专利名称：一种废酸回收工艺及其配套装置的制作方法
技术领域：
本发明属于水处理技术领域，具体涉及一种废酸回收工艺以及与该工艺配套的装置。
背景技术：
钢铁元件毛坯在表面电镀、喷涂前一般都要经过酸洗以清除表面的氧化物，同时产生大量酸洗废液。工件种类和加工要求不同，对酸洗液的要求也不尽相同，其中以盐酸清洗最为常见。盐酸清洗废液中主要含有 ^2+、Η+和Cl_离子，此外还存在一定量的油污和硅粉、碳素等悬浮物。这些酸洗废液如果不加处理就直接排放，不但浪费资源，还会带来严重的环境污染。针对钢铁工业酸洗废液，目前的处理方式主要有冷却结晶法、蒸发结晶法、喷烧分解法、离子交换法、溶剂萃取法、中和法、渗析法等。但这些处理方式普遍存在投资及运行成本高、处理效果不理想等问题，其中冷却结晶法、蒸发结晶法、喷烧分解法等方法还具有能耗高、设备维护困难等缺陷，同时还会产生大量废气和废渣；离子交换法和渗析法运行稳定性差，回收酸不彻底；溶剂萃取法和中和法需要消耗大量化学试剂，容易带来二次污染。可见，传统的废酸处理方式已不能满足国家“循环经济”的政策要求，市场迫切需要投资小、回收率高、回收酸体积小、运行费用低的新型废酸处理技术。
发明内容
本发明的目的旨在提供一种废酸回收工艺，同时还提供了与该工艺配套的装置。基于上述目的，本发明采取了如下技术方案一种废酸回收工艺，包括利用超滤膜气浮对废酸进行预处理的步骤竖向安装超滤膜组件，然后利用气液混合动力装置将废酸从超滤膜组件下部供入以进行超滤膜气浮净化处理。利用气液混合动力装置将预处理后的废酸供入渗析器，进行气浮渗析。对渗析后残液(残液废水)依次进行曝气、沉淀和固液分离，液相(废水)在气液混合动力装置的推动下进入后处理超滤膜组件再次进行超滤膜气浮净化处理。从后处理超滤膜组件排出的渗透液(清水)返回渗析器做接收液使用，浓缩液(气水混合液)返回沉淀阶段做循环处理。从预处理超滤膜组件中排出的浓缩液(气酸混合液)汇入未处理的废酸中循环处理。所述废酸回收工艺的配套装置，包括废酸槽和竖向安装的预处理超滤膜组件，预处理超滤膜组件上连有渗透液排出管，且下部连有进料管、上部连有浓缩液排出管，预处理超滤膜组件进料管的另一端与废酸槽连通，该进料管上设有气液混合动力装置。所述预处理超滤膜组件浓缩液排出管的另一端插入废酸槽中。所述装置还包括缓存槽和渗析器，预处理超滤膜组件渗透液排出管的另一端插入缓存槽中，缓存槽通过管道与渗析器的进料口连通，该连通管道上设置有气液混合动力装置。所述渗析器的残液出口依次与曝气池、沉淀池、固液分离器以及后处理超滤膜组件相连，固液分离器的出水口与后处理超滤膜组件的进料管连通，该进料管上设有气液混合动力装置；后处理超滤膜组件的浓缩液排出管返回沉淀池并插入其中。后处理超滤膜组件的渗透液排出管的另一端与渗析器的接收液入口相连。本发明的废酸回收工艺利用超滤膜气浮对废酸进行预处理，能够在保证超滤膜组件长期、稳定运行的同时有效去除废酸中的胶体、油污以及大量的硅粉、碳素等悬浮物废酸携带大量微气泡进入超滤膜组件，废酸中的油污、胶体以及硅粉、碳素等悬浮物粘附在微气泡上并在膜分离后被微气泡带出膜组件，有效防止了膜表面的污染；同时，微气泡持续地吹扫膜表面，也起到了持续净化膜表面的作用。将气浮引入膜过程，彻底克服了膜组件易堵塞且清洗困难的缺陷，维持了膜分离技术高效、节能、环保、设备紧凑、过程简单、易于控制等优势，为后期废酸的回收铺平了道路。利用超滤膜气浮净化处理对废酸进行预处理，可以将废酸中的二价铁离子转化为三价铁离子，后期无论是采用渗析法还是采用传统的加热焙烧法回收废酸，都可以提高铁离子的去除率和设备的工作效率。鲁兹钠法作为焙烧法中的代表，在国际上有较为广泛的应用。鲁兹钠法的大致流程为将废酸在预浓缩器内加热，浓缩后用泵送到焙烧炉顶部，使其呈雾状喷入炉内；雾化废酸在炉内受热分解，生成氯化氢气体及粉状氧化铁；氧化铁从炉底排出；氯化氢随燃烧气体从炉顶经双旋风除尘器达预浓缩器，经双旋风除尘器、预浓缩器净化后冷却后的气体， 从预浓缩器进入吸收塔底部；气体中的氯化氢被从塔顶喷出的洗涤水吸收，在塔底形成再生酸，塔顶的尾气由风机抽走经烟囱排出。鲁兹钠法虽然原理简单，但其在中国的推广之路却并不顺利，除具有投资大、能耗高、设备维护困难、运行过程中易产生废气废渣等缺点外，喷烧过程中喷头宜堵塞、处理效果不稳定也是影响其推广的重要因素。实际生产中，废酸并不是一个均一稳定的理想体系， 除氯离子、铁离子外，体系中还存在大量其他杂质，比如硅粉、碳素等。若不对废酸进行适当的预处理，喷烧时势必会频繁堵塞喷头，影响回收效率和效果。若采用超滤膜气浮事先对废酸进行预处理，不仅可以及时、有效地除去废酸中的易堵杂质，有助于鲁兹钠法的顺利进行。渗析是另外一种较为常用的废酸回收方法。渗析器对外通常有四个接口，即进料口、接收液入口、渗析液出口和残液出口 废酸和接收液(清水，一般使用自来水)分别自进料口、接受液入口进入渗析器后在渗析膜的两侧流动，在浓度差的推动下，废酸水中的 Cl-穿过渗析膜进入接受液中，同时为了维持电中性，Cl-在迁移的同时会携带等摩尔的阳离子一起进入接受液。由于废酸中狗2+在膜内孔道中的迁移速度远比H+小，形成的宏观结果是HC1迁移到接受液中形成回收酸，而废酸一侧(残液废水)的pH值不断升高，滞留在废酸中的1 2+随着PH值的升高逐渐转化为狗3+。但实践中，废酸中还含有大量油污和硅粉、碳素等颗粒物，如果直接将这样成份复杂的废酸通入渗析器，用不了多久就会使渗析膜堵塞， 使整个废酸处理系统瘫痪。这已成为阻碍现有渗析法工业推广的重大障碍。在废酸进入渗析器之前利用超滤膜气浮对废酸进行预处理，可以起到以下几个方面的作用1)除去废酸中的油污和其他颗粒物，如硅粉、碳素、细菌等，提高了后段渗析器的进水水质，为渗析器持续、稳定工作提供了保障；同时，与超滤相比，超滤膜气浮能够保证膜组件长期稳定运行，不会因预处理而影响整个废酸回收系统的工作效率。2)超滤膜气浮净化处理时废酸中溶入了大量空气，相当于对废酸进行了曝气处理，可以促使废酸中的狗2+转化为狗3+，离子的水化半径提高，在渗析阶段更容易被截留而与HCl分离，甚至转化为！^ (OH) 3从废酸中析出。3) 对废酸起到了一定的浓缩作用，有助于提高渗析回收酸的浓度。本发明在利用超滤膜气浮净化对废酸进行预处理后，采用渗析来回收酸，且在渗析阶段也加入了气浮，这更有利于狗2+向!^3+转化。此外，气浮同样可以防止污染物在渗析膜表面附着，使渗析膜表面保持清洁，保证了渗析器的运行稳定性。渗析使残液废水中的酸不断减少，PH值升高；当PH值达到3以上时，就会有大量!^e (OH) 3析出。而本发明中，残液废水的PH值可以达到6左右，接近中性，大幅度降低了后期的加碱量。而回收酸的浓度最高可达17%，体积也非常小，可直接返回配酸槽中配成酸洗液循环使用。渗析后进一步对残液废水进行曝气，促使!^2+转化为狗3+，残液废水最终转化为分散有大量氢氧化铁的黄泥水。为使狗2+的氧化进行地更为彻底，可在曝气池中添加少量氢氧化钠调节PH值到7-8。曝气后将残液废水打入沉淀池中沉淀，为氧化反应和!^e(OH)3晶体的生长、析出提供了充足的时间。尔后经固液分离，分离出的泥渣成分几乎都是!^e(OH)3, 纯度可达到99%，作为副产品供应到市场中能够为企业增加额外的经济收入。固液分离后， 液相中还会含有少量的狗(OH) 3,利用超滤膜气浮再次对其进行净化处理，出水(渗透液)可以直接达标排放，或作为渗析器的接收液使用，而浓缩液(气水混合液)则返回沉淀池中作循环处理。总的来说，本发明的废酸回收方法具有运行费用极低、能耗低、可操作性强、出水水质好、废酸回收体积小、浓度高等优势，预处理及后处理中用到的超滤膜以及回收酸时用到的渗析膜都能够长时间稳定运行，为膜寿命和整个回收系统的工作效率提供了保障。更重要的是，该法能够将废酸中酸、水和铁离子分别回收，实现了废酸的资源化利用，因而具有广阔的市场前景。除盐酸型钢铁酸洗废液外，本发明的应用领域还可以拓展到钛白粉生产、湿法炼铜等行业，回收酸的种类可包括&S04、HCl、HF、HNO3> CH3COOH, H3PO4等，涉及的金属离子包括过渡金属离子、稀土离子及镁钙等。还可以用于含有金属盐废水的净化分离处理，如印刷线路板的腐蚀液废液处理(三氯化铁)。
图1是本发明废酸回收工艺的流程图； 图2是本发明配套装置的结构示意图。
具体实施例方式下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。一种废酸回收工艺，如图1所示，是在配酸、酸洗后通过以下步骤对废酸进行处理
1)利用超滤膜气浮对废酸进行预处理竖向安装超滤膜组件，然后利用气液混合动力装置将废酸从超滤膜组件下部供入，利用超滤膜气浮净化去除其中的油污、硅粉、碳素等大颗粒污染物；从超滤膜组件中排出的浓缩液(气酸混合液)汇入未处理的废酸中循环处理。
2)气浮渗析利用气液混合动力装置将预处理后的废酸供入渗析器，进行气浮渗析，渗析液即为回收酸，回收酸返回配酸阶段重复利用。3)后处理对渗析后残液依次进行曝气、沉淀和固液分离，液相在气液混合动力装置的推动下进入后处理滤膜组件进行二次气浮超滤；二次气浮超滤所得渗透液返回渗析器做接收液使用，浓缩液返回沉淀阶段做循环处理。
与上述废酸回收工艺配套的装置，如图2所示，依次包括废酸槽3、预处理超滤膜组件 4、缓存槽5、渗析器6、曝气池7、沉淀池8、固液分离器9以及后处理超滤膜组件10。两组超滤膜组件4和10均竖向安装(膜丝呈竖向)且结构类似其上连有渗透液排出管4-2、10-2， 且下部连有进料管4-3、10-3，上部连有浓缩液排出管4-1、10-1。预处理超滤膜组件4通过与之相连的进料管4-3与废酸槽3连通，该进料管4-3上设有气液混合动力装置(本实施例中具体由流体泵12和压缩空气入口 13组合而成)，与预处理超滤膜组件4相连的浓缩液排出管4-1返回废酸槽3并插入其中；预处理超滤膜组件4的渗透液排出管4-2的另一端插入缓存槽5中。缓存槽5通过管道与渗析器6的进料口 6-1连通，该连通管道上设置有由流体泵 12和压缩空气入口 13组合而成的气液混合动力装置。渗析器6的残液出口 6-4依次与曝气池7、沉淀池8、固液分离器9以及后处理超滤膜组件10相连，其中固液分离器9的出水口 9-2与后处理超滤膜组件10的进料管10-3连通，该进料管10-3上设有由流体泵12和压缩空气入口 13组合而成的气液混合动力装置；后处理超滤膜组件10的浓缩液排出管10-1 返回沉淀池8并插入其中；后处理超滤膜组件10的渗透液排出管10-2的另一端与渗析器 6的接收液入口 6-2相连接，该渗透液排出管10-2上还设有备用接口 14，必要时配入一定量的自来水。曝气池7、沉淀池8以及固液分离器9 (的进水口 9-1)之间的连接管道上均设有流体泵12和阀门11。渗析器6的渗析液出口 6-3通过管道通入配酸槽1中，配酸槽1下游依次连接的是酸洗槽2和废酸槽3，配酸槽1、酸洗槽2及废酸槽3之间的连接管道上均安装有有流体泵12和阀门11。本实施例中固液分离器9具体使用的是板框过滤器。
权利要求
1.一种废酸回收工艺，其特征在于，包括利用超滤膜气浮对废酸进行预处理的步骤 竖向安装超滤膜组件，然后利用气液混合动力装置将废酸从超滤膜组件下部供入以进行超滤膜气浮净化处理。
2.如权利要求1所述的废酸回收工艺，其特征在于，利用气液混合动力装置将预处理后的废酸供入渗析器，进行气浮渗析。
3.如权利要求2所述的废酸回收工艺，其特征在于，对渗析后残液依次进行曝气、沉淀和固液分离，液相在气液混合动力装置的推动下进入后处理超滤膜组件再次进行超滤膜气浮净化处理。
4.如权利要求3所述的废酸回收工艺，其特征在于，从后处理超滤膜组件排出的渗透液返回渗析器做接收液使用，浓缩液返回沉淀阶段做循环处理。
5.如权利要求1-4任一所述的废酸回收工艺，其特征在于，从预处理超滤膜组件中排出的浓缩液汇入未处理的废酸中循环处理。
6.权利要求1所述废酸回收工艺的配套装置，包括废酸槽和竖向安装的预处理超滤膜组件，预处理超滤膜组件上连有渗透液排出管，且下部连有进料管、上部连有浓缩液排出管，其特征在于，预处理超滤膜组件进料管的另一端与废酸槽连通，该进料管上设有气液混合动力装置。
7.如权利要求6所述的配套装置，其特征在于，所述预处理超滤膜组件浓缩液排出管的另一端插入废酸槽中。
8.如权利要求6或7所述的配套装置，其特征在于，所述装置还包括缓存槽和渗析器， 预处理超滤膜组件渗透液排出管的另一端插入缓存槽中，缓存槽通过管道与渗析器的进料口连通，该连通管道上设置有气液混合动力装置。
9.如权利要求8所述的配套装置，其特征在于，所述渗析器的残液出口依次与曝气池、 沉淀池、固液分离器以及后处理超滤膜组件相连，固液分离器的出水口与后处理超滤膜组件的进料管连通，该进料管上设有气液混合动力装置；后处理超滤膜组件的浓缩液排出管返回沉淀池并插入其中。
10.如权利要求9所述的配套装置，其特征在于，后处理超滤膜组件的渗透液排出管的另一端与渗析器的接收液入口相连。
全文摘要
一种废酸回收工艺及其配套装置，属于水处理技术领域，其中废酸回收工艺包括利用超滤膜气浮对废酸进行预处理的步骤竖向安装超滤膜组件，然后利用气液混合动力装置将废酸从超滤膜组件下部供入以进行超滤膜气浮净化处理。预处理后采用气浮渗析回收废酸，具有能耗低、可操作性强、出水水质好、废酸回收体积小、浓度高等优势。配套装置包括废酸槽和竖向安装的预处理超滤膜组件，预处理超滤膜组件上连有渗透液排出管，且下部连有进料管、上部连有浓缩液排出管，预处理超滤膜组件进料管的另一端与废酸槽连通，该进料管上设有气液混合动力装置。该装置结构紧凑、运行稳定、管理简单，适于多种类型的废酸回收。
文档编号C02F1/24GK102259954SQ20111021569
公开日2011年11月30日 申请日期2011年7月29日 优先权日2011年7月29日
发明者王建刚 申请人:郑州银科尔科技有限公司