本实用新型属于危险废物处理领域，特别是指一种回收废酸中重金属并资源化利用的装置。
背景技术：
随着工业和经济的发展，我国每年产生的废酸在1亿吨以上，并且据中国化工信息中心调研统计，其中无机废酸约占35 %，有机废酸约占65 %，且含量40 %以上的废酸占总量的46 %左右。工业废酸主要来自于石油炼制、硫酸等化工原料生产、钢铁加工洗涤、青铜生产浸酸、电子元件制造等领域。由于废酸一般含有有机物和重金属离子，直接利用会造成二次污染，并且未经处理的废酸进入自然环境中会造成土壤酸化，废酸中的重金属在酸性土壤中活性较高易被植物吸收，进而对食品安全造成重大隐患。随着我国面临的环保与人体健康安全压力日益严峻，因此政府对企业清洁生产、节能减排、废水污染防治等方面的环保要求不断提高。
目前，我国废酸一般采取的处理工艺为中和沉淀法，该工艺不仅需要消耗大量的中和剂，还会产生大量的固体废渣，且运行费用较高，回收率低，同时中和沉淀法并不能从根本上消除污染，而只是将污染物在不同介质中进行转移，特别是有毒有害的物质从水中转移到固体废渣中，造成二次污染，形成“治不胜治”的恶性循环，随着国家对工业废渣问题的重视，该处理工艺存在的弊端日益突出。另一方面，部分工业废酸还采用高温水解和蒸发法，但该工艺能耗过大，不适于大范围工业化应用，仅适用于产品附加值高的特殊组分。
虽然废酸会对自然环境和人体健康造成严重的危害，但同时废酸中一般包含具有可回收利用价值的硫酸或硝酸以及有价值的金属(如铜或镍)。基于物料回收和循环经济的理念，从单纯的废酸达标排放向回收有价金属和水资源回用技术转变已逐渐成为我国废酸处理的发展趋势。工业中传统的废酸中重金属回收工艺一般为采用电镀技术将重金属离子还原为金属态，但金属回收率与回收金属的质量会因过程中废酸中金属含量的降低而受到影响，因此需要定时检测废酸中金属含量，并补充废酸，进而造成工艺繁琐，需要大量的人力。而废酸中酸液的回收一般采用加热蒸馏工艺以回收沸点较低的酸液，例如回收沸点低于硫酸的硝酸，但回收沸点较高的硫酸则需要额外的回收处理设备，造成工艺复杂以及回收成本提高。
综上所述，工业中传统的废酸处理及回收工艺在实际应用过程中均存在一些不足，如易造成二次污染、工艺繁琐、回收率低、回收成本高等，因此探索开发出新的废酸中重金属回收并资源化利用的方法与装置对我国工业企业清洁生产、节能减排具有重要的意义。
技术实现要素：
本实用新型提供了一种回收废酸中重金属并资源化利用的装置，解决了现有工艺技术产生的废渣易造成二次污染、工艺繁琐、回收率低、回收成本高等问题。
本实用新型的技术方案是这样实现的：
一种回收废酸中重金属并资源化利用的装置，包括：
缓冲水箱，用于对废酸进行水质水量的调节，保证后续处理工艺稳定运行；
预过滤装置，用于去除废酸废水中的悬浮物、胶体物质等颗粒物，与所述缓冲水箱连接；
一级膜系统，用于去除预过滤系统中未能截留的悬浮物和胶体物质，与所述预过滤装置连接；
中间水箱，用于收集一级膜系统的出水，与所述一级膜系统连接；
二级膜系统，用于分离废酸中的酸液、阴离子和金属离子，与所述中间水箱连接；
透过液箱，用于收集所述二级膜系统中含大部分一价离子(如F-、Cl-)的透过液，与所述二级膜系统连接；
浓缩液箱，用于收集所述二级膜系统中含少量F-和Cl-的浓缩液，与所述二级膜系统连接；
电解装置，用于回收浓缩液中的贵重金属，与所述浓缩液箱连接。
进一步地，所述预过滤装置为多介质过滤器、砂滤装置、活性炭过滤器或袋式过滤器中的一种或多种。
进一步地，所述一级膜系统包括若干超滤或微滤膜，所述超滤或微滤膜为管式膜或卷式膜中的一种。
进一步地，所述一级膜系统的膜元件材料为聚四氟乙烯(PTFE)、聚醚砜(PES)、聚乙烯(PE)或聚砜(PSF)中的一种。
进一步地，所述二级膜系统为包括若干特种耐酸纳滤膜，所述特种耐酸纳滤膜为管式膜或卷式膜中的一种。
进一步地，所述二级膜系统中特种耐酸纳滤膜的膜材料为聚砜(PSF)、聚四氟乙烯(PTFE)或聚乙烯(PE)中的一种。
进一步地，所述电解装置为回流式电解装置、回转式电解装置或翻腾式电解装置中的一种。
进一步地，所述电解装置的电极为石墨电极或铅电极中的一种。
本实用新型的有益效果为：
1.本实用新型所述的回收废酸中重金属并资源化利用的方法与装置，将膜分离、化学中和与电解技术结合起来，避免了传统中和沉淀工艺产生废渣造成二次污染的不足，实现了废酸、废渣的减量化处理，并可进行酸液以及重金属的回收，进而为企业增加一定的经济效益。
2.本实用新型所述的回收废酸中重金属并资源化利用的方法与装置，二级膜系统透过液中SO42-和二价以上重金属浓度低，后续中和处理过程中废渣产量降低，且废酸减量化程度高，可达到30 % ~ 50 %。
3.本实用新型所述的回收废酸中重金属并资源化利用的方法与装置，废酸处理成本低。
4.本实用新型所述的回收废酸中重金属并资源化利用的方法与装置，回收率高，回收的酸液和重金属均可回用于工业生产中，实现资源化利用。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前体下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本实用新型一种回收废酸中重金属并资源化利用装置的结构框图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。
如图1所示，本实用新型所述的一种回收废酸中重金属并资源化利用的装置，包括：
缓冲水箱，用于对废酸进行水质水量的调节，保证后续处理工艺稳定运行；
预过滤装置，用于去除废酸废水中的悬浮物、胶体物质等颗粒物，与所述缓冲水箱连接；
一级膜系统，用于去除预过滤系统中未能截留的悬浮物和胶体物质，与所述预过滤装置连接；
中间水箱，用于收集一级膜系统的出水，与所述一级膜系统连接；
二级膜系统，用于分离废酸中的酸液、阴离子和金属离子，与所述中间水箱连接；
透过液箱，用于收集所述二级膜系统中含大部分一价离子(如F-、Cl-)的透过液，与所述二级膜系统连接；
浓缩液箱，用于收集所述二级膜系统中含少量F-和Cl-的浓缩液，与所述二级膜系统连接；
电解装置，用于回收浓缩液中的贵重金属，与所述浓缩液箱连接。
优选地，所述预过滤装置为多介质过滤器、砂滤装置、活性炭过滤器或袋式过滤器中的一种或多种。其中，多介质过滤器是利用一种或多种介质，在一定的压力条件下使水通过一定厚度的粒状或非粒状滤料，从而有效地去除水中的悬浮物和胶体使水澄清的装置，常用的滤料有石英砂、无烟煤、砾石、磁铁矿或无烟煤等。
优选地，所述一级膜系统包括若干超滤或微滤膜，所述超滤或微滤膜为管式膜或卷式膜中的一种。
优选地，所述一级膜系统的膜元件材料为聚四氟乙烯(PTFE)、聚醚砜(PES)、聚乙烯(PE)或聚砜(PSF)中的一种。
优选地，所述二级膜系统为包括若干特种耐酸纳滤膜，所述特种耐酸纳滤膜为管式膜或卷式膜中的一种。
优选地，所述二级膜系统中特种耐酸纳滤膜的膜材料为聚砜(PSF)、聚四氟乙烯(PTFE)或聚乙烯(PE)中的一种。
优选地，所述电解装置为回流式电解装置、回转式电解装置或翻腾式电解装置中的一种，电解装置利用电源所提供的电力进行电解处理，浓缩液中的重金属离子在电解装置负极还原成金属态以实现回收，而电解装置中残留的电解废液含有酸液成分可进行酸液的回收。
优选地，所述电解装置的电极为石墨电极或铅电极中的一种。
本实用新型所述的回收废酸中重金属并资源化利用的方法与装置，具有以下优点：
1.本实用新型所述的回收废酸中重金属并资源化利用的方法与装置，将膜分离、化学中和与电解技术结合起来，避免了传统中和沉淀工艺产生废渣造成二次污染的不足，实现了废酸、废渣的减量化处理，并可进行酸液以及重金属的回收，进而为企业增加一定的经济效益。
2.本实用新型所述的回收废酸中重金属并资源化利用的方法与装置，二级膜系统透过液中SO42-和二价以上重金属浓度低，后续中和处理过程中废渣产量降低，且废酸减量化程度高，可达到30 % ~ 50 %。
3.本实用新型所述的回收废酸中重金属并资源化利用的方法与装置，废酸处理成本低。
4.本实用新型所述的回收废酸中重金属并资源化利用的方法与装置，回收率高，回收的酸液和重金属均可回用于工业生产中，实现资源化利用。
以下列举几个实例来说明本实用新型的效果，但发明的权利要求范围并非仅限于此。
实施例1为某铜冶炼废酸，其中酸质量分数(以硫酸计)为7.2 %，氟离子浓度为153 mg/L，氯离子浓度为1080 mg/L，铜离子浓度为510 mg/L，铅离子浓度为60 mg/L，通过预过滤装置和一级膜系统，废酸中的悬浮物和胶体被去除，二级膜系统透过液中酸质量分数为0.8 %，氯离子浓度为1030 mg/L，氟离子浓度为140 mg/L，浓缩液中酸质量分数为13.8 %，铜离子浓度为503 mg/L，铅离子浓度为58.87 mg/L，浓缩液经过电解装置电解后电解液中酸质量分数约为14 %，铜的回收率为97.9 %，铅的回收率为95 %。
实施例2为某电镀厂的废酸，其中酸质量分数(以硫酸计)为6.2 %，锌离子浓度为33.2 mg/L，铜离子浓度为118 mg/L，铅离子浓度为12.5 mg/L，镍离子浓度为20 mg/L，通过预过滤装置和一级膜系统，废酸中的悬浮物和胶体被去除，二级膜系统透过液中酸质量分数为0.68 %，浓缩液中酸质量分数为11.9 %，锌离子浓度为32.8 mg/L，铜离子浓度为116.3 mg/L，铅离子浓度为11.6 mg/L，镍离子浓度为19.3 mg/L，浓缩液经过电解装置电解后电解液中酸质量分数约为12 %，锌的回收率为96.6 %，铜的回收率97 5 %，铅的回收率为96 %，镍的回收率为98.6 %。
以上所述因为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则以内，所作的任何修改、等同置换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围以内。