硫酸法生产钛白粉排放酸性废水的处理系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及工业生产中废水治理的技术领域，具体是涉及一种硫酸法生产钛 白粉排放酸性废水的处理系统。
【背景技术】
[0002] 钛白粉学名二氧化钛（Ti02)，相对分子质量79. 88,是一种白色无机颜料，具有无 毒、最佳的不透明性、最佳白度和光亮度，并且其化学性能稳定，具有高折射率和理想的粒 度分布，是当前世界上最佳、最常用且性能非常优异的颜料之一，广泛应用于涂料、塑料、造 纸、油墨、色浆、橡胶等领域。在当今世界最重要的无机化合物中钛白粉占居第三位，仅次于 氨和磷酸。
[0003] 自2000年以来，我国钛白粉行业发展迅速，根据国家化工行业生产力促进中心钛 白分中心数据提供，我国是世界主要的钛白粉生产国，现有钛白粉生产企业共计46家法人 企业（57家工厂），2013年产量达到286万吨，居世界之首。
[0004] 钛白粉生产工艺可以分为硫酸法和氯化法，硫酸法生产工艺技术简单，拥有较好 的产业基础，加上我国大部分钛矿资源具有酸溶性高的特点，决定了国内诸多企业钛白粉 生产在相当长的时期内仍将以硫酸法为主。
[0005] 硫酸法钛白粉生产车间的排水汇集了酸解、沉淀、水解、漂洗、盐处理等各主要工 序的所有酸性废水。硫酸法每产1吨钛白粉，需消耗钛铁矿2~3吨，硫酸3. 5~4. 5吨， 大约副产20%的废硫酸（其中含有硫酸亚铁、偏钛酸和其它金属离子硫酸盐等）5~7吨， 以及约20~100吨2%~6%的酸性废水，除部分浓废酸可返回使用外，其余废酸和废水都 只能处理后排放，这是硫酸法钛白粉生产工艺中最主要的污染物。
[0006] 针对硫酸法生产钛白粉排放的酸性废水的治理，目前主要是利用石灰浆、电石渣 或方解石中和，再经曝气氧化、过滤后，直接排放。每生产1吨钛白粉将产生20~100吨含 硫酸2 %~6 %的酸性废水，需用4吨石灰中和。而中和后水中含有钙离子，不能在生产中直 接回收使用。石灰中和后产生的废渣（红钛石膏）含有大量的铁离子，呈现红褐色，多数采 取填埋，少量用于水泥行业，由于含水量高不能有效利用，综合处理消耗成本在600~1200 元/吨。这种方法不仅处理难度大、成本高、消耗大量的碱（石灰、电石渣）等，而且还需要 面临对同时产生的大量红钛石膏渣废料的处理难题。另一方面，这种石灰浆中和法处理仅 仅是将废水中的酸中和后再排放而不能直接回用，水资源极大浪费的同时，也导致钛白粉 的生产成本居高不下。
[0007] 为实现硫酸法生产钛白粉排放的酸性废水的治理，业内也在探索采用高温浓缩处 理回收硫酸工艺，但废水中的金属离子在浓缩过程中随着浓度的增大会富集并结胶，对设 备结垢堵塞，而废水浓缩成为稀硫酸，除了能耗高而且对设备腐蚀严重，设备投资大，增加 生产企业负担，最终也未能在生产企业中得到很好应用。
[0008][0009] 所以，针对硫酸法生产钛白粉排放的酸性废水，探索、研发更有效的浓缩分离技术 和系统，实现综合治理，改变行业目前的治理环境，对于节水减排，保护环境和促进钛白粉 行业的健康发展，都具有显著的意义。 【实用新型内容】
[0010] 本实用新型为解决上述的技术问题，提供一种硫酸法生产钛白粉排放酸性废水的 处理系统，针对排放酸性废水的特点采用至少四级膜处理装置并按照设定的处理工艺进行 排布设计，不仅实现对排放废水的最大化利用，而且也利于产业化实施。
[0011] 本实用新型提出了一种硫酸法生产钛白粉排放酸性废水的处理系统，该系统至少 包括一级膜处理装置、二级膜处理装置、三级膜处理装置、四级膜处理装置；
[0012] 其中，所述一级膜处理装置的进水口与待处理水源连通，其滤过水出口与三级膜 处理装置的进水口连通，其截留水出口与二级膜处理装置的进水口连通；
[0013] 所述二级膜处理装置的滤过水出口连通至所述待处理水源与一级膜处理装置进 水口之间的管路上，其截留水出口连通至污水排放装置；
[0014] 所述三级膜处理装置的截留水的排放口连通至酸水收集机构，其滤过水出口连通 至四级膜处理装置的进水口；
[0015] 所述四级膜处理装置的滤过水出口连接至回用水储存机构，其截流水排放口连通 至所述一级膜处理装置滤过水出口与三级膜处理装置进水口之间的连通管路上。
[0016] 根据本实用新型的实施例，还包括串接于所述一级膜处理装置的进水口与待处理 水源之间的预处理装置，所述预处理装置为能使进入的待处理水被混合并去除悬浮物的装 置。
[0017] 进一步地，所述预处理装置中还设有截留分子量范围为300~500000道尔顿的膜 过滤机构。
[0018] 根据本实用新型的实施例，所述一级膜处理装置和二级膜处理装置中设有耐重金 属的膜组件；所述三级膜处理装置和四级膜处理装置中设有耐酸膜组件。
[0019] 本实用新型的处理系统的工作流程为，钛白粉生产中排放的酸性废水（酸浓度 2~6% )经必要的过滤除杂等预处理后，先进入一级膜处理装置，有效截留来水中的金属 物（尤其是重金属离子），通过一级膜处理将钛白粉稀酸废水中的金属离子进行浓缩分离， 产出带金属离子的截流水和不带金属离子的滤过水（称初滤酸水），该初滤酸水仍然是含 酸2~6%的酸性废水，但其中的金属物已经被截留滤除，初滤酸水量可达到来水量（总处 理量）的80%。
[0020] 由一级膜处理后产出的截流水进入二级膜处理装置进行分离浓缩，将一级膜分离 出来20%量的含金属离子硫酸水浓缩分离出硫酸浓度在2~6%含金属离子和不含金属离 子的稀硫酸水，不含金属离子的稀硫酸水返回前段工序处理，含金属离子的酸性废水在提 取有效资源后中和排放，排放量约占装置处理水量的6%。
[0021] 经过一级膜处理后的初滤酸水被送入三级膜处理装置，实现分离干净的硫酸再利 用：一级膜分离出来的不含金属离子的初滤酸水通过该三级膜处理装置，能有效地分离出 微酸净水和浓缩后浓度> 13%硫酸水，其中浓缩后浓度> 13%硫酸水的量占装置总处理 水量的大约30~35%。
[0022] 三级膜处理装置分离出的滤过水被送入四级膜处理装置，经再次膜处理能实现干 净的水回用，产出的可回用净水基本不含金属离子，可回用的净水量占总排放的酸性废水 量的61 %以上。由于酸中的金属离子被分离，不含金属离子的浓缩酸水将在后阶段的浓缩 中被充分利用。分离出来的净水（pH值在1.4~2)，可全部回用于钛白粉的前段生产，废酸 的利用免除了石灰中和。可以看到，引入本实用新型的上述处理系统，能够更推进了钛白粉 行业从产品制造到排放治理的产业化发展。
[0023] 本实用新型中，除非有特别定义，对于每一级膜处理装置和工序说明中的"来水"， 均指从进水口送入该级膜处理工序的待处理水，"滤过水"指经该级膜处理工序的膜组件透 过而排出的水，"截留水"则指被该级膜组件截留的水（例如富集了金属物的水、浓缩的酸 水）；本实用新型所记载的酸浓度或酸含量均为"重量％ "。
[0024] 钛白粉行业作为用水大户，本实用新型方案的产业化应用，除了能对排放的酸性 废水中的金属离子进行高效分离、能进行硫酸浓缩回收，还能实现排放废水的61%以上被 回用，减少石灰用量94%，减少钛石膏排放94%，真正意义上实现了节水减排，并且也利于 企业的实施，对于改变行业的排放治理环境、进而推动行业发展，都具有显著的经济意义和 社会意义。
【附图说明】
[0025] 图1是本实用新型中硫酸法生产钛白粉排放酸性废水的处理系统实施例的结构 示意图；
[0026] 图中：P、排放的酸性废水，F、废水，N、浓缩硫酸水，J、净水。
[0027] 图2是本实用新型中硫酸法生产钛白粉排放酸性废水的处理系统的具体实施例 的示意图。
【具体实施方式】
[0028] 下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细的描述。
[0029] 图1所示为硫酸法生产钛白粉排放酸性废水的处理系统实施例的结构示意图，包 括了预处理装置210、一级膜处理装置220、二级膜处理装置240、三级膜处理装置230、四级 膜处理装置250,具体地：
[0030] 来自钛白粉生产线的待处理的排放酸性废水P的水源连通预处理装置210,预处 理装置210的出水口连通一级膜处理装置220的进水口，一级膜处理装置220滤过水出口 与三级膜处理装置230的进水口连通，截留水出口与二级膜处理装置240的进水口连通；二 级膜处理装置240的滤过水出口连通至预处理装置210的进水口，截留水出口连通至废水 F排放装置（图中未示）；三级膜处理装置230的截留水（浓缩酸水N)的排放口与酸水收 集机构连通（图中未示），滤过水出口连通四级膜处理装置250的进水口；四级膜处理装置 250的滤过水（可回用的净水J)至回用水储存机构（图中未示），四级膜处理装置250的 截流水通过管路连通至三级膜处理装置230的进水口。
[0031] 由于钛白粉的企业生产线不同时段排放的废水浓度存在差异、水温可高达45°C~ 65°C之间，同时水面上会漂浮大小不一的悬浮物，所以本实施例的处理系统在一级膜处理 装置与废水来水之间设置有预处理装置210,对进入膜处理装置的酸性废水进行必要的处 理，包括混合来水及去除水中悬浮物，采用水处理领域常用的的处理装置，更优选地方案 是，该预处理装置210同时还设有截留分子量范围为300~500000道尔顿的膜过滤机构， 可以是超滤机构。
[0032] 采用本实施例的处理系统，生产中各时段排放的不同浓度废水通过预处理装置 210被汇合并均质，散去一部分热量。在预处