重視，例如用于酸堿回收、電鍍廢液處理以及從工業(yè)廢水中回收有用物質(zhì)等。由于電滲析技術(shù)使用的膜為離子交換膜，對鐵離子、BOD、COD等雜質(zhì)很敏感。

　　目前，在工程實際運行中面臨這樣一些情況：

　　(1)綜合投資費用較大，操作運行能耗較大(通常在17~20kWh/m3)，使用壽命較短(通常更換周期不超過3年);

　　(2)溶液預(yù)處理不充分，膜容易中毒失效;

　　(3)通過該技術(shù)只能把物料提濃到13%的含鹽量，缺乏在更高含鹽量體系中的成功運行工程業(yè)績。

　　四、結(jié)語

　　鈦白粉行業(yè)作為新興的行業(yè)，我國的經(jīng)濟發(fā)展離不開鈦白粉的穩(wěn)定發(fā)展，但在鈦白粉快速發(fā)展的同時也排放了大量的含鹽廢水，這既給水環(huán)境安全造成了極大的危害同時也加劇了我國水資源形勢的日益緊張，隨著人們環(huán)保意識增強，含鹽廢水的處理越來越受到重視。廢水處理作為盡管已有許多工藝被實驗證明能有效地解決環(huán)境污染問題，但并不是所有的工藝都能經(jīng)濟地進行氯化法鈦白生產(chǎn)廢水治理工程實踐，因此在進行廢水處理的過程中需要結(jié)合水質(zhì)、當(dāng)?shù)卣叩扔行У剡x擇經(jīng)濟可行的廢水治理措施。本文通過對含鹽廢水處理技術(shù)的對比分析，為我國鈦白粉生產(chǎn)行業(yè)含鹽廢水治理提供理論基礎(chǔ)和參考。(來源：云南冶金新立鈦業(yè)有限公司)