项目背景

华东地区某大型纳米二氧化钛生产企业，年产纳米TiO₂粉体5000吨，生产废水具有强酸性、高盐分和纳米颗粒悬浮的特点。原有处理工艺存在运行成本高、污泥产量大等问题，2018年企业投资800万元进行技术改造，采用新型纳米材料辅助的废水处理技术。

废水成分及来源

废水主要来自三个来源：钛液水解后的酸性废水(占60%)、产品洗涤废水(30%)和设备地面冲洗水(10%)。主要污染物包括：纳米级TiO₂颗粒(20-100nm)、硫酸(废水pH值1.5-2.5)、硫酸钠(盐分含量3-5%)、微量铁、铝等金属离子以及有机分散剂。废水具有高酸度( pH 1.5-3.0)、高盐分(TDS 30000-50000mg/L)和纳米颗粒稳定性强的特点，传统中和沉淀法处理效果不佳且产生大量危险废物。

处理工艺流程

改造后采用"纳米材料絮凝-电化学氧化-特种膜分离"的创新工艺路线：

纳米絮凝单元

：在pH调节池中投加自主研发的纳米复合絮凝剂(主要成分为改性纳米SiO₂和有机高分子)，在特定pH条件下形成网状结构，高效捕捉纳米TiO₂颗粒。絮凝反应时间15分钟，沉淀时间2小时。

电化学氧化系统

：采用三维电极反应器，阳极材料为钌铱涂层钛板，阴极材料为不锈钢，电流密度30mA/cm²，反应时间90分钟。电解过程中产生强氧化物质直接分解有机分散剂，同时金属离子在阴极还原沉淀。

膜分离系统

：采用耐酸特种纳滤膜(DK系列)，操作压力2.5MPa，对二价盐的截留率>95%，水回收率70%。浓水进入蒸发结晶系统回收硫酸钠。

资源回收单元

：沉淀污泥经过酸洗、煅烧处理，回收纳米TiO₂产品，纯度达到92%以上；蒸发结晶得到工业级无水硫酸钠。

pH回调与排放

：处理出水经中和后进入标准排放口，pH值控制在6.5-7.5范围。

最终效果

技术改造后系统运行数据显示：TiO₂颗粒去除率从原来的85%提高到99.8%，出水浊度<1NTU；COD去除率>95%，出水COD<30mg/L；盐分去除率>90%，TDS<500mg/L。每年减少危废污泥产生量3000吨，回收纳米TiO₂产品50吨，硫酸钠1500吨，直接经济效益达200万元/年。该系统实现了废水处理与资源回收的有机结合，为高盐度纳米材料废水处理提供了成功范例。