CN103880211B - 一种含镁高盐废水的资源化处理工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种含镁高盐废水的资源化处理工艺，包括：（1）将染料生产过程所产生的含镁离子高盐母液废水分类收集，抽滤，回收染料中间体或者染料产品；（2）调至pH值3.0～6.0，加入粉末活性炭，抽滤；（3）加入氢氧化钠，至高盐废水pH值为10.0～11.0，加入絮凝剂，絮凝沉降，离心分离；（4）在工业微波炉中自控程序升温条件下完成氢氧化镁转化为轻质氧化镁，经过粉碎、研磨制得粉状轻质氧化镁；（5）将步骤（3）得到的清液采用纳滤膜处理得到的钠盐溶液回用于生产工艺。本发明通过分散染料生产过程中产生的中间体高盐母液废水经脱COD、脱色、微波、膜处理一系列处理，对废液进行资源化利用，实现了废水零排放。

Description

一种含镁高盐废水的资源化处理工艺

技术领域

本发明属于废水利用领域，具体是涉及一种含镁高盐废水的资源化处理工艺。

背景技术

改革开放以来随着我国染料工业的不断持续快速发展，染料相关行业已成为我国的经济发展的一个支柱产业之一，同时为了适应市场对染料产品越来越高的质量要求，染料生产工艺也随之不断革新，三废处理的难度也随之增加。特别是酸、碱、无机盐等作为染料工业中必不可少的原料，各种染料及中间体生产过程中几乎都要用到无机盐以及中和反应产生的无机盐，但生产过程中无机盐基本不进入产品，造成大量的无机盐进入废母液水中，不仅增加了企业污水处理的难度，同时导致大量的资源浪费。特别在“十二五”期间，随着国家节能减排与清洁生产的不断开展，染料工业的三废处理面临着更加严峻的挑战，因此如何对高盐分母液废水进行有效处理已成为染料企业面临的新的环保难题。

目前国内的染料行业高盐母液废水治理思路主要基于直接蒸发浓缩法、工业水稀释法、生化处理法、湿式氧化法、Fenton氧化法、臭氧氧化法等。在蒸发浓缩法中，由于需要消耗大量蒸汽，剩余有机物与无机盐成为危险固废，不能彻底解决环保问题；工业水稀释法需要消耗大量的工业水，虽然可以达标排放，但不符合节能减排的基本要求，同时增加大量的排污费；生化处理法处理由于盐分较高需要消耗大量工业水，否则高盐分导致生化系统运行不稳定，而且不能保证处理效果；湿式氧化法以过氧化氢、空气等作为氧化剂在高温高压条件下对高盐COD有很好的去除效果，盐分几乎没有改变，仍然残留在水中，而且投资成本较大，设备要求较高，无法广泛普及；Fenton氧化法、臭氧氧化法与湿式氧化法效果基本一样，同样不能解决盐分的问题。有些厂家采用以上两种方法的结合，取得了一定的效果。例如公开号为CN103588307A的专利文献公开了一种处理染料废水的方法，包括设置微生物电化学耦合系统，微生物电化学耦合系统是将微生物燃料电池与微生物电解池耦合；然后将待处理染料废水装入微生物电解池的阴极室进行降解。但是，该方法需要复杂的设备，处理成本较高。

面对日益严峻的环保压力，如何能有效减少三废污染物的排放成为当前染料行业亟需解决的一大难题。染料行业需要改变目前以“末端”处理为主的治理方式，在生产工艺的各个环节中不断技术革新，调整产品结构，从源头上实施节能减排，控制并不断减少排放总量。同时将处理技术转向资源化处理方向，最终使整个工艺达到清洁生产的目标。

发明内容

本发明提供了一种含镁高盐废水的资源化处理工艺，通过将含有氯化镁与氯化钠的接近中性中间体高盐母液废水制备成轻质氧化镁与氯化钠溶液等副产物，同时将离心过程中的清液通过膜分离技术处理后可以直接回用于生产工艺进行资源化利用，从而达到废水资源化再利用与零排放的目的。

一种含镁高盐废水的资源化处理工艺，包括如下步骤：

（1）收集和预处理：将染料生产过程所产生的含镁离子高盐母液废水进行分类收集，并分别进行抽滤预处理，回收部分流失的染料中间体或者染料产品；

（2）脱色处理：向步骤（1）抽滤预处理后的高盐废水中加入酸，调至高盐废水pH值3.0～6.0，加入粉末活性炭，并搅拌均匀后抽滤，粉末活性炭再生后循环利用；

（3）氢氧化镁分离：将步骤（2）处理过的高盐废水在搅拌条件下连续加入氢氧化钠，直至高盐废水pH值稳定在10.0～11.0为止，加入絮凝剂进行絮凝沉降，沉降后沉降物进入离心分离；

（4）制备轻质氧化镁：将步骤（3）离心得到的氢氧化镁在工业微波炉中自控程序升温条件下完成氢氧化镁转化为轻质氧化镁，经过粉碎、研磨制得粉状轻质氧化镁；

（5）膜处理：将步骤（3）沉降和离心处理得到的清液采用纳滤膜处理，经过分离处理得到质量百分比为20%～30%钠盐溶液，作为底水回用于染料或者染料中间体的生产工艺。

步骤（1）中，将染料生产过程所产生的含镁离子高盐母液废水进行分类收集时，一般按照同种染料或者染料中间体进行分类收集，以便于染料和染料中间体的回收利用。收集得到的高盐母液废水中镁离子的含量根据染料工艺不同而有所变化，均适于本发明的方法进行处理，作为优选，所述的高盐母液废水中镁离子的质量百分比含量为10～70%，进一步优选为10～30%。

步骤（1）中，所述的含镁离子高盐母液废水优选为采用氧化镁作为缚酸剂制备N,N-二乙基-3-乙酰氨基苯胺过程中产生的废水；也可采用其他以氢氧化镁、氧化镁、碳酸镁为缚酸剂的染料或者染料中间体的母液水或者洗涤水等。

步骤（2）中，采用的酸可为盐酸、硫酸等。也可采用染料制备过程回收的废硫酸、废盐酸等。粉末活性炭（英文名称：Powdered ActivatedCarbon，PAC），具有良好的吸附性能，化学稳定性好，可耐强酸强碱，能经受水浸、高温。比表面积高达1000～1500平方米/克，属于多孔性的疏水性吸附剂。实验证明，在偏酸性的条件下，粉末活性炭的吸附能力更好。作为优选，调至高盐废水pH值5.0～6.0。粉末活性炭的加入量可根据实际需要确定，作为优选，以高盐废水总质量计，所述的粉末活性炭的加入量为0.8%～1.2%。进一步优选为1%。PAC物化再生处理可采用现有技术。

步骤（3）中，加入片碱（氢氧化钠）过程中，一般通过在线pH计监控，保证反应终点为pH值10.0～11.0。反应完成后，加入絮凝剂，絮凝剂可选择PAM（聚丙烯酰胺），作为进一步优选，所述的絮凝剂可选择阴离子型聚丙烯酰胺APAM（分子量在1800～2000万）、阳离子型聚丙烯酰胺CPAM（分子量在1000万）、两性离子型聚丙烯酰胺Am-PAM。高盐废水中，所述的絮凝剂一般采用水溶液的形式加入，絮凝剂水溶液中絮凝剂的质量百分比浓度为0.1%～0.2%；以高盐废水的总质量计，所述的絮凝剂的加入量为0.1%～2%，进一步优选为0.1%～0.5%。实验证明，采用上述组成的絮凝剂时，对高盐废水中氢氧化镁的絮凝效果较好。

另外，步骤（3）中，为保证絮凝效果，作为优选，加入絮凝剂过程中连续搅拌，絮凝剂加入完成后，再搅拌15～30min，转速控制为30r/min～45r/min，然后再静置沉降4～6h，然后再进行离心操作。

步骤（3）中，絮凝完成后，一般采用卧式沉降分离式离心机进行分离作业，为提高离心处理效率并保证清液的澄清度，作为优选，离心机转速为2000～3500r/min；且单台离心机处理浓缩液量为1.0～1.5t/h。离心分离后得到的氢氧化镁的含固量为30%～45%。

步骤（4）中，轻质氧化镁为白色轻质疏松无定型粉末，无臭无味，无毒，轻质氧化镁所占体积约为重质氧化镁的三倍左右，价值相对较高，为得到质量较高的轻质氧化镁，本发明采用利用工业微波炉处理氢氧化镁。实验证明，温度的控制对轻质氧化镁的质量影响较大，作为优选，所述的工业微波炉中自控程序升温条件为：程序自控最高温度为470～490℃，进一步优选为480℃，烘干时间45min～2h，采取程序式升温方式，升温频率为10～15℃/min。反应完成后得到轻质氧化镁，粉碎机碎、研磨得到堆积密度为0.1～0.3g/mL、粒径为不大于2μm的轻质氧化镁。制备得到的轻质氧化镁可直接回用至染料或者染料中间体制备过程中，也可以作为产品销售，提高企业的效益。

纳滤膜是允许溶剂分子或某些低分子量溶质或低价离子透过的一种功能性的半透膜，对单价阴离子盐溶液的脱盐低于高价阴离子盐溶液。步骤（5）中，采用膜处理后，残留的有机物和其他杂质被过滤，得到的是纯度很高的钠盐溶液，一般为氯化钠的水溶液。氯化钠的水溶液对染料制备几乎没有影响，所以可以直接回用做底水使用。

膜处理：将步骤（3）沉降和离心处理得到的清液采用纳滤膜处理，经过分离处理得到质量百分比为20%～30%钠盐溶液，作为底水回用于染料或者染料中间体的生产工艺。

本发明所述的新型工艺处理方法，其优越性主要体现在：本发明通过分散染料生产过程中产生的中间体高盐母液废水经调pH值、脱COD、脱色一系列预处理，对废液进行资源化利用，变废为宝，摒弃了传统蒸发浓缩或高级氧化处理不够彻底的方法；同时本工艺中采用高效节能的微波一体化设备，把废水中的氢氧化镁做成轻质氧化镁，为中间体生产大大节约生产成本；同时此外通过高效节能的膜处理，可以直接回用于生产车间，实现了废水资源化处理目的，同时也大大降低企业环保面临的巨大压力。

附图说明

图1为本发明的含镁高盐废水的资源化处理工艺的流程图。

具体实施方式

实施例1：

收集生产N,N-二乙基-3-乙酰氨基苯胺的高盐母液（镁离子的质量百分比含量约为10%），连续泵入抽滤装置，经抽滤后回收母液中的染料中间体产品，抽滤得到的清液用废硫酸调节pH至5.0～6.0，通过添加总处理水量质量的1%的PAC，连续搅拌30min，静止4h，抽滤得到无色的中间体高盐母液，化验分析色度小于5倍，饱和PAC进行再生处理后循环利用，通过绞笼设备向无色母液中均匀加入片碱并不断搅拌，通过在线pH计控制终点pH为10.0～11.0，搅拌条件下连续加入絮凝剂PAM（阳离子聚丙烯酰胺CP-7，上海恒力水处理材料有限公司）水溶液，PAM水溶液的质量百分比浓度为0.2%，加入量为2kg/t，连续搅拌30min，转速控制为30r/min，静置沉降4h，泥斗中分离沉淀浓缩后的浆料氢氧化镁，通过螺杆泵泵入卧式沉降式离心机（离心速度为2000r/min，单台离心机处理浓缩液量为1.0t/h），分离得到含固量为30%的固体氢氧化镁，固体氢氧化镁通过高效节能的微波一体化处理设备，自控最高温度480℃，加热速度为10℃/min，氢氧化镁转化为氧化镁成后粉碎、研磨得到积密度为0.1g/mL、粒径为不大于2μm的粉末轻质氧化镁，可以直接回用于原有中间体生产工艺。离心得到的清液通过高效节能的膜处理（采用济南海德能科技有限公司的HNF-8040系列卷式纳滤膜），得到20%的氯化钠溶液可以直接回用于盐析或冷冻盐水工艺，膜分离清液可以作为工业水直接回用于相关生产工艺，大大降低本工艺运行成本。

实施例2：

收集生产N,N-二乙基-3-乙酰氨基苯胺的高盐母液（镁离子的质量百分比含量约为15%），连续泵入抽滤装置，经抽滤后回收母液中的染料中间体产品，抽滤得到的清液用废硫酸调节pH至5.0～6.0，通过添加总处理水量质量的1.0%的PAC，连续搅拌30min，静止4h，抽滤得到无色的中间体高盐母液，化验分析色度小于5倍，饱和PAC进行再生处理后循环利用，通过绞笼设备向无色母液中均匀加入片碱并不断搅拌，通过在线pH计控制终点pH为10.0～11.0，搅拌条件下连续加入絮凝剂PAM（阴离子型聚丙烯酰胺AP，上海恒力水处理材料有限公司）水溶液，PAM水溶液的质量百分比浓度为0.1%，加入量为1kg/t，连续搅拌30min，转速控制为40r/min，静置沉降6h，泥斗中分离沉淀浓缩后的浆料氢氧化镁，通过螺杆泵泵入卧式沉降式离心机（离心速度为2500r/min，单台离心机处理浓缩液量为1.5t/h），分离得到含固量为40%的固体氢氧化镁，固体氢氧化镁通过高效节能的微波一体化处理设备，自控最高温度490℃，加热速度为15℃/min，氢氧化镁转化为氧化镁成后粉碎、研磨得到积密度为0.2g/mL、粒径为不大于2μm的粉末轻质氧化镁，可以直接回用于原有中间体生产工艺。离心得到的清液通过高效节能的膜处理（采用济南海德能科技有限公司的HNF-8040系列卷式纳滤膜），得到30%的氯化钠溶液可以直接回用于盐析或冷冻盐水工艺，膜分离清液可以作为工业水直接回用于相关生产工艺，大大降低本工艺运行成本。

实施例3：

收集生产N,N-二乙基-3-乙酰氨基苯胺的高盐母液（镁离子的质量百分比含量约为20%），连续泵入抽滤装置，经抽滤后回收母液中的染料中间体产品，抽滤得到的清液用废硫酸调节pH至5.0～6.0，通过添加总处理水量质量的1%的PAC，连续搅拌30min，静止4h，抽滤得到无色的中间体高盐母液，化验分析色度小于5倍，饱和PAC进行再生处理后循环利用，通过绞笼设备向无色母液中均匀加入片碱并不断搅拌，通过在线pH计控制终点pH为10.0～11.0，搅拌条件下连续加入絮凝剂PAM（两性离子聚丙烯酰胺，上海恒力水处理材料有限公司）水溶液，PAM水溶液的质量百分比为0.5%，加入量为5kg/t，连续搅拌30min，转速控制为45r/min，静置沉降5h，泥斗中分离沉淀浓缩后的浆料氢氧化镁，通过螺杆泵泵入卧式沉降式离心机（离心速度为3000r/min，单台离心机处理浓缩液量为1.5t/h），分离得到含固量为25%的固体氢氧化镁，固体氢氧化镁通过高效节能的微波一体化处理设备，自控最高温度470℃，加热速度为10℃/min，氢氧化镁转化为氧化镁成后粉碎、研磨得到粒径为积密度为0.2g/mL、不大于2μm的粉末轻质氧化镁，可以直接回用于原有中间体生产工艺。离心得到的清液通过高效节能的膜处理（采用济南海德能科技有限公司的HNF-8040系列卷式纳滤膜），得到25%的氯化钠溶液可以直接回用于盐析或冷冻盐水工艺，膜分离清液可以作为工业水直接回用于相关生产工艺，大大降低本工艺运行成本。

检测例1：

按照国家标准HG/T2573-2012，对实施例1～3中回收的副产物轻质氧化镁产品进行质量分析，结果见下表1：

表1

由上表1可知，采用本发明提供的工艺方法得到的副产物氯化钠溶液与轻质氧化镁，完全满足企业对工业品使用基本指标要求，且膜分离清液可以作为工业水直接回用于原有生产工艺，符合清洁生产与循环经济的基本要求，同时通过生产轻质氧化镁也有非常可观的经济效益，做到染料工艺产生的高盐废水完全资源化利用与零排放的处理目的。

Claims (8)

1.一种含镁高盐废水的资源化处理工艺，其特征在于，包括如下步骤：

(1)收集和预处理：将染料生产过程所产生的含镁离子高盐母液废水进行分类收集，并分别进行抽滤预处理，回收部分流失的染料中间体或者染料产品；

所述的高盐母液废水中镁离子的质量百分比含量为10～30％；

(2)脱色处理：向步骤(1)抽滤预处理后的高盐废水中加入酸，调至高盐废水pH值至3.0～6.0，加入粉末活性炭，并搅拌均匀后抽滤，粉末活性炭再生后循环利用；

(3)氢氧化镁分离：将步骤(2)处理过的高盐废水在搅拌条件下连续加入氢氧化钠，直至高盐废水pH值为10.0～11.0，加入絮凝剂进行絮凝沉降，沉降后沉降物进入离心分离；

步骤(3)中，加入絮凝剂过程中连续搅拌，絮凝剂加入完成后，再搅拌15～30min，转速控制为30r/min～45r/min，然后再静置沉降4～6h，然后再进行离心操作；

步骤(3)中，絮凝完成后，采用卧式沉降分离式离心机进行分离作业，离心机转速为2000～3500r/min；且单台离心机处理浓缩液量为1.0～1.5t/h；

(4)制备轻质氧化镁：将步骤(3)离心得到的氢氧化镁在工业微波炉中自控程序升温条件下完成氢氧化镁转化为轻质氧化镁，经过粉碎、研磨制得粉状轻质氧化镁；

(5)膜处理：将步骤(3)沉降和离心处理得到的清液采用纳滤膜处理，经过分离处理得到质量百分比为20％～30％钠盐溶液，作为底水回用于染料或者染料中间体的生产工艺。

2.根据权利要求1所述的含镁高盐废水的资源化处理工艺，其特征在于，步骤(2)中，以高盐废水总质量计，所述的粉末活性炭的加入量为0.8％～1.2％。

3.根据权利要求1所述的含镁高盐废水的资源化处理工艺，其特征在于，所述的絮凝剂为阴离子型聚丙烯酰胺、阳离子型聚丙烯酰胺、两性离子型聚丙烯酰胺。

4.根据权利要求1或3所述的含镁高盐废水的资源化处理工艺，其特征在于，所述的絮凝剂采用水溶液的形式加入，絮凝剂水溶液中絮凝剂的质量百分比浓度为0.1％～0.2％。

5.根据权利要求4所述的含镁高盐废水的资源化处理工艺，其特征在于，以高盐废水的总质量计，所述的絮凝剂的加入量为0.1％～2％。

6.根据权利要求1所述的含镁高盐废水的资源化处理工艺，其特征在于，步骤(4)中，所述的工业微波炉中自控程序升温条件为：程序自控最高温度为470～490℃，烘干时间45min～2h，采取程序式升温方式，升温速率为10～15℃/min。

7.根据权利要求1所述的含镁高盐废水的资源化处理工艺，其特征在于，步骤(4)中，反应得到的轻质氧化镁的堆积密度为0.1～0.3g/mL、粒径为不大于2μm。

8.根据权利要求1所述的含镁高盐废水的资源化处理工艺，其特征在于，步骤(1)中，所述的含镁离子高盐母液废水为采用氧化镁作为缚酸剂制备N,N-二乙基-3-乙酰氨基苯胺过程中产生的废水。