申請日2016.05.18

　　公開(公告)日2016.11.30

　　IPC分類號C02F9/06

　　摘要

　　本實用新型公開了一種硫酸鋯生產(chǎn)廢水的處理系統(tǒng)，所述硫酸鋯生產(chǎn)廢水的處理系統(tǒng)包括：廢水均質(zhì)池，用于貯存硫酸鋯生產(chǎn)廢水，且進行均質(zhì)化處理;過濾系統(tǒng)，用于對廢水均質(zhì)池所排出的廢水進行過濾處理，且過濾后的廢水滿足進入膜濃縮系統(tǒng)的水質(zhì)要求;膜濃縮系統(tǒng)，用于對經(jīng)過濾系統(tǒng)過濾的廢水進行濃縮減量處理，且濃縮液滿足進入雙極膜系統(tǒng)的水質(zhì)要求;以及雙極膜系統(tǒng)，用于對膜濃縮系統(tǒng)的濃縮液進行脫鹽處理且產(chǎn)生堿和酸。本實用新型所提供的硫酸鋯生產(chǎn)廢水的處理系統(tǒng)通過過濾系統(tǒng)、膜濃縮系統(tǒng)和雙極膜系統(tǒng)的組合，可以回用80%以上的水，同時能夠資源化利用廢水中的鹽分，減少酸和堿的采購運輸量。

　　權(quán)利要求書

　　1.一種硫酸鋯生產(chǎn)廢水的處理系統(tǒng)，所述硫酸鋯生產(chǎn)廢水的處理系統(tǒng)用于對硫酸鋯生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢水進行處理，其特征在于，所述硫酸鋯生產(chǎn)廢水的處理系統(tǒng)包括：

　　- 廢水均質(zhì)池，所述廢水均質(zhì)池用于貯存硫酸鋯生產(chǎn)廢水，且進行均質(zhì)化處理;

　　- 過濾系統(tǒng)，所述過濾系統(tǒng)用于對廢水均質(zhì)池所排出的廢水進行過濾處理，且過濾后的廢水滿足進入膜濃縮系統(tǒng)的水質(zhì)要求;

　　- 膜濃縮系統(tǒng)，所述膜濃縮系統(tǒng)用于對經(jīng)過濾系統(tǒng)過濾的廢水進行濃縮減量處理，且濃縮液滿足進入雙極膜系統(tǒng)的水質(zhì)要求;以及

　　- 雙極膜系統(tǒng)，所述雙極膜系統(tǒng)用于對膜濃縮系統(tǒng)的濃縮液進行脫鹽處理且產(chǎn)生堿和酸。

　　2.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的一種硫酸鋯生產(chǎn)廢水的處理系統(tǒng)，其特征在于，所述過濾系統(tǒng)包括砂濾裝置和超濾裝置，經(jīng)砂濾裝置砂濾處理后的廢水進入超濾裝置進行超濾處理。

　　3.根據(jù)權(quán)利要求2中所述的一種硫酸鋯生產(chǎn)廢水的處理系統(tǒng)，其特征在于，所述超濾裝置的濃縮液回流至廢水均質(zhì)池。

　　4.根據(jù)權(quán)利要求2中所述的一種硫酸鋯生產(chǎn)廢水的處理系統(tǒng)，其特征在于，所述超濾裝置采用中空纖維超濾膜。

　　5.根據(jù)權(quán)利要求2中所述的一種硫酸鋯生產(chǎn)廢水的處理系統(tǒng)，其特征在于，所述超濾裝置的回收率為95%。

　　6.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的一種硫酸鋯生產(chǎn)廢水的處理系統(tǒng)，其特征在于，所述膜濃縮系統(tǒng)包括高壓反滲透裝置，所述高壓反滲透裝置用于對經(jīng)過濾系統(tǒng)過濾的廢水進行濃縮減量處理，且濃縮液滿足進入雙極膜系統(tǒng)的水質(zhì)要求。

　　7.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的一種硫酸鋯生產(chǎn)廢水的處理系統(tǒng)，其特征在于，所述膜濃縮系統(tǒng)包括電驅(qū)動膜裝置，所述電驅(qū)動膜裝置用于對經(jīng)過濾系統(tǒng)過濾的廢水進行濃縮減量處理，且濃縮液滿足進入雙極膜系統(tǒng)的水質(zhì)要求。

　　8.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的一種硫酸鋯生產(chǎn)廢水的處理系統(tǒng)，其特征在于，所述膜濃縮系統(tǒng)包括高壓反滲透裝置和電驅(qū)動膜裝置，所述高壓反滲透裝置的濃縮液分為兩股，一股進入電驅(qū)動膜裝置的淡室，另一股進入電驅(qū)動膜裝置的濃室。

　　9.根據(jù)權(quán)利要求8中所述的一種硫酸鋯生產(chǎn)廢水的處理系統(tǒng)，其特征在于，所述高壓反滲透裝置的透過液和電驅(qū)動膜裝置的淡室出口料液相混合后作為回用水輸送至硫酸鋯生產(chǎn)工段。

　　10.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的一種硫酸鋯生產(chǎn)廢水的處理系統(tǒng)，其特征在于，所述雙極膜系統(tǒng)中鹽室出口料液與過濾系統(tǒng)的過濾后廢水混合，且輸送至膜濃縮系統(tǒng)的入口。

　　說明書

　　一種硫酸鋯生產(chǎn)廢水的處理系統(tǒng)

　　技術(shù)領域

　　本實用新型屬于有色金屬濕法冶煉中生產(chǎn)廢水處理領域，尤其是涉及一種硫酸鋯生產(chǎn)廢水的處理系統(tǒng)。

　　背景技術(shù)

　　目前，中國約有100多個鋯礦床，以ZrO2計的儲存量超過500萬噸，開發(fā)的礦床主要是海濱砂礦，且主要分布在東南沿海的海南和廣東兩省。鋯英石是一種重要的非金屬礦產(chǎn)，可廣泛應用于耐火材料、陶瓷工業(yè)、建材工業(yè)、電子工業(yè)和原子能工業(yè)等。以鋯英石為原料制備的硫酸鋯是萃取分離制取原子能級海綿鋯、海鋯和二氧化鋯、碳酸鋯的中間原料，也可作為成品銷售，用于橡膠、造紙、鞣革等行業(yè)。隨著原子能工業(yè)和皮革工業(yè)的發(fā)展，需要高質(zhì)量的硫酸鋯產(chǎn)品，其需要量正在逐年增加。由鋯英石生產(chǎn)硫酸鋯的方法有：(1)鋯英石→燒結(jié)或堿熔→水洗→硫酸浸出→氨水沉淀→洗滌除鈉→硫酸溶解→蒸發(fā)結(jié)晶→重結(jié)晶→硫酸鋯產(chǎn)品。(2)鋯英石→堿熔→水洗→鹽酸浸出→水解→硫酸溶解→結(jié)晶→硫酸鋯產(chǎn)品。(3)用氯化鋯來生產(chǎn)硫酸鋯，即：氯氧化鋯→溶解→加硫酸結(jié)晶→重結(jié)晶→硫酸鋯產(chǎn)品。第(1)種方法流程長，金屬回收率低，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，生產(chǎn)成本高。第(2)種方法，冶煉過程中為了達到除鐵的目的，一次結(jié)晶時按浸出液濃縮后體積的30 %加鹽酸，鹽酸揮發(fā)產(chǎn)生的酸霧對結(jié)晶槽和其它設備腐蝕嚴重，污染操作環(huán)境，同時，鹽酸的單耗高，增加了硫酸鋯的生產(chǎn)成本。

　　硫酸鋯生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢液有堿熔料洗水、轉(zhuǎn)型廢液和結(jié)晶母液。堿熔料洗水是強堿性廢水，轉(zhuǎn)型廢液是弱酸性廢水，結(jié)晶母液是強酸性廢水，這些廢液及車間洗滌濾布、設備和地面的廢水全部經(jīng)廢水收集池，此時混合廢水pH顯酸性，pH約為4~5。為了節(jié)省處理加藥成本，實現(xiàn)廢水的資源化回用，降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品競爭力，采用了集成膜技術(shù)對硫酸鋯生產(chǎn)廢水進行了資源化回用處理，與傳統(tǒng)水處理方法相比，它可實現(xiàn)廢水的資源化循環(huán)利用和有用物質(zhì)的回收，具有廣闊的市場前景。

　　電驅(qū)動膜技術(shù)是指在電場力作用下離子通過選擇性離子交換膜的膜分離過程，其核心部分為陰陽離子交換膜，即利用陽離子交換膜只允許陽離子通過，陰離子交換膜只允許陰離子通過的特性對溶液中離子進行選擇性分離的技術(shù)。在電場力作用下，溶液中的陰陽離子發(fā)生定向遷移，從一部分水體遷移到另一部分水體，從而達到溶液分離、提純和濃縮的目的。雙極膜的出現(xiàn)，使電滲析的用途得到擴展。雙極膜是由陰離子交換膜和陽離子交換膜復合而成的，在兩層中間通常稱為中間催化層。其原理為：在雙極膜兩側(cè)加上電壓時，溶液中的離子會發(fā)生定向遷移，與此同時水分子會透過陰陽離子交換膜進入到中間催化層，在兩側(cè)活性基團作用下發(fā)生電解生成氫離子和氫氧根離子，以此來充當電荷負載，消耗的水又通過周圍溶液中的水向膜中間層滲透而得到補充。與常規(guī)電滲析相比，在雙極膜作用下水解離速率被提高5千萬倍以上，因此能耗大大降低，電滲析的應用范圍也大大延伸。雙極膜電滲析也屬于電滲析應用范圍，是通過將雙極膜與離子交換膜相結(jié)合，組成不同的隔室(酸室、堿室和料液室)，使其在酸堿制備領域有獨特的優(yōu)勢。在一定的電壓作用下，陰陽離子能分別通過陰陽離子交換膜，與雙極膜產(chǎn)生的氫離子和氫氧根離子結(jié)合產(chǎn)生對應的酸和堿。

　　發(fā)明內(nèi)容

　　本實用新型的目的在于，針對以上存在的不足，提供一種硫酸鋯生產(chǎn)廢水的處理系統(tǒng)。

　　為此，本實用新型采用如下技術(shù)方案：

　　一種硫酸鋯生產(chǎn)廢水的處理系統(tǒng)，所述硫酸鋯生產(chǎn)廢水的處理系統(tǒng)用于對硫酸鋯生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢水進行處理，所述硫酸鋯生產(chǎn)廢水的處理系統(tǒng)包括：

　　- 廢水均質(zhì)池，所述廢水均質(zhì)池用于貯存硫酸鋯生產(chǎn)廢水，且進行均質(zhì)化處理;

　　- 過濾系統(tǒng)，所述過濾系統(tǒng)用于對廢水均質(zhì)池所排出的廢水進行過濾處理，且過濾后的廢水滿足進入膜濃縮系統(tǒng)的水質(zhì)要求;

　　- 膜濃縮系統(tǒng)，所述膜濃縮系統(tǒng)用于對經(jīng)過濾系統(tǒng)過濾的廢水進行濃縮減量處理，且濃縮液滿足進入雙極膜系統(tǒng)的水質(zhì)要求;以及

　　- 雙極膜系統(tǒng)，所述雙極膜系統(tǒng)用于對膜濃縮系統(tǒng)的濃縮液進行脫鹽處理且產(chǎn)生堿和酸。

　　優(yōu)選地，所述過濾系統(tǒng)包括砂濾裝置和超濾裝置，經(jīng)砂濾裝置砂濾處理后的廢水進入超濾裝置進行超濾處理。

　　優(yōu)選地，所述超濾裝置的濃縮液回流至廢水均質(zhì)池。

　　優(yōu)選地，所述超濾裝置采用中空纖維超濾膜。

　　優(yōu)選地，所述超濾裝置的過濾孔徑為0.005~0.02um。

　　優(yōu)選地，所述超濾裝置的回收率為95%。

　　優(yōu)選地，所述膜濃縮系統(tǒng)包括高壓反滲透裝置，所述高壓反滲透裝置用于對經(jīng)過濾系統(tǒng)過濾的廢水進行濃縮減量處理，且濃縮液滿足進入雙極膜系統(tǒng)的水質(zhì)要求。

　　優(yōu)選地，所述膜濃縮系統(tǒng)包括電驅(qū)動膜裝置，所述電驅(qū)動膜裝置用于對經(jīng)過濾系統(tǒng)過濾的廢水進行濃縮減量處理，且濃縮液滿足進入雙極膜系統(tǒng)的水質(zhì)要求。

　　優(yōu)選地，所述膜濃縮系統(tǒng)包括高壓反滲透裝置和電驅(qū)動膜裝置，所述高壓反滲透裝置的濃縮液分為兩股，一股進入電驅(qū)動膜裝置的淡室，另一股進入電驅(qū)動膜裝置的濃室。

　　優(yōu)選地，高壓反滲透裝置的回收率為40%，操作壓力為55 bar，膜通量為12.6 LMH。

　　優(yōu)選地，電驅(qū)動膜裝置的電流密度為20 mA/cm2，電驅(qū)動膜裝置的回收率為50%。

　　優(yōu)選地，所述高壓反滲透裝置的透過液和電驅(qū)動膜裝置的淡室出口料液相混合后作為回用水輸送至硫酸鋯生產(chǎn)工段。

　　優(yōu)選地，所述雙極膜系統(tǒng)中鹽室出口料液與過濾系統(tǒng)的過濾后廢水混合，且輸送至膜濃縮系統(tǒng)的入口。

　　本實用新型提供一種硫酸鋯生產(chǎn)廢水的處理系統(tǒng)，所述硫酸鋯生產(chǎn)廢水的處理系統(tǒng)具有以下優(yōu)點：

　　(1)本實用新型所提供的硫酸鋯生產(chǎn)廢水的處理系統(tǒng)通過過濾系統(tǒng)、膜濃縮系統(tǒng)和雙極膜系統(tǒng)的組合，可以回用80%以上的水，同時能夠資源化利用廢水中的鹽分，減少酸和堿的采購運輸量;

　　(2)本實用新型所提供的硫酸鋯生產(chǎn)廢水的處理系統(tǒng)通過廢水均質(zhì)池進行廢水均質(zhì)化處理且將經(jīng)超濾裝置超濾處理后的濃縮液回流至廢水均質(zhì)池，從而提高了硫酸鋯生產(chǎn)廢水的處理系統(tǒng)的穩(wěn)定性;

　　(3)本實用新型所提供的硫酸鋯生產(chǎn)廢水的處理系統(tǒng)通過雙極膜系統(tǒng)處理經(jīng)膜濃縮系統(tǒng)濃縮的廢水，而不需要采用高能耗的蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)，且能夠提高鹽分的資源回收率;

　　(4)本實用新型所提供的硫酸鋯生產(chǎn)廢水的處理系統(tǒng)能夠免去蒸發(fā)結(jié)晶處理方法中所產(chǎn)生的固體廢棄物的處理費用，從而在一定程度上降低硫酸鋯的生產(chǎn)成本。