本發(fā)明涉及廢水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種鋼材鹽酸酸洗廢水預(yù)處理裝置與方法。

背景技術(shù)：

鋼材酸洗是指在鍍鋅等表面處理前，要使帶鋼具有潔凈并有活性的表面，以保證所生產(chǎn)的鋼材的表面質(zhì)量，為了獲得這樣的表面，需要對鋼材表面進(jìn)行酸洗處理以除去表面的氧化鐵皮等雜質(zhì)。在酸洗過程中，酸清洗劑與金屬表面接觸并與之反應(yīng)，隨著酸液中氫離子濃度的減小和金屬離子濃度的增加，酸液的酸洗效率也不斷降低，成為需要外排的酸洗廢液。對于普通鋼材，鹽酸的酸洗效果較硫酸更為顯著，并且鹽酸酸洗的剝離作用使基鐵損失較少，因此鹽酸逐漸成為鋼材清洗工藝中的主流清洗劑。

鋼材鹽酸酸洗廢液中含有大量的氫離子和以Fe²⁺為主的金屬離子，若直接排放將嚴(yán)重影響水體和土壤的生態(tài)環(huán)境，毒害周圍動植物，引起土質(zhì)鈣化、破壞土層結(jié)構(gòu)；人畜若誤飲酸度較大的水，輕則引發(fā)腸胃炎，重則燒傷消化系統(tǒng)；若攝入過多重金屬離子，還會造成人畜金屬中毒，最終對人類健康造成嚴(yán)重危害。除此之外，酸洗廢水因其酸度高，對廢水生物處理系統(tǒng)中的生物繁殖也有一定影響，還會危害下水管道和鋼筋混凝土等水工構(gòu)筑物，造成腐蝕、破壞等。同時，鹽酸酸洗廢水酸度高，鐵鹽含量大，若直接排放也是一種資源的浪費。

在中小型企業(yè)中，鹽酸酸洗廢水傳統(tǒng)的處理方式是外運委托處理和加堿中和處理。其中加堿中和處理使用電石渣或石灰消化產(chǎn)物與酸洗廢液中的酸、金屬離子反應(yīng)，產(chǎn)生Fe(OH)₂沉淀，固液分離后將兩者分別處理。該工藝包括中和、絮凝、沉淀、過濾等過程，處理效果一般，需要投加大量堿和絮凝劑，存在流程冗長、出水水質(zhì)達(dá)標(biāo)不穩(wěn)定、占地面積大等問題，產(chǎn)生的大量泥渣脫水困難，因此在實踐應(yīng)用過程中逐漸被淘汰。而大型企業(yè)一般采用高溫焙燒法，其優(yōu)勢在于再生酸和鐵鹽的回收率高，但是投資巨大，設(shè)備要求高，操作條件嚴(yán)格，運行和維護(hù)成本也高，這對該工藝的大規(guī)模推廣有所限制。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：為了解決上述鋼材鹽酸酸洗廢水處理中的難題，本發(fā)明提供一種鋼材鹽酸酸洗廢水預(yù)處理裝置與方法。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種鋼材鹽酸酸洗廢水預(yù)處理裝置，包括旋轉(zhuǎn)式太陽能熱水器、負(fù)壓蒸發(fā)池、冷凝池、氣體吸收池、氧化沉淀池和多層濾塔。

所述的旋轉(zhuǎn)式太陽能熱水器包括底座、熱水管、熱水器進(jìn)水管、熱水器出水管和水泵，熱水器進(jìn)水管和水泵連通。

所述的負(fù)壓蒸發(fā)池包括負(fù)壓蒸發(fā)池進(jìn)水管、負(fù)壓蒸發(fā)池出水管、熱交換器、壓力調(diào)控裝置和負(fù)壓蒸發(fā)池出氣管，所述的負(fù)壓蒸發(fā)池進(jìn)水管和負(fù)壓蒸發(fā)池出水管上設(shè)有開關(guān)閥門；熱交換器設(shè)有熱交換器進(jìn)水管和熱交換器出水管。熱交換器出水管與旋轉(zhuǎn)式太陽能熱水器的水泵連通，熱交換器進(jìn)水管與熱水器出水管連通。

所述的負(fù)壓蒸發(fā)池出氣管連接冷凝池的蒸汽入口。

所述的冷凝池包括蒸汽入口、鹽酸接收池、冷卻液入口、冷卻液出口、蒸汽出口。

所述的氣體吸收池設(shè)有氣體吸收池進(jìn)氣管，氣體吸收池進(jìn)氣管與冷凝池的蒸汽出口連通，氣體吸收池設(shè)有氣體吸收池上蓋，氣體吸收池上蓋設(shè)計成圓錐形結(jié)構(gòu)，圓錐形結(jié)構(gòu)頂端設(shè)有氣體吸收池集氣管，氣體吸收池內(nèi)盛放有鹽酸氣體吸收劑。

所述的負(fù)壓蒸發(fā)池出水管連接氧化沉淀池進(jìn)水管。

所述的氧化沉淀池包括混合區(qū)和沉淀區(qū)，混合區(qū)底部設(shè)置有曝氣盤，所述的曝氣盤的上方設(shè)有氧化沉淀池布水支管，所述的氧化沉淀池布水支管連接氧化沉淀池進(jìn)水管，所述的曝氣盤通過曝氣管連接有氧化沉淀池外的鼓風(fēng)機(jī)，所述沉淀區(qū)內(nèi)設(shè)有擋板，該擋板與沉淀池的內(nèi)壁形成作為廢水進(jìn)入沉淀區(qū)的廢水流道，沉淀區(qū)的出口處設(shè)有氧化沉淀池三相分離器，沉淀區(qū)的出口上部設(shè)有氧化沉淀池溢水堰，沉淀區(qū)底部設(shè)計成錐形結(jié)構(gòu)，在沉淀區(qū)底部設(shè)置有沉淀物排放閥。氧化沉淀池溢水堰連接氧化沉淀池出水管。

所述多層濾塔包括頂蓋、多層濾塔進(jìn)水管、多層濾塔布水管、濾料、濾料支撐架、進(jìn)風(fēng)口和多層濾塔出水管；多層濾塔采用多層設(shè)置，最頂部設(shè)有頂蓋，頂蓋與塔體之間留有出風(fēng)口；濾塔的頂蓋下面設(shè)有多層濾塔進(jìn)水管，多層濾塔進(jìn)水管的一端連接氧化沉淀池出水管，多層濾塔進(jìn)水管的另一端連接多層濾塔布水管；多層濾塔布水管安置在最上面一層的濾料上部；濾料放置在濾料支撐架上，從上層到下層，濾料的粒徑逐漸變?。粸V料支撐架設(shè)計成倒梯形抽屜式，便于觀察和更換濾料，當(dāng)該層濾料堵塞嚴(yán)重，濾速很低時，只需把該層濾料抽出更換即可；多層濾塔的底部設(shè)有進(jìn)風(fēng)口和多層濾塔出水管。

多層濾塔出水管的出水進(jìn)入廢水深度處理系統(tǒng)。

采用上述鋼材鹽酸酸洗廢水預(yù)處理裝置進(jìn)行廢水處理的方法，具有如下步驟：

①鋼材鹽酸酸洗廢水通過負(fù)壓蒸發(fā)池進(jìn)水管進(jìn)入負(fù)壓蒸發(fā)池，來自太陽能熱水器的熱水在熱交換器中與廢水進(jìn)行熱交換，廢水被加熱，壓力調(diào)控裝置調(diào)節(jié)負(fù)壓蒸發(fā)池的真空度，真空度的提高可以大幅度降低廢水的反應(yīng)溫度，使廢水在相對較低的溫度下沸騰，加快HCl的擴(kuò)散速率，減少蒸發(fā)時間。廢水中的HCl從廢水中蒸發(fā)出去，通過負(fù)壓蒸發(fā)池出氣管進(jìn)入冷凝池；蒸發(fā)后的廢水通過負(fù)壓蒸發(fā)池出水管進(jìn)入氧化沉淀池進(jìn)水管。旋轉(zhuǎn)式太陽能熱水器根據(jù)太陽的位置調(diào)整方向，保證最大限度接收太陽的熱能。

②蒸汽通過蒸汽入口進(jìn)入冷凝池，冷卻液由冷卻液入口進(jìn)入冷凝池，蒸汽與冷卻液接觸，蒸汽中的熱量被冷卻液吸收帶走，HCl氣體變成鹽酸液體，在重力的作用下落入鹽酸接收池，鹽酸接收池中的鹽酸回收再利用；吸收熱量后的冷卻液由冷卻液出口流出，冷卻后的蒸汽由蒸汽出口和氣體吸收池進(jìn)氣管進(jìn)入氣體吸收池，氣體吸收池內(nèi)的鹽酸氣體吸收劑進(jìn)一步吸收氣體中的HCl成分，氣體吸收池頂端的集氣管把吸收處理后的氣體收集排放。

③蒸發(fā)后的廢水通過氧化沉淀池進(jìn)水管以及氧化沉淀池布水支管進(jìn)入氧化沉淀池的中下部；位于氧化沉淀池布水支管下方的曝氣盤產(chǎn)生大量細(xì)小氣泡，把廢水中的Fe²⁺氧化成Fe³⁺，生成Fe₂O₃，氧化反應(yīng)后的廢水進(jìn)入沉淀區(qū)的廢水流道，氧化沉淀池三相分離器實現(xiàn)固液分離；Fe₂O₃在重力的作用下下沉到沉淀區(qū)的下部，通過底部的沉淀物排放閥排出；廢水通過氧化沉淀池溢水堰和氧化沉淀池出水管進(jìn)入多層濾塔進(jìn)水管。

④廢水通過多層濾塔進(jìn)水管和多層濾塔布水管進(jìn)入多層濾塔，空氣與廢水在濾料中交匯，濾料對廢水進(jìn)行過濾，同時發(fā)生生化反應(yīng)，多層濾塔處理后的水進(jìn)入多層濾塔出水管，多層濾塔出水管的出水進(jìn)入廢水深度處理系統(tǒng)進(jìn)行進(jìn)一步的處理。

⑤氧化沉淀池排出的Fe₂O₃脫水、干燥后回收利用。

本發(fā)明的有益效果是：因地制宜，基建投資少，維護(hù)方便，能耗較低，對鋼材鹽酸酸洗廢水具有比較好的處理深度效果，能夠?qū)崿F(xiàn)污水資源化，對污水進(jìn)行綜合利用。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。

圖1是本發(fā)明實施例負(fù)壓蒸發(fā)池的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖1中：1.負(fù)壓蒸發(fā)池，1-1.負(fù)壓蒸發(fā)池進(jìn)水管，1-2.負(fù)壓蒸發(fā)池出水管，1-3.熱交換器，1-4.壓力調(diào)控裝置，1-5.負(fù)壓蒸發(fā)池出氣管，1-6.熱交換器進(jìn)水管，1-7.熱交換器出水管。

圖2是本發(fā)明實施例冷凝池的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2中：2.冷凝池，2-1.蒸汽入口，2-2.蒸汽出口，2-3.鹽酸接收池，2-4.冷卻液入口，2-5.冷卻液出口。

圖3是本發(fā)明實施例氣體吸收池的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3中：3.氣體吸收池，3-1.氣體吸收池進(jìn)氣管，3-2.氣體吸收池上蓋，3-3.氣體吸收池集氣管，3-4.鹽酸氣體吸收劑。

圖4是本發(fā)明實施例氧化沉淀池的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4中：4.氧化沉淀池，4-1.混合區(qū)，4-2.沉淀區(qū)，4-3.曝氣盤，4-4.氧化沉淀池布水支管，4-5.氧化沉淀池進(jìn)水管，4-6.鼓風(fēng)機(jī)，4-7.擋板，4-8.氧化沉淀池三相分離器，4-9.氧化沉淀池溢水堰，4-10.沉淀物排放閥。

圖5是本發(fā)明實施例多層濾塔的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5中：5.多層濾塔，5-1.頂蓋，5-2.多層濾塔進(jìn)水管，5-3.多層濾塔布水管，5-4.濾料，5-5.濾料支撐架，5-6.進(jìn)風(fēng)口，5-7.多層濾塔出水管。

圖6是本發(fā)明實施例的工藝流程圖。

具體實施方式

現(xiàn)在結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。這些附圖均為簡化的示意圖，僅以示意方式說明本發(fā)明的基本結(jié)構(gòu)，因此其僅顯示與本發(fā)明有關(guān)的構(gòu)成。

實施例

如圖1～圖6所示，本發(fā)明一種鋼材鹽酸酸洗廢水預(yù)處理裝置，包括旋轉(zhuǎn)式太陽能熱水器、負(fù)壓蒸發(fā)池1、冷凝池2、氣體吸收池3、氧化沉淀池4和多層濾塔5。

所述的旋轉(zhuǎn)式太陽能熱水器包括底座、熱水管、熱水器進(jìn)水管、熱水器出水管和水泵，熱水器進(jìn)水管和水泵連通。

所述的負(fù)壓蒸發(fā)池1包括負(fù)壓蒸發(fā)池進(jìn)水管1-1、負(fù)壓蒸發(fā)池出水管1-2、熱交換器1-3、壓力調(diào)控裝置1-4、負(fù)壓蒸發(fā)池出氣管1-5，所述的負(fù)壓蒸發(fā)池進(jìn)水管1-1、負(fù)壓蒸發(fā)池出水管1-2上設(shè)有開關(guān)閥門；熱交換器1-3設(shè)有熱交換器進(jìn)水管1-6和熱交換器出水管1-7。熱交換器出水管1-7與旋轉(zhuǎn)式太陽能熱水器的水泵連通，熱交換器進(jìn)水管1-6與熱水器出水管連通。

所述的負(fù)壓蒸發(fā)池出氣管1-5連接蒸汽入口2-1。

所述的冷凝池2包括蒸汽入口2-1、蒸汽出口2-2、鹽酸接收池2-3、冷卻液入口2-4、冷卻液出口2-5。

所述的氣體吸收池3設(shè)有氣體吸收池進(jìn)氣管3-1，氣體吸收池設(shè)有氣體吸收池上蓋3-2，氣體吸收池上蓋設(shè)計成圓錐形結(jié)構(gòu)，圓錐形結(jié)構(gòu)頂端設(shè)有氣體吸收池集氣管3-3，氣體吸收池內(nèi)盛放有鹽酸氣體吸收劑3-4。

所述的負(fù)壓蒸發(fā)池出水管1-2連接氧化沉淀池進(jìn)水管。

所述的氧化沉淀池4包括混合區(qū)4-1和沉淀區(qū)4-2，混合區(qū)底部設(shè)置有曝氣盤4-3，所述的曝氣盤的上方設(shè)有氧化沉淀池布水支管4-4，所述的氧化沉淀池布水支管4-4連接氧化沉淀池進(jìn)水管4-5，所述的曝氣盤4-3通過曝氣管連接有氧化沉淀池外的鼓風(fēng)機(jī)4-6，所述沉淀區(qū)內(nèi)設(shè)有擋板4-7，該擋板與沉淀池的內(nèi)壁形成作為廢水進(jìn)入沉淀區(qū)的廢水流道，沉淀區(qū)的出口處設(shè)有氧化沉淀池三相分離器4-8，沉淀區(qū)的出口上部設(shè)有氧化沉淀池溢水堰4-9，沉淀區(qū)底部設(shè)計成錐形結(jié)構(gòu)，在沉淀區(qū)底部設(shè)置有沉淀物排放閥4-10。氧化沉淀池溢水堰4-9連接氧化沉淀池出水管。

多層濾塔5包括頂蓋5-1、多層濾塔進(jìn)水管5-2、多層濾塔布水管5-3、濾料5-4、濾料支撐架5-5、進(jìn)風(fēng)口5-6和多層濾塔出水管5-7；多層濾塔5采用多層設(shè)置，最頂部設(shè)有頂蓋5-1，頂蓋5-1與塔體之間留有出風(fēng)口；濾塔的頂蓋5-1下面設(shè)有多層濾塔進(jìn)水管5-2，多層濾塔進(jìn)水管5-2連接多層濾塔布水管5-3；多層濾塔布水管5-3安置在最上面一層的濾料上部；濾料5-4放置在濾料支撐架5-5上，從上層到下層濾料的粒徑逐漸變小；濾料支撐架設(shè)計成倒梯形抽屜式，一方面加強通風(fēng)，避免產(chǎn)生臭氣，另一方面便于觀察和更換濾料，當(dāng)該層濾料堵塞嚴(yán)重，濾速很低時，只需把該層濾料抽出更換即可；多層濾塔的底部設(shè)有進(jìn)風(fēng)口5-6和多層濾塔出水管5-7。

多層濾塔出水管的出水進(jìn)入廢水深度處理系統(tǒng)。

采用上述鋼材鹽酸酸洗廢水預(yù)處理裝置進(jìn)行廢水處理的方法，具有如下步驟：

①鋼材鹽酸酸洗廢水通過負(fù)壓蒸發(fā)池進(jìn)水管1-1進(jìn)入負(fù)壓蒸發(fā)池，來自太陽能熱水器的熱水在熱交換器1-3中與廢水進(jìn)行熱交換，廢水被加熱，壓力調(diào)控裝置1-4調(diào)節(jié)負(fù)壓蒸發(fā)池的真空度，真空度的提高可以大幅度降低廢水的反應(yīng)溫度，使廢水在相對較低的溫度下沸騰，加快HCl的擴(kuò)散速率，減少蒸發(fā)時間。廢水中的HCl從廢水中蒸發(fā)出去，通過負(fù)壓蒸發(fā)池出氣管1-5進(jìn)入冷凝池2；蒸發(fā)后的廢水通過負(fù)壓蒸發(fā)池出水管1-2進(jìn)入氧化沉淀池進(jìn)水管4-5。。旋轉(zhuǎn)式太陽能熱水器根據(jù)太陽的位置調(diào)整方向，保證最大限度接收太陽的熱能。

②HCl蒸汽通過蒸汽入口2-1進(jìn)入冷凝池2，冷卻液由冷卻液入口2-4進(jìn)入冷凝池，蒸汽與冷卻液接觸，蒸汽中的熱量被冷卻液吸收帶走，HCl氣體變成鹽酸液體，在重力的作用下落入鹽酸接收池2-3，鹽酸接收池中的鹽酸回收再利用；吸收熱量后的冷卻液由冷卻液出口2-5流出，冷卻后的蒸汽由蒸汽出口2-2和氣體吸收池進(jìn)氣管3-1進(jìn)入氣體吸收池3，氣體吸收池3內(nèi)的鹽酸氣體吸收劑3-4吸收氣體中的HCl成分，氣體吸收池集氣管3-3把吸收處理后的氣體收集排放。

③蒸發(fā)后的廢水通過氧化沉淀池進(jìn)水管4-5以及氧化沉淀池布水支管4-4進(jìn)入氧化沉淀池的中下部；位于氧化沉淀池布水支管4-4下方的曝氣盤4-3產(chǎn)生大量細(xì)小氣泡，把廢水中的Fe²⁺氧化成Fe³⁺，生成Fe₂O₃，氧化反應(yīng)后的廢水進(jìn)入沉淀區(qū)的廢水流道，氧化沉淀池三相分離器4-8實現(xiàn)固液分離；Fe₂O₃在重力的作用下下沉到氧化沉淀池的沉淀區(qū)的下部，通過底部的沉淀物排放閥4-10排出；廢水通過氧化沉淀池溢水堰4-9和氧化沉淀池出水管進(jìn)入多層濾塔進(jìn)水管。

④廢水通過多層濾塔進(jìn)水管5-2和多層濾塔布水管5-3進(jìn)入多層濾塔，空氣與廢水在濾料5-4中交匯，濾料對廢水進(jìn)行過濾，同時發(fā)生生化反應(yīng)，多層濾塔處理后的水進(jìn)入多層濾塔出水管5-7，多層濾塔出水管的出水進(jìn)入廢水深度處理系統(tǒng)進(jìn)行進(jìn)一步的處理。

⑤氧化沉淀池排出的Fe₂O₃脫水、干燥后回收利用。

以上述依據(jù)本發(fā)明的理想實施例為啟示，通過上述的說明內(nèi)容，相關(guān)工作人員完全可以在不偏離本項發(fā)明技術(shù)思想的范圍內(nèi)進(jìn)行多樣的變更以及修改。本項發(fā)明的技術(shù)性范圍并不局限于說明書上的內(nèi)容，必須要根據(jù)權(quán)利要求范圍來確定其技術(shù)性范圍。