一种白炭黑废水提浓与回用工艺的研究

杨树林，孙艳萍，王  聪，杨家富 (金能科技股份有限公司 251100)

摘  要：本工艺介绍一种通过分级回收再利用和循环套用的方法对白炭黑压滤过程产生的输送至白炭黑废水处理装 置的废水进行浓度再提升，可使白炭黑废水中的硫酸钠含量由2%提高至3%-4.5%，从而使白炭黑废水处理装置的运行费 用降低33%以上，无水硫酸钠的收率提高50%以上，最终实现白炭黑废水处理装置能耗的降低，年实现经济效益100余万元， 具有十分显著的经济效益和环保效益。

关键词：白炭黑废水;无水硫酸钠废水提浓

1  引  言

白炭黑废水处理装置主要是对白炭黑洗涤废 水进行蒸发回收洁净冷凝水，浓缩结晶提取无水 硫酸钠的工艺流程;进入该装置的废水中硫酸钠 浓度越高，无水硫酸钠的收率则越高，相对应的废 水处理运行成本越低。

白炭黑废水提浓与回用工艺将白炭黑废水根 据其硫酸钠含量分为三部分：一是高浓废水指反 应母液和压滤前期洗涤水及硫酸盐含量≥ 3.0% 的 废水，二是中浓废水是指压滤洗涤中期产生的废 水及硫酸盐含量在1.5%-3.0%的废水，三是低浓废 水是指压滤洗涤后期产生的废水及硫酸盐含量 ≤ 1.5% 的废水。采用分阶段收集的方法，将高浓 水用于废水处理，中浓废水作为反应过程电解质 进行回用，低浓废水作为白炭黑压滤洗涤前期洗 涤水进行洗涤套用。通过上述方法对输送至白炭 黑废水处理装置的白炭黑废水进行提浓，可使白 炭黑废水中的硫酸钠含量由 2% 提高至 3% 以上， 从而相应降低 30% 以上白炭黑废水处理运行费 用，同时无水硫酸钠的相对收率提高 50%。

2  白炭黑废水提浓与回用工艺

2.1  白炭黑压滤洗涤流程废水变化跟踪

如表1和图1所示，首先对每台压滤机洗涤过 程中不同时间段的电导率进行取样检测，通过数据统计分析，得到白炭黑压滤机洗涤水电导率和 洗涤时间的变化曲线图，从图中可知，洗涤时间 ≥23min，电导率就会就降低至20mS/cm以内，满 足洗涤指标的控制要求，为废水提浓的实施提供 技术参照。

图表2和图2所示，通过对洗涤过程洗涤水的 取样检测分析，测定不同时间段的洗涤水密度进 行检测，通过含盐量和密度的换算公式计算，得 出洗涤过程中洗涤水盐含量变化与洗涤时间的变 化趋势图。

分析以上统计数据，可以看出在进行洗涤的 不同时间阶段内硫酸钠含量变化结果为：喂料过 程分离出的母液硫酸钠含量在 4.0% 以上，洗涤开 始前 8 分钟洗涤水的硫酸钠含量达到 2.5% 以上， 可将此时间段的废水分级回收进废液罐中单独进 白炭黑废水处理装置进行蒸发浓缩提盐，将会大 大提高白炭黑废水处理装置的无水硫酸钠产能。

洗涤 8-15 分钟之间的洗涤废水含盐量平均在 2% 左右，此部分单独收集到中浓废水罐，根据生 产配方中电解质含量的要求，通过进一步的准确 调配，用于反应系统进行套用。

洗涤 20 分钟以后的洗涤水硫酸钠含量呈现线 性下降趋势，这部分洗涤水单独收集到低浓水罐， 用于洗涤过程的前期洗涤用水，根据硫酸钠含量 随着洗涤时间的变化趋势图来看，至少可用于前 15 分钟的洗涤，15 分钟以后切换至脱盐水洗涤， 从而达到提高废水盐含量提高的目的。

　　2.2  白炭黑废水提浓与回用工艺

此工艺的工艺流程图如下图 3 所示：

来自反应下料罐的反应料浆，经高速喂料泵 打入压滤机，进行固液分离处理，如图 3 所示， 喂料过程分离出的母液(高浓盐水)进入 1# 高盐 水罐通过废液泵送至白炭黑废水处理装置进行蒸 发浓缩处理。压滤机喂料完毕开始用 3# 低盐废 水罐中回收的低浓洗涤废水进行洗涤，洗涤过程 前 8 分钟的洗涤废水进入 1# 高盐水罐与喂料过程 中的母液混合通过废液泵送至白炭黑废水处理装 置进行水处理。洗涤 8-20 分钟中浓洗涤水收集至 2# 中盐水罐作为电解质配制母液使用，洗涤 20 分 钟以后低含盐量的洗涤水收集至 3# 低盐废水罐作 为初期洗涤 8 分钟的洗涤用水。

生产特殊产品时，中浓水收集至2#中盐水罐， 然后通过中盐废水输送泵打至电解质配制罐，根 据生产配方的要求与 3# 低含盐洗涤水或 1# 高盐 废水配制成一定浓度的溶液，通过在线密度计检 测合格后由电解质配制泵按要求输送至电解质缓 冲罐。自电解质缓冲罐中合格浓度的废水通过电 解质输送泵输送至对应的反应釜内作为反应底料 参与反应过程，实现洗涤水到反应系统的回用。

收集的 3# 低盐水罐中的低浓洗涤水在有足够 液位的情况下，在压滤机喂料完毕后洗涤时，优 先使用 3# 低盐水罐中的低浓洗涤废水进行洗涤 10-15 分钟，之后再自动切换至脱盐水进行洗涤。

　　3  白炭黑废水提浓与回用工艺实施成果和 运行效果

白炭黑废水处理装置按照设计处理能力每小 时处理水量 70 吨，运行时间按照 8000 小时 / 年， 由于该工艺只提高废水中的含盐量，废水装置处 理水量未发生变化所以运行成本增加可忽略不 计。因此该工艺实施后的效果计算如下表3所示。

4  结  论

一种通过分级回收废水再利用和循环套用的 工艺，对目前白炭黑行业中产生的废水进行有效 治理，将输送至白炭黑废水处理装置的废水进行 提浓处理，可使白炭黑废水中的硫酸钠含量由 2% 提高至 3%-4.5%，从而使白炭黑废水处理装置的 运行费用降低 33% 以上，无水硫酸钠的收率提高 50%以上，具有十分明显的经济效益和环保效益， 可在白炭黑行业或无机硅行业推广应用。