專利名稱：一種廢酸回收工藝及其配套裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種廢酸回收工藝以及與該工藝配套的裝置。
背景技術(shù)：
鋼鐵元件毛坯在表面電鍍、噴涂前一般都要經(jīng)過酸洗以清除表面的氧化物，同時(shí)產(chǎn)生大量酸洗廢液。工件種類和加工要求不同，對酸洗液的要求也不盡相同，其中以鹽酸清洗最為常見。鹽酸清洗廢液中主要含有 ^2+、Η+和Cl_離子，此外還存在一定量的油污和硅粉、碳素等懸浮物。這些酸洗廢液如果不加處理就直接排放，不但浪費(fèi)資源，還會(huì)帶來嚴(yán)重的環(huán)境污染。針對鋼鐵工業(yè)酸洗廢液，目前的處理方式主要有冷卻結(jié)晶法、蒸發(fā)結(jié)晶法、噴燒分解法、離子交換法、溶劑萃取法、中和法、滲析法等。但這些處理方式普遍存在投資及運(yùn)行成本高、處理效果不理想等問題，其中冷卻結(jié)晶法、蒸發(fā)結(jié)晶法、噴燒分解法等方法還具有能耗高、設(shè)備維護(hù)困難等缺陷，同時(shí)還會(huì)產(chǎn)生大量廢氣和廢渣；離子交換法和滲析法運(yùn)行穩(wěn)定性差，回收酸不徹底；溶劑萃取法和中和法需要消耗大量化學(xué)試劑，容易帶來二次污染。可見，傳統(tǒng)的廢酸處理方式已不能滿足國家“循環(huán)經(jīng)濟(jì)”的政策要求，市場迫切需要投資小、回收率高、回收酸體積小、運(yùn)行費(fèi)用低的新型廢酸處理技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的旨在提供一種廢酸回收工藝，同時(shí)還提供了與該工藝配套的裝置?；谏鲜瞿康?，本發(fā)明采取了如下技術(shù)方案一種廢酸回收工藝，包括利用超濾膜氣浮對廢酸進(jìn)行預(yù)處理的步驟豎向安裝超濾膜組件，然后利用氣液混合動(dòng)力裝置將廢酸從超濾膜組件下部供入以進(jìn)行超濾膜氣浮凈化處理。利用氣液混合動(dòng)力裝置將預(yù)處理后的廢酸供入滲析器，進(jìn)行氣浮滲析。對滲析后殘液(殘液廢水)依次進(jìn)行曝氣、沉淀和固液分離，液相(廢水)在氣液混合動(dòng)力裝置的推動(dòng)下進(jìn)入后處理超濾膜組件再次進(jìn)行超濾膜氣浮凈化處理。從后處理超濾膜組件排出的滲透液(清水)返回滲析器做接收液使用，濃縮液(氣水混合液)返回沉淀階段做循環(huán)處理。從預(yù)處理超濾膜組件中排出的濃縮液(氣酸混合液)匯入未處理的廢酸中循環(huán)處理。所述廢酸回收工藝的配套裝置，包括廢酸槽和豎向安裝的預(yù)處理超濾膜組件，預(yù)處理超濾膜組件上連有滲透液排出管，且下部連有進(jìn)料管、上部連有濃縮液排出管，預(yù)處理超濾膜組件進(jìn)料管的另一端與廢酸槽連通，該進(jìn)料管上設(shè)有氣液混合動(dòng)力裝置。所述預(yù)處理超濾膜組件濃縮液排出管的另一端插入廢酸槽中。所述裝置還包括緩存槽和滲析器，預(yù)處理超濾膜組件滲透液排出管的另一端插入緩存槽中，緩存槽通過管道與滲析器的進(jìn)料口連通，該連通管道上設(shè)置有氣液混合動(dòng)力裝置。所述滲析器的殘液出口依次與曝氣池、沉淀池、固液分離器以及后處理超濾膜組件相連，固液分離器的出水口與后處理超濾膜組件的進(jìn)料管連通，該進(jìn)料管上設(shè)有氣液混合動(dòng)力裝置；后處理超濾膜組件的濃縮液排出管返回沉淀池并插入其中。后處理超濾膜組件的滲透液排出管的另一端與滲析器的接收液入口相連。本發(fā)明的廢酸回收工藝?yán)贸瑸V膜氣浮對廢酸進(jìn)行預(yù)處理，能夠在保證超濾膜組件長期、穩(wěn)定運(yùn)行的同時(shí)有效去除廢酸中的膠體、油污以及大量的硅粉、碳素等懸浮物廢酸攜帶大量微氣泡進(jìn)入超濾膜組件，廢酸中的油污、膠體以及硅粉、碳素等懸浮物粘附在微氣泡上并在膜分離后被微氣泡帶出膜組件，有效防止了膜表面的污染；同時(shí)，微氣泡持續(xù)地吹掃膜表面，也起到了持續(xù)凈化膜表面的作用。將氣浮引入膜過程，徹底克服了膜組件易堵塞且清洗困難的缺陷，維持了膜分離技術(shù)高效、節(jié)能、環(huán)保、設(shè)備緊湊、過程簡單、易于控制等優(yōu)勢，為后期廢酸的回收鋪平了道路。利用超濾膜氣浮凈化處理對廢酸進(jìn)行預(yù)處理，可以將廢酸中的二價(jià)鐵離子轉(zhuǎn)化為三價(jià)鐵離子，后期無論是采用滲析法還是采用傳統(tǒng)的加熱焙燒法回收廢酸，都可以提高鐵離子的去除率和設(shè)備的工作效率。魯茲鈉法作為焙燒法中的代表，在國際上有較為廣泛的應(yīng)用。魯茲鈉法的大致流程為將廢酸在預(yù)濃縮器內(nèi)加熱，濃縮后用泵送到焙燒爐頂部，使其呈霧狀噴入爐內(nèi)；霧化廢酸在爐內(nèi)受熱分解，生成氯化氫氣體及粉狀氧化鐵；氧化鐵從爐底排出；氯化氫隨燃燒氣體從爐頂經(jīng)雙旋風(fēng)除塵器達(dá)預(yù)濃縮器，經(jīng)雙旋風(fēng)除塵器、預(yù)濃縮器凈化后冷卻后的氣體， 從預(yù)濃縮器進(jìn)入吸收塔底部；氣體中的氯化氫被從塔頂噴出的洗滌水吸收，在塔底形成再生酸，塔頂?shù)奈矚庥娠L(fēng)機(jī)抽走經(jīng)煙囪排出。魯茲鈉法雖然原理簡單，但其在中國的推廣之路卻并不順利，除具有投資大、能耗高、設(shè)備維護(hù)困難、運(yùn)行過程中易產(chǎn)生廢氣廢渣等缺點(diǎn)外，噴燒過程中噴頭宜堵塞、處理效果不穩(wěn)定也是影響其推廣的重要因素。實(shí)際生產(chǎn)中，廢酸并不是一個(gè)均一穩(wěn)定的理想體系， 除氯離子、鐵離子外，體系中還存在大量其他雜質(zhì)，比如硅粉、碳素等。若不對廢酸進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)處理，噴燒時(shí)勢必會(huì)頻繁堵塞噴頭，影響回收效率和效果。若采用超濾膜氣浮事先對廢酸進(jìn)行預(yù)處理，不僅可以及時(shí)、有效地除去廢酸中的易堵雜質(zhì)，有助于魯茲鈉法的順利進(jìn)行。滲析是另外一種較為常用的廢酸回收方法。滲析器對外通常有四個(gè)接口，即進(jìn)料口、接收液入口、滲析液出口和殘液出口 廢酸和接收液(清水，一般使用自來水)分別自進(jìn)料口、接受液入口進(jìn)入滲析器后在滲析膜的兩側(cè)流動(dòng)，在濃度差的推動(dòng)下，廢酸水中的 Cl-穿過滲析膜進(jìn)入接受液中，同時(shí)為了維持電中性，Cl-在遷移的同時(shí)會(huì)攜帶等摩爾的陽離子一起進(jìn)入接受液。由于廢酸中狗2+在膜內(nèi)孔道中的遷移速度遠(yuǎn)比H+小，形成的宏觀結(jié)果是HC1遷移到接受液中形成回收酸，而廢酸一側(cè)(殘液廢水)的pH值不斷升高，滯留在廢酸中的1 2+隨著PH值的升高逐漸轉(zhuǎn)化為狗3+。但實(shí)踐中，廢酸中還含有大量油污和硅粉、碳素等顆粒物，如果直接將這樣成份復(fù)雜的廢酸通入滲析器，用不了多久就會(huì)使?jié)B析膜堵塞， 使整個(gè)廢酸處理系統(tǒng)癱瘓。這已成為阻礙現(xiàn)有滲析法工業(yè)推廣的重大障礙。在廢酸進(jìn)入滲析器之前利用超濾膜氣浮對廢酸進(jìn)行預(yù)處理，可以起到以下幾個(gè)方面的作用1)除去廢酸中的油污和其他顆粒物，如硅粉、碳素、細(xì)菌等，提高了后段滲析器的進(jìn)水水質(zhì)，為滲析器持續(xù)、穩(wěn)定工作提供了保障；同時(shí)，與超濾相比，超濾膜氣浮能夠保證膜組件長期穩(wěn)定運(yùn)行，不會(huì)因預(yù)處理而影響整個(gè)廢酸回收系統(tǒng)的工作效率。2)超濾膜氣浮凈化處理時(shí)廢酸中溶入了大量空氣，相當(dāng)于對廢酸進(jìn)行了曝氣處理，可以促使廢酸中的狗2+轉(zhuǎn)化為狗3+，離子的水化半徑提高，在滲析階段更容易被截留而與HCl分離，甚至轉(zhuǎn)化為！^ (OH) 3從廢酸中析出。3) 對廢酸起到了一定的濃縮作用，有助于提高滲析回收酸的濃度。本發(fā)明在利用超濾膜氣浮凈化對廢酸進(jìn)行預(yù)處理后，采用滲析來回收酸，且在滲析階段也加入了氣浮，這更有利于狗2+向!^3+轉(zhuǎn)化。此外，氣浮同樣可以防止污染物在滲析膜表面附著，使?jié)B析膜表面保持清潔，保證了滲析器的運(yùn)行穩(wěn)定性。滲析使殘液廢水中的酸不斷減少，PH值升高；當(dāng)PH值達(dá)到3以上時(shí)，就會(huì)有大量!^e (OH) 3析出。而本發(fā)明中，殘液廢水的PH值可以達(dá)到6左右，接近中性，大幅度降低了后期的加堿量。而回收酸的濃度最高可達(dá)17%，體積也非常小，可直接返回配酸槽中配成酸洗液循環(huán)使用。滲析后進(jìn)一步對殘液廢水進(jìn)行曝氣，促使!^2+轉(zhuǎn)化為狗3+，殘液廢水最終轉(zhuǎn)化為分散有大量氫氧化鐵的黃泥水。為使狗2+的氧化進(jìn)行地更為徹底，可在曝氣池中添加少量氫氧化鈉調(diào)節(jié)PH值到7-8。曝氣后將殘液廢水打入沉淀池中沉淀，為氧化反應(yīng)和!^e(OH)3晶體的生長、析出提供了充足的時(shí)間。爾后經(jīng)固液分離，分離出的泥渣成分幾乎都是!^e(OH)3, 純度可達(dá)到99%，作為副產(chǎn)品供應(yīng)到市場中能夠?yàn)槠髽I(yè)增加額外的經(jīng)濟(jì)收入。固液分離后， 液相中還會(huì)含有少量的狗(OH) 3,利用超濾膜氣浮再次對其進(jìn)行凈化處理，出水(滲透液)可以直接達(dá)標(biāo)排放，或作為滲析器的接收液使用，而濃縮液(氣水混合液)則返回沉淀池中作循環(huán)處理?？偟膩碚f，本發(fā)明的廢酸回收方法具有運(yùn)行費(fèi)用極低、能耗低、可操作性強(qiáng)、出水水質(zhì)好、廢酸回收體積小、濃度高等優(yōu)勢，預(yù)處理及后處理中用到的超濾膜以及回收酸時(shí)用到的滲析膜都能夠長時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行，為膜壽命和整個(gè)回收系統(tǒng)的工作效率提供了保障。更重要的是，該法能夠?qū)U酸中酸、水和鐵離子分別回收，實(shí)現(xiàn)了廢酸的資源化利用，因而具有廣闊的市場前景。除鹽酸型鋼鐵酸洗廢液外，本發(fā)明的應(yīng)用領(lǐng)域還可以拓展到鈦白粉生產(chǎn)、濕法煉銅等行業(yè)，回收酸的種類可包括&S04、HCl、HF、HNO3> CH3COOH, H3PO4等，涉及的金屬離子包括過渡金屬離子、稀土離子及鎂鈣等。還可以用于含有金屬鹽廢水的凈化分離處理，如印刷線路板的腐蝕液廢液處理(三氯化鐵)。


圖1是本發(fā)明廢酸回收工藝的流程圖； 圖2是本發(fā)明配套裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。一種廢酸回收工藝，如圖1所示，是在配酸、酸洗后通過以下步驟對廢酸進(jìn)行處理
1)利用超濾膜氣浮對廢酸進(jìn)行預(yù)處理豎向安裝超濾膜組件，然后利用氣液混合動(dòng)力裝置將廢酸從超濾膜組件下部供入，利用超濾膜氣浮凈化去除其中的油污、硅粉、碳素等大顆粒污染物；從超濾膜組件中排出的濃縮液(氣酸混合液)匯入未處理的廢酸中循環(huán)處理。
2)氣浮滲析利用氣液混合動(dòng)力裝置將預(yù)處理后的廢酸供入滲析器，進(jìn)行氣浮滲析，滲析液即為回收酸，回收酸返回配酸階段重復(fù)利用。3)后處理對滲析后殘液依次進(jìn)行曝氣、沉淀和固液分離，液相在氣液混合動(dòng)力裝置的推動(dòng)下進(jìn)入后處理濾膜組件進(jìn)行二次氣浮超濾；二次氣浮超濾所得滲透液返回滲析器做接收液使用，濃縮液返回沉淀階段做循環(huán)處理。
與上述廢酸回收工藝配套的裝置，如圖2所示，依次包括廢酸槽3、預(yù)處理超濾膜組件 4、緩存槽5、滲析器6、曝氣池7、沉淀池8、固液分離器9以及后處理超濾膜組件10。兩組超濾膜組件4和10均豎向安裝(膜絲呈豎向)且結(jié)構(gòu)類似其上連有滲透液排出管4-2、10-2， 且下部連有進(jìn)料管4-3、10-3，上部連有濃縮液排出管4-1、10-1。預(yù)處理超濾膜組件4通過與之相連的進(jìn)料管4-3與廢酸槽3連通，該進(jìn)料管4-3上設(shè)有氣液混合動(dòng)力裝置(本實(shí)施例中具體由流體泵12和壓縮空氣入口 13組合而成)，與預(yù)處理超濾膜組件4相連的濃縮液排出管4-1返回廢酸槽3并插入其中；預(yù)處理超濾膜組件4的滲透液排出管4-2的另一端插入緩存槽5中。緩存槽5通過管道與滲析器6的進(jìn)料口 6-1連通，該連通管道上設(shè)置有由流體泵 12和壓縮空氣入口 13組合而成的氣液混合動(dòng)力裝置。滲析器6的殘液出口 6-4依次與曝氣池7、沉淀池8、固液分離器9以及后處理超濾膜組件10相連，其中固液分離器9的出水口 9-2與后處理超濾膜組件10的進(jìn)料管10-3連通，該進(jìn)料管10-3上設(shè)有由流體泵12和壓縮空氣入口 13組合而成的氣液混合動(dòng)力裝置；后處理超濾膜組件10的濃縮液排出管10-1 返回沉淀池8并插入其中；后處理超濾膜組件10的滲透液排出管10-2的另一端與滲析器 6的接收液入口 6-2相連接，該滲透液排出管10-2上還設(shè)有備用接口 14，必要時(shí)配入一定量的自來水。曝氣池7、沉淀池8以及固液分離器9 (的進(jìn)水口 9-1)之間的連接管道上均設(shè)有流體泵12和閥門11。滲析器6的滲析液出口 6-3通過管道通入配酸槽1中，配酸槽1下游依次連接的是酸洗槽2和廢酸槽3，配酸槽1、酸洗槽2及廢酸槽3之間的連接管道上均安裝有有流體泵12和閥門11。本實(shí)施例中固液分離器9具體使用的是板框過濾器。
權(quán)利要求
1.一種廢酸回收工藝，其特征在于，包括利用超濾膜氣浮對廢酸進(jìn)行預(yù)處理的步驟 豎向安裝超濾膜組件，然后利用氣液混合動(dòng)力裝置將廢酸從超濾膜組件下部供入以進(jìn)行超濾膜氣浮凈化處理。
2.如權(quán)利要求1所述的廢酸回收工藝，其特征在于，利用氣液混合動(dòng)力裝置將預(yù)處理后的廢酸供入滲析器，進(jìn)行氣浮滲析。
3.如權(quán)利要求2所述的廢酸回收工藝，其特征在于，對滲析后殘液依次進(jìn)行曝氣、沉淀和固液分離，液相在氣液混合動(dòng)力裝置的推動(dòng)下進(jìn)入后處理超濾膜組件再次進(jìn)行超濾膜氣浮凈化處理。
4.如權(quán)利要求3所述的廢酸回收工藝，其特征在于，從后處理超濾膜組件排出的滲透液返回滲析器做接收液使用，濃縮液返回沉淀階段做循環(huán)處理。
5.如權(quán)利要求1-4任一所述的廢酸回收工藝，其特征在于，從預(yù)處理超濾膜組件中排出的濃縮液匯入未處理的廢酸中循環(huán)處理。
6.權(quán)利要求1所述廢酸回收工藝的配套裝置，包括廢酸槽和豎向安裝的預(yù)處理超濾膜組件，預(yù)處理超濾膜組件上連有滲透液排出管，且下部連有進(jìn)料管、上部連有濃縮液排出管，其特征在于，預(yù)處理超濾膜組件進(jìn)料管的另一端與廢酸槽連通，該進(jìn)料管上設(shè)有氣液混合動(dòng)力裝置。
7.如權(quán)利要求6所述的配套裝置，其特征在于，所述預(yù)處理超濾膜組件濃縮液排出管的另一端插入廢酸槽中。
8.如權(quán)利要求6或7所述的配套裝置，其特征在于，所述裝置還包括緩存槽和滲析器， 預(yù)處理超濾膜組件滲透液排出管的另一端插入緩存槽中，緩存槽通過管道與滲析器的進(jìn)料口連通，該連通管道上設(shè)置有氣液混合動(dòng)力裝置。
9.如權(quán)利要求8所述的配套裝置，其特征在于，所述滲析器的殘液出口依次與曝氣池、 沉淀池、固液分離器以及后處理超濾膜組件相連，固液分離器的出水口與后處理超濾膜組件的進(jìn)料管連通，該進(jìn)料管上設(shè)有氣液混合動(dòng)力裝置；后處理超濾膜組件的濃縮液排出管返回沉淀池并插入其中。
10.如權(quán)利要求9所述的配套裝置，其特征在于，后處理超濾膜組件的滲透液排出管的另一端與滲析器的接收液入口相連。
全文摘要
一種廢酸回收工藝及其配套裝置，屬于水處理技術(shù)領(lǐng)域，其中廢酸回收工藝包括利用超濾膜氣浮對廢酸進(jìn)行預(yù)處理的步驟豎向安裝超濾膜組件，然后利用氣液混合動(dòng)力裝置將廢酸從超濾膜組件下部供入以進(jìn)行超濾膜氣浮凈化處理。預(yù)處理后采用氣浮滲析回收廢酸，具有能耗低、可操作性強(qiáng)、出水水質(zhì)好、廢酸回收體積小、濃度高等優(yōu)勢。配套裝置包括廢酸槽和豎向安裝的預(yù)處理超濾膜組件，預(yù)處理超濾膜組件上連有滲透液排出管，且下部連有進(jìn)料管、上部連有濃縮液排出管，預(yù)處理超濾膜組件進(jìn)料管的另一端與廢酸槽連通，該進(jìn)料管上設(shè)有氣液混合動(dòng)力裝置。該裝置結(jié)構(gòu)緊湊、運(yùn)行穩(wěn)定、管理簡單，適于多種類型的廢酸回收。
文檔編號C02F1/24GK102259954SQ20111021569
公開日2011年11月30日 申請日期2011年7月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月29日
發(fā)明者王建剛 申請人:鄭州銀科爾科技有限公司