公布日：2023.04.18
申请日：2022.12.31
分类号：C01F7/34(2006.01)I;C02F9/00(2023.01)I;C01F7/441(2022.01)I;C01F7/30(2022.01)I;C01F7/02(2022.01)I;C01B17/74(2006.01)I;C01D1/04(2006.01)I;C01D5/00(2006.
01)I;C02F1/44(2023.01)N;C02F1/38(2023.01)N;C02F1/66(2023.01)N;C02F1/58(2023.01)N;C02F1/469(2023.01)N;C02F101/10(2006.01)N;C02F103/16(2006.01)N
摘要
本发明提供了一种酸性废水的资源化利用新工艺，包括如下步骤：向酸性废水中加入氢氧化钠，在反应槽中进行充分反应后，得到泥水混合物；将泥水混合物泵入离心机系统，分别得到氢氧化铝固体和硫酸钠溶液；将硫酸钠溶液泵入陶瓷膜系统，去除其中的氢氧化铝沉淀，分别得到陶瓷膜产水和陶瓷膜浓水；其中，陶瓷膜浓水返回离心机系统；将陶瓷膜系统产水泵入纳滤膜系统，分别得到纳滤系统产水和纳滤系统浓水；将步骤一得到的氢氧化铝固体进行高温煅烧工艺，最终得到电子级氧化铝产品；采用陶瓷膜技术对废水进行预处理，相比于其它技术，陶瓷膜具有耐酸、耐碱、耐有机溶剂和耐高温等优良性能，可以保证系统的稳定运行。
权利要求书
1.一种酸性废水的资源化利用新工艺，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、酸碱反应系统，向酸性废水中加入氢氧化钠，在反应槽中进行充分反应后，得到泥水混合物；将上述泥水混合物泵入离心机系统，分别得到氢氧化铝固体和硫酸钠溶液；步骤二、将硫酸钠溶液泵入陶瓷膜系统，去除其中的氢氧化铝沉淀，分别得到陶瓷膜产水和陶瓷膜浓水；其中，陶瓷膜浓水返回离心机系统；步骤三、将陶瓷膜系统产水泵入纳滤膜系统，分别得到纳滤系统产水和纳滤系统浓水；其中，纳滤系统产水返回原液槽进行硫酸配制；步骤四、将纳滤系统浓水泵入电渗析膜系统，分别得到电渗析系统浓水和淡水；其中淡水返回纳滤膜系统继续浓缩；步骤五、将电渗析系统浓水泵入双极膜电渗析系统，分别得到硫酸、氢氧化钠和淡盐水；其中，淡盐水返回电渗析系统继续浓缩；硫酸返回至原液槽使用；氢氧化钠返回至第一步与酸性废水进行反应；步骤六、将步骤一得到的氢氧化铝固体进行高温煅烧工艺，最终得到电子级氧化铝产品。
2.根据权利要求1所述的一种酸性废水的资源化利用新工艺，其特征在于：所述的酸性废水是由铝制品表面抛光过程中产生的一股废液，主要成分为硫酸和硫酸铝；其中硫酸的浓度在1％～3％；铝离子的浓度在10～15g/L。
3.根据权利要求2所述的一种酸性废水的资源化利用新工艺，其特征在于：所述步骤一中的酸碱反应系统是由供料泵、反应槽、搅拌机组成，通过供料泵将酸性废水泵入反应槽内，通过管道将液碱输送至反应槽与酸性废水混合，并通过搅拌机使二者充分反应；最终得到氢氧化铝固体和硫酸钠溶液。
4.根据权利要求3所述的一种酸性废水的资源化利用新工艺，其特征在于：所述步骤一中的酸碱反应系统是由供料泵、反应槽、搅拌机组成，通过供料泵将酸性废水泵入反应槽内，通过管道将液碱输送至反应槽与酸性废水混合，并通过搅拌机使二者充分反应；最终得到氢氧化铝固体和硫酸钠溶液。
5.根据权利要求4所述的一种酸性废水的资源化利用新工艺，其特征在于：所述的陶瓷膜系统是由进水罐、产水罐、供料泵、循环泵和陶瓷膜组件组成，通过陶瓷膜系统，去除离心机系统产水中的氢氧化铝悬浮物，作为纳滤系统的预处理，保证纳滤系统的稳定运行；同时含有氢氧化铝的陶瓷膜浓水再返回离心机系统，得到氢氧化铝固体。
6.根据权利要求5所述的一种酸性废水的资源化利用新工艺，其特征在于：所述的纳滤膜系统是由进水罐、产水罐、供料泵、高压泵和纳滤膜堆组成，通过纳滤膜系统，分别得到纳滤系统浓水和产水；纳滤浓水进入纳滤浓水罐；纳滤产水进入产水罐。
7.根据权利要求6所述的一种酸性废水的资源化利用新工艺，其特征在于：所述的电渗析系统是由脱盐液罐、浓缩液罐、极液罐、供料泵、循环泵、直流电源和电渗析膜堆组成。通过电渗析系统，分别得到电渗析系统浓水和淡水；电渗析系统浓水进入双极膜电渗析系统；电渗析系统淡水返回至纳滤膜系统，继续浓缩。
8.根据权利要求6所述的一种酸性废水的资源化利用新工艺，其特征在于：所述的双极膜电渗析系统是由盐液罐、酸液罐、碱液罐、供料泵、循环泵、直流电源和双极膜电渗析膜堆组成，通过双极膜电渗析系统，分别得到硫酸、氢氧化钠和淡盐水；硫酸返回原液槽使用，氢氧化钠返回反应槽使用，淡盐水返回至电渗析系统，继续浓缩。
9.根据权利要求7所述的一种酸性废水的资源化利用新工艺，其特征在于：所述的氢氧化铝固体是经过纯水洗涤，去除其中的硫酸钠杂质；再经过高温煅烧工艺，温度1200℃，时间3h，最终得到氧化铝。
发明内容
本发明提供一种酸性废水的资源化利用新工艺，旨在解决上述背景技术提出的问题。
本发明是这样实现的，一种酸性废水的资源化利用新工艺，包括如下步骤：
步骤一、酸碱反应系统，向酸性废水中加入氢氧化钠，在反应槽中进行充分反应后，得到泥水混合物；将上述泥水混合物泵入离心机系统，分别得到氢氧化铝固体和硫酸钠溶液；
步骤二、将硫酸钠溶液泵入陶瓷膜系统，去除其中的氢氧化铝沉淀，分别得到陶瓷膜产水和陶瓷膜浓水；其中，陶瓷膜浓水返回离心机系统；
步骤三、将陶瓷膜系统产水泵入纳滤膜系统，分别得到纳滤系统产水和纳滤系统浓水；其中，纳滤系统产水返回原液槽进行硫酸配制；
步骤四、将纳滤系统浓水泵入电渗析膜系统，分别得到电渗析系统浓水和淡水；其中淡水返回纳滤膜系统继续浓缩；
步骤五、将电渗析系统浓水泵入双极膜电渗析系统，分别得到硫酸、氢氧化钠和淡盐水；其中，淡盐水返回电渗析系统继续浓缩；硫酸返回至原液槽使用；氢氧化钠返回至第一步与酸性废水进行反应；
步骤六、将步骤一得到的氢氧化铝固体进行高温煅烧工艺，最终得到电子级氧化铝产品。
优选的，所述的酸性废水是由铝制品表面抛光过程中产生的一股废液，主要成分为硫酸和硫酸铝；其中硫酸的浓度在1％～3％；铝离子的浓度在10～15g/L。
优选的，所述步骤一中的酸碱反应系统是由供料泵、反应槽、搅拌机组成，通过供料泵将酸性废水泵入反应槽内，通过管道将液碱输送至反应槽与酸性废水混合，并通过搅拌机使二者充分反应；最终得到氢氧化铝固体和硫酸钠溶液。
优选的，所述步骤一中的酸碱反应系统是由供料泵、反应槽、搅拌机组成，通过供料泵将酸性废水泵入反应槽内，通过管道将液碱输送至反应槽与酸性废水混合，并通过搅拌机使二者充分反应；最终得到氢氧化铝固体和硫酸钠溶液。
优选的，所述的陶瓷膜系统是由进水罐、产水罐、供料泵、循环泵和陶瓷膜组件组成，通过陶瓷膜系统，去除离心机系统产水中的氢氧化铝悬浮物，作为纳滤系统的预处理，保证纳滤系统的稳定运行；同时含有氢氧化铝的陶瓷膜浓水再返回离心机系统，得到氢氧化铝固体。
优选的，所述的纳滤膜系统是由进水罐、产水罐、供料泵、高压泵和纳滤膜堆组成，通过纳滤膜系统，分别得到纳滤系统浓水和产水；纳滤浓水进入纳滤浓水罐；纳滤产水进入产水罐。
优选的，所述的电渗析系统是由脱盐液罐、浓缩液罐、极液罐、供料泵、循环泵、直流电源和电渗析膜堆组成。通过电渗析系统，分别得到电渗析系统浓水和淡水；电渗析系统浓水进入双极膜电渗析系统；电渗析系统淡水返回至纳滤膜系统，继续浓缩。
优选的，所述的双极膜电渗析系统是由盐液罐、酸液罐、碱液罐、供料泵、循环泵、直流电源和双极膜电渗析膜堆组成，通过双极膜电渗析系统，分别得到硫酸、氢氧化钠和淡盐水；硫酸返回原液槽使用，氢氧化钠返回反应槽使用，淡盐水返回至电渗析系统，继续浓缩。
优选的，所述的氢氧化铝固体是经过纯水洗涤，去除其中的硫酸钠杂质；再经过高温煅烧工艺，温度1200℃，时间3h，最终得到氧化铝。
由于采用上述方案，本发明的有益效果是：本发明提供的一种酸性废水的资源化利用新工艺，经过本工艺处理后，可以得到纯度为99.9％的电子级氧化铝产品；同时可以实现硫酸、氢氧化钠和水资源的循环利用，没有新的废水产生；在创造一定经济效益的同时，大大减轻了环境污染。
采用陶瓷膜技术对废水进行预处理，相比于其它技术，陶瓷膜具有耐酸、耐碱、耐有机溶剂和耐高温等优良性能，可以保证系统的稳定运行；同时，陶瓷膜孔径为纳米级，过滤精度高，可以去除废液中的悬浮物杂质，陶瓷膜系统产水浊度＜1NTU，满足后段纳滤系统进水要求，可以保证纳滤系统的稳定运行；
采用纳滤技术对硫酸钠进行浓缩，由于纳滤膜带负电，对二价阴离子截留率高(≥99％)，因此采用纳滤技术，可以实现废水中99％以上的硫酸钠被去除；另外，相比于其它浓缩技术(如反渗透)，纳滤膜结构疏松，过滤压力更低，因此能耗更低；且纳滤膜产水中硫酸钠的浓度小于20mg/L，水质较优，可以直接回用于前端工艺。
采用电渗析技术对硫酸钠进一步浓缩，可以将浓水中的盐含量控制在120-150g/L之间。相比于其它盐浓缩技术，如高压反渗透或DTRO等，最高只能将盐浓度浓缩至100g/L。高浓度可以提高后续双极膜电渗析系统制备硫酸和氢氧化钠的效率，效率提高约30％，大大节省了系统投资和运行成本。
本发明实现了所有资源的循环利用，没有废水、废气、废渣的外排，是一种绿色环保技术。
（发明人：叶圣武;梁永;刘红霞;潘鑫涛;张烜华;蔡玉春）
