本发明属于工业废水循环利用技术领域，具体涉及一种钢铁混合酸洗废液的回收系统和方法。
背景技术：
钢材表面酸洗过程中会产生大量的酸洗废液，酸洗废液主要含有一定浓度的硫酸或者盐酸，大量的亚铁离子，少量的锰离子，微量的铅、镉、汞、铜、钴、镍等重金属离子及砷等非金属有毒有害物质，是一种强酸性、高毒性的废液。传统方法一股采用中和沉淀法来处理酸洗废液，由于中和沉淀法在处理过程会产生大量污泥、污泥后处理麻烦，易产生二次污染，于此同时，酸洗废液中有利用价值的铁和废酸等资源浪费较为严重，中和沉淀法已不符合现代钢铁生产绿色、可持续和循环经济的发展理念，因而该技术已被逐渐淘汰。因此，探究合适的酸洗废液的资源化处理方法具有十分重要的意义。
cleanox无硝酸酸洗工艺具有无环保、高效、节能等特点，能彻底去除废气中nox以及废水中的no3-排放，从根源上断绝氮污染，并减少酸回收过程中产生的二氧化碳。但在其处理过程中，其产生的氧化污泥颗粒极易溶于酸液中，使得出现管道、反应池等构筑物严重的结垢、堵塞等问题，运行不顺畅，最终造成酸及酸再生单元被破坏，影响酸洗效率和酸再生的运行成本。在“一种不锈钢无硝酸酸洗废水处理工艺”（申请号：201610446812.8）以及“一种钢铁行业硫酸酸洗废液的处理回收方法及其系统”（申请号：201610869341.1）中可以看出，两种方法分别采用电化学结合沉淀剂处理工艺和双极膜电渗析系统处理工艺成功地回收了较为纯净的酸洗液，但是两种方法的处理工艺的预处理程序都较为繁琐。
技术实现要素：
（1）要解决的技术问题
本发明为了克服传统钢铁酸洗液回收能源消耗高，并且容易造成水污染，无法自动规模化生产的缺点，本发明要解决的技术问题是提供一种钢铁混合酸洗废液的回收系统和方法，该发明采用混酸沉淀单元、自动循环控制处理单元和酸再生单元，使得污泥颗粒从酸液中分离后得到干净的酸，并重新进入酸洗单元，节约成本，提高了酸洗利用率和工作效率。
（2）技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供了这样一种钢铁混合酸洗废液的回收系统，具体包括混酸沉淀单元、自动循环控制处理单元和酸再生单元，所述的混酸沉淀单元由混酸酸洗槽、混酸沉淀罐和酸再生单元组成，所述的混酸酸洗槽下端出口连接所述的混酸沉淀罐上端进口，中间以隔膜阀控制，所述的混酸沉淀罐下端侧口所述的连接酸再生单元，所述的混酸沉淀罐下端底口连接所述的混酸循环罐，所述的混酸循环罐连接所述的混酸酸洗槽构成一个循环系统。
所述的两个酸洗槽相互串联连接组成，优选两个酸洗槽串联连接组成，混酸沉淀罐与酸再生单元采用高度差方式连接。
所述的混酸沉淀罐与混酸循环罐的连接管道中还设有1-2个卧式循环泵用于回酸。
所述的气动隔膜泵侧管连接一空气压缩口，气动隔膜泵进管的管道变径由65-50，出管的管道变径由50-65。
根据上述的系统，本发明采用一种钢铁混合酸洗废液的回收方法，其具体步骤如下：
a.注酸：打开混酸酸洗槽阀门，将混酸酸洗槽里的酸液通入到混酸沉淀罐中，流速控制在0.8-2.5m/s，混酸酸洗槽下方流向混酸沉淀罐中的管道公称直径为70-100mm，混酸沉淀罐罐壁上方的隔膜阀打开溢流，其他所有阀门呈关闭状态。
b.注碱：待混酸沉淀罐中的酸液体积达到罐容积的70-80%时先通入0.5-1.2mol/l的双氧水溶液，双氧水溶液体积的占酸液体积的0.5-1%，然后注入3.5-5mol/l碳酸钠和3-4.5mol/l氢氧化钠的混合碱溶液调节ph，控制ph在2.3-3.5之间；
c.沉淀：待沉淀剂添加完毕后，开启搅拌机搅拌3-5min，混酸沉淀罐中的酸液温度维持在65-75℃，沉淀时间为200-400min，以保证悬浊液顺利自然沉降，防止凝聚堵塞管道。
d.供酸：混酸沉淀罐和混酸循环罐高度差在3-6m之间，通过阀门控制混酸沉淀罐，以重力自流的方式供酸给酸再生缓冲罐，流速为0.8-3m/s。
e.排污：打开混酸沉淀罐下方的气动隔膜阀排污，污泥流速控制在0.1-0.5m/s。
f.回酸：排泥结束后，排泥阀门关闭，打开与混酸循环罐连接的气动隔膜泵起动开始回酸，气动隔膜泵出口压力维持在2-5×102kpa，流速为2-4m/s，混酸循环罐的温度控制在60-70℃，时间到后回酸结束所有气动阀门和泵关闭，一个沉淀循环过程结束。
作为本发明的优选实施方式，步骤a中，所述的混酸酸洗槽里的酸液通入到所述的混酸沉淀罐中的流速为1.5-2m/s，所述的混酸沉淀罐罐壁上方的隔膜阀为气动隔膜阀，所述的混酸酸洗槽下方流向混酸沉淀罐中的管道公称直径为80mm。
a.作为本发明的优选实施方式，步骤b中，待混酸沉淀罐中的酸液体积达到罐容积的70%时先通入0.8-1.0mol/l的双氧水溶液，双氧水溶液体积的占酸液体积的0.7-0.9%，然后注入3.9-4.5mol/l碳酸钠和3.5-4.0mol/l氢氧化钠的混合碱溶液调节ph，控制ph在2.8-3.0之间。
作为本发明的优选实施方式，步骤c中，所述的混酸沉淀罐中的酸液温度优选70-72℃，沉淀时间优选240-300min。
作为本发明的优选实施方式，步骤d，优选流速为1.5-2m/s的重力自流的方式供酸给酸再生单元。
作为本发明的优选实施方式，在步骤e，污泥流速优选0.2-0.3m/s。
作为本发明的优选实施方式，在步骤f，所述的气动隔膜泵出口压力维持在3-4×102kpa，流速为2.5-3.5m/s，混酸循环罐的温度控制在64-68℃。
（3）有益效果
本发明的有益效果：通过一系列自动化控制、控制浓液沉淀时间，使酸液中的污泥颗粒通过一定时间自然沉淀，污泥颗粒从酸液中分离后得到一级品和二级品的回收酸液，并结合自动循环控制处理单元让酸洗液重新进入酸洗程序。添加混合碱作为沉淀剂控制其ph，使酸液中的污泥颗粒通过一定时间自然沉淀为酸再生单元提供干净的介质，工艺方式简单且有效，保证酸再生单元的稳定运行、节约成本，降低酸浓液中的污泥颗粒含量，提高酸洗效率，节约了生产成本，减少工业垃圾，保护了环境。
附图说明
图1为混合酸洗废液的回收系统工艺流程图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的说明。
实施例一
如图1所示，本实施案例所涉及的系统具体包括混酸沉淀单元(a)和自动循环控制处理单元(b)，所述的混酸沉淀单元(a)由混酸酸洗槽(7、8)、混酸沉淀罐(1、2)和酸再生单元(c)组成，所述的混酸酸洗槽(7、8)下端出口连接所述的混酸沉淀罐(1、2)上端进口，中间以隔膜阀控制，所述的混酸沉淀罐(1、2)下端侧口所述的连接酸再生单元(c)，所述的混酸沉淀罐(1、2)下端底口连接所述的混酸循环罐(5、6)，所述的混酸循环罐(5、6)连接所述的混酸酸洗槽(7、8)构成一个循环系统。
所述的两个混酸酸洗槽(7、8)相互串联组成，所述的混酸沉淀罐(1、2)与酸再生单元(c)采用高度差方式连接，所述的混酸沉淀罐(1、2)与混酸循环罐(5、6)的连接管道中还设有2个卧式循环泵用于回酸，所述的气动隔膜泵(3、4)侧管连接一空气压缩口，所述的气动隔膜泵(3、4)进管的管道变径由65-50mm，出管的管道变径由50-65mm。
根据上述的系统，本发明采用一种钢铁混合酸洗废液的回收方法，其具体步骤如下：
a.注酸：气动隔膜阀（9，10，11，12）打开注酸，酸液槽中的废液通入沉淀罐（1）沉淀，混酸酸液槽（8）中的废液通入沉淀罐（2）沉淀，气动隔膜阀（13，14，15，16）打开溢流，其他阀门全部关闭，注酸流速控制在1.5m/s，注酸时间为30min。
b.注碱：待混酸沉淀罐(1、2)中的酸液体积达到罐容积的70%时先通入0.8mol/l的双氧水溶液，双氧水溶液体积的占酸液体积的0.7%，然后注入3.9mol/l碳酸钠和3.5mol/l氢氧化钠的混合碱溶液调节ph，控制ph在2.8之间。
c.沉淀：待沉淀剂添加完毕后，开启搅拌机搅拌3min，混酸沉淀罐(1、2)中的酸液温度维持在70℃，沉淀时间为240min，沉淀静置过程中所有阀门关闭。
d.供酸：沉淀工序完成后，先打开阀门（17）将沉淀好的酸提供给酸再生单元(c)进行处理回用，混酸沉淀罐（1）供酸结束后混酸沉淀罐（2）开始供酸，阀门（18）打开将沉淀好的酸提供给酸再生单元(c)进行处理回用，供酸流速为1.5m/s，供酸时间为120min，以重力自流的方式供酸给酸再生缓冲罐（26）。
e.排污：供酸结束后，阀门（18，17）关闭，阀门（20，22）打开开始排污泥，污泥流速控制在0.2m/s，排污时间为16s。
f.回酸：排泥结束后（20，22）关闭，阀门（19，24）打开，气动隔膜泵(3、4)气动开始回酸混酸循环罐（5），气动隔膜泵(3、4)出口压力维持在3×102kpa，循环罐的温度控制在64℃，回酸流速为2.5m/s，5min后关闭气动隔膜阀(19，24)，切换至混酸循环罐（6）回酸，开启气动隔膜泵(3、4)，混酸循环罐（6）开始回酸，回酸流速为2.5m/s，5min后，所有气动阀门和泵关闭。
实施例二
如图1所示，本实施案例所涉及的系统具体包括混酸沉淀单元(a)和自动循环控制处理单元(b)，所述的混酸沉淀单元(a)由混酸酸洗槽(7、8)、混酸沉淀罐(1、2)和酸再生单元(c)组成，所述的混酸酸洗槽(7、8)下端出口连接所述的混酸沉淀罐(1、2)上端进口，中间以隔膜阀控制，所述的混酸沉淀罐(1、2)下端侧口所述的连接酸再生单元(c)，所述的混酸沉淀罐(1、2)下端底口连接所述的混酸循环罐(5、6)，所述的混酸循环罐(5、6)连接所述的混酸酸洗槽(7、8)构成一个循环系统。
所述的两个混酸酸洗槽(7、8)相互串联组成，所述的混酸沉淀罐(1、2)与酸再生单元(c)采用高度差方式连接，所述的混酸沉淀罐(1、2)与混酸循环罐(5、6)的连接管道中还设有2个卧式循环泵用于回酸，所述的气动隔膜泵(3、4)侧管连接一空气压缩口，所述的气动隔膜泵(3、4)进管的管道变径由65-50mm，出管的管道变径由50-65mm。
根据上述的系统，本发明采用一种钢铁混合酸洗废液的回收方法，其具体步骤如下：
a.注酸：气动隔膜阀（9，10，11，12）打开注酸，酸液槽中的废液通入沉淀罐（1）沉淀，混酸酸液槽（8）中的废液通入沉淀罐（2）沉淀，气动隔膜阀（13，14，15，16）打开溢流，其他阀门全部关闭，注酸流速控制在1.8m/s，注酸时间为20min。
b.注碱：待混酸沉淀罐(1、2)中的酸液体积达到罐容积的70%时先通入1.0mol/l的双氧水溶液，双氧水溶液体积的占酸液体积的0.9%，然后注入4.5mol/l碳酸钠和4.0mol/l氢氧化钠的混合碱溶液调节ph，控制ph在3.0之间。
c.沉淀：待沉淀剂添加完毕后，开启搅拌机搅拌4min，混酸沉淀罐(1、2)中的酸液温度维持在72℃，沉淀时间为200min，沉淀静置过程中所有阀门关闭。
d.供酸：沉淀工序完成后，先打开阀门（17）将沉淀好的酸提供给酸再生单元(c)进行处理回用，混酸沉淀罐（1）供酸结束后混酸沉淀罐（2）开始供酸，阀门（18）打开将沉淀好的酸提供给酸再生单元(c)进行处理回用，供酸流速为2m/s，供酸时间为130min，以重力自流的方式供酸给酸再生缓冲罐（26）。
e.排污：供酸结束后，阀门（18，17）关闭，阀门（20，22）打开开始排污泥，污泥流速控制在0.3m/s，排污时间为14s。
f.回酸：排泥结束后（20，22）关闭，阀门（19，24）打开，气动隔膜泵(3、4)气动开始回酸混酸循环罐（5），气动隔膜泵(3、4)出口压力维持在3×102kpa，循环罐的温度控制在65℃，回酸流速为3m/s，5min后关闭气动隔膜阀(19，24)，切换至混酸循环罐（6）回酸，开启气动隔膜泵(3、4)，混酸循环罐（6）开始回酸，回酸流速为3m/s，5min后，所有气动阀门和泵关闭。
实施例三
如图1所示，本实施案例所涉及的系统具体包括混酸沉淀单元(a)和自动循环控制处理单元(b)，所述的混酸沉淀单元(a)由混酸酸洗槽(7、8)、混酸沉淀罐(1、2)和酸再生单元(c)组成，所述的混酸酸洗槽(7、8)下端出口连接所述的混酸沉淀罐(1、2)上端进口，中间以隔膜阀控制，所述的混酸沉淀罐(1、2)下端侧口所述的连接酸再生单元(c)，所述的混酸沉淀罐(1、2)下端底口连接所述的混酸循环罐(5、6)，所述的混酸循环罐(5、6)连接所述的混酸酸洗槽(7、8)构成一个循环系统。
所述的两个混酸酸洗槽(7、8)相互串联组成，所述的混酸沉淀罐(1、2)与酸再生单元(c)采用高度差方式连接，所述的混酸沉淀罐(1、2)与混酸循环罐(5、6)的连接管道中还设有2个卧式循环泵用于回酸，所述的气动隔膜泵(3、4)侧管连接一空气压缩口，所述的气动隔膜泵(3、4)进管的管道变径由65-50mm，出管的管道变径由50-65mm。
根据上述的系统，本发明采用一种钢铁混合酸洗废液的回收方法，其具体步骤如下：
a.注酸：气动隔膜阀（9，10，11，12）打开注酸，酸液槽中的废液通入沉淀罐（1）沉淀，混酸酸液槽（8）中的废液通入沉淀罐（2）沉淀，气动隔膜阀（13，14，15，16）打开溢流，其他阀门全部关闭，注酸流速控制在2m/s，注酸时间为20min。
b.注碱：待混酸沉淀罐(1、2)中的酸液体积达到罐容积的70%时先通入0.9mol/l的双氧水溶液，双氧水溶液体积的占酸液体积的0.8%，然后注入4.0mol/l碳酸钠和3.8mol/l氢氧化钠的混合碱溶液调节ph，控制ph在2.9之间。
c.沉淀：待沉淀剂添加完毕后，开启搅拌机搅拌4min，混酸沉淀罐(1、2)中的酸液温度维持在60℃，沉淀时间为200min，沉淀静置过程中所有阀门关闭。
d.供酸：沉淀工序完成后，先打开阀门（17）将沉淀好的酸提供给酸再生单元(c)进行处理回用，混酸沉淀罐（1）供酸结束后混酸沉淀罐（2）开始供酸，阀门（18）打开将沉淀好的酸提供给酸再生单元(c)进行处理回用，供酸流速为1.5m/s，供酸时间为120min，以重力自流的方式供酸给酸再生缓冲罐（26）。
e.排污：供酸结束后，阀门（18，17）关闭，阀门（20，22）打开开始排污泥，污泥流速控制在0.2m/s，排污时间为16s。
f.回酸：排泥结束后（20，22）关闭，阀门（19，24）打开，气动隔膜泵(3、4)气动开始回酸混酸循环罐（5），气动隔膜泵(3、4)出口压力维持在3.5×102kpa，循环罐的温度控制在68℃，回酸流速为3.5m/s，5min后关闭气动隔膜阀(19，24)，切换至混酸循环罐（6）回酸，开启气动隔膜泵(3、4)，混酸循环罐（6）开始回酸，回酸流速为3.5m/s，5min后，所有气动阀门和泵关闭。
在本发明中，通过一系列自动化控制、控制浓液沉淀时间、沉淀温度等回收了纯度较为优良的酸液。实施例一中得到回收酸液一级品6m3、泥含量为0.46ml/l，二级品2m3，泥含量为1.12ml/l；实施例二中得到回收酸液一级品6.3m3、泥含量为0.43ml/l，二级品1.9m3，泥含量为1.02ml/l；实施例三中得到回收酸液一级品5.8m3、泥含量为0.46ml/l，二级品2.3m3，泥含量为1.15ml/l。
以上所述实施例仅表达了本发明的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形、改进及替代，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。