一种聚合硫酸铁的生产系统的制作方法

本实用新型涉及絮凝剂生产技术领域，特别涉及一种聚合硫酸铁的生产系统。

背景技术：

目前普遍使用的无机混凝剂主要分为两大类：铝盐和铁盐。铝盐中以聚氯化铝、硫酸铝、氯化铝为主。而铁盐则以聚合硫酸铁为主。

聚合硫酸铁是一种无机高分子絮凝剂，具有PH适用性广，杂质去除率高，矾花沉降快等特点，广泛用于处理工业废水、城市污水、工业用水及生活饮用水。

现有技术中，生产聚合硫酸铁主要使用的是催化氧化法和直接氧化法。催化氧化法使用硝酸或者亚硝酸钠为催化剂，使用空气或者是纯氧为氧化剂进行生产，该方法虽然生产成本低，但是生产过程中会有少量的氮氧化物产生，在产品中也有杂质盐分带入成品；直接氧化法使用氯酸钠或双氧水，氯酸钠也会带入杂质盐分，双氧水生产虽然产品杂质少，但是本身的纯度较低，用量大，生产成本较高。

工业上大多数聚合硫酸铁的制备采用直接氧化法，以硫酸亚铁为原料，在硫酸的存在下，用强氧化剂（如双氧水、氯酸钠等）氧化，经水解、聚合而成。该类工艺简单，但绿矾和氧化剂的用量大，每吨液体产品需绿矾约700公斤，氯酸钠36公斤，成本较高。

钢铁加工酸洗过程中会产生大量的酸洗废水，在污水处理过程中普遍采用价格低廉的碱性处理剂石灰 (氧化钙)对含酸废水进行中和处理，中和处理方法会产生大量的含铁污泥（含氢氧化亚铁、氢氧化铁等），属于危险废弃物，未经处理是不能随意排放。这样的情况，按照环保要求企业在不具备污泥处理能力的前提下，污泥必须交专业处理厂家对污泥进行处理，毫无疑问，在转移的过程中会产生高额运输费用，企业还要承担污泥处理费用。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种聚合硫酸铁的生产系统，以酸洗废水处理后产生的含铁污泥为原料生产聚合硫酸铁，污泥中的铁得到资源回收，大大减少了污泥的数量，从而减少了危废污泥的处理费用，并且减少了硫酸亚铁和氧化剂的用量，降低了生产成本。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种聚合硫酸铁的生产系统，包括依次连接设置的第一打浆池、空气氧化装置、调节池、第一板框压滤机、水洗池、第二板框压滤机、第二打浆池、第一反应釜、第二反应釜及成品储罐，第一打浆池的进料口上分别连接有含铁污泥储罐及第一液碱储罐，调节池的出料口连接第一板框压滤机的进料口，第一板框压滤机的固体出口连接水洗池，第一板框压滤机的液体出口连接调节池的进料口，第二板框压滤机的固体出口连接第二打浆池的进料口，第二板框压滤机的液体出口也连接调节池的进料口，第一反应釜与第二反应釜的连接管路上设有过滤器，第二反应釜与成品储罐的连接管路上设有过滤器，第二反应釜上还分别连接有硫酸亚铁储罐和氧化剂储罐。

所述空气氧化装置包括多级喷淋塔，多级喷淋塔通过管路连接，相邻喷淋塔的连接管路上设有输送泵，喷淋塔内由上至下依次设置有除雾层、喷淋头及鲍尔环，喷淋塔的顶部设有出气口，喷淋塔的上部设有液体进料口，液体进料口通过管路连接喷淋头，喷淋塔的下部设有空气进口，空气进口位于鲍尔环下方，空气进口通过管路与鼓风机连接，喷淋塔的底端连接储液罐。鲍尔环设置是为了让液体分散更均匀，与空气接触更充分，氧化更彻底。除雾层为现有喷淋塔的常规结构，能购买获得。

本实用新型首先将含铁污泥用液碱调节碱性并混合在第一打浆池打浆，碱性条件下二价铁容易被氧化为三价铁，将铁污泥变成泥浆的形式使得物料与空气接触更充分，氧化彻底。空气氧化装置内通空气氧化氧化后，污泥中的二价铁都转化成了三价铁，然后调节池内加硫酸调节pH至2-3，这样的条件下，能使得三价铁离子均称为氢氧化铁沉淀，而此时其他重金属离子没有沉淀，达到铁离子与其它重金属离子分离的目的。第一板框压滤机固液分离后的泥饼主要成分是氢氧化铁沉淀，通过水洗池水洗以除去残液，然后第二板框压滤机滤干，进一步烘干后，泥饼中铁离子含量约在30-46%，各项重金属指标低于聚合硫酸铁的要求，能够成为产品中铁离子的来源并保证了生产的产品符合各项重金属指标要求。处理好的污泥与浓硫酸在第二打浆池打浆，然后进入第一反应釜加温加压下反应。

值得注意的是，氢氧化铁污泥在存放和运输的过程中，氢氧化铁沉淀晶型会发生变化，常规条件下，只能微溶于硫酸和盐酸。因此，没有人采用含氢氧化铁沉淀的污泥生产聚合硫酸铁。发明人经过长期的试验研究，开发出了特定的工艺让含氢氧化铁沉淀的污泥较好反应从而能够生产聚合硫酸铁，需要同时控制特定的压力和温度才行，第一反应釜加温加压反应的温度为105-130℃，反应压力控制为0.1-1Mpa，单纯的升温或加压均无法促使含氢氧化铁沉淀的污泥的反应，搅拌器根本无法搅动，过高的反应温度会使得蒸发量过快，导致还没反应完成，物料被蒸发变成了泥而难以搅动。即使加温、加压，但是，当温度低于100℃时，虽然配合加压条件，含氢氧化铁沉淀的污泥也不能反应。

由于酸洗废水产生的含铁污泥的铁含量有限，无法达到聚合硫酸铁的要求，最后的步骤，第二反应釜补加硫酸亚铁及加氧化剂反应时为了补足铁含量，氧化剂能将补加的硫酸亚铁氧化审查聚合硫酸铁，从而使得产品合规。本实用新型只是最后步骤补加少量的硫酸亚铁和氧化剂，大大减少了硫酸亚铁和氧化剂的使用，降低了生产成本。

所述喷淋头有多个，且均布在喷淋塔内。

相邻喷淋塔之间均设有第二液碱储罐，第二液碱储罐通过液碱输送管路与相邻喷淋塔的连接管路连接，液碱输送管路上设有计量泵。

相邻喷淋塔的连接管路上设有pH计，pH计位于液碱输送管路与相邻喷淋塔的连接管路的连接处后侧。

多级喷淋塔为三级喷淋塔，包括一级喷淋塔、二级喷淋塔及三级喷淋塔，第一打浆池的出料口与一级喷淋塔的液体进料口连接，一级喷淋塔底端的储液罐出口通过管路连接二级喷淋塔的液体进料口，二级喷淋塔底端的储液罐出口通过管路连接三级喷淋塔的液体进料口，三级喷淋塔底端的储液罐出口通过管路连接调节池的进料口。

第二打浆池的进料口上还连接有浓硫酸储罐。

本实用新型的有益效果是：以酸洗废水处理后产生的含铁污泥为原料生产聚合硫酸铁，污泥中的铁得到资源回收，大大减少了污泥的数量，从而减少了危废污泥的处理费用，并且减少了硫酸亚铁和氧化剂的用量，降低了生产成本。

附图说明

图1是本实用新型的一种结构示意图。

图2是本实用新型空气氧化装置的一种结构示意图。

图中：1、含铁污泥储罐，2、第一液碱储罐，3、第一打浆池，4、空气氧化装置，41、喷淋塔，42、输送泵，43、除雾层，44、喷淋头，45、鲍尔环，46、空气进口，47、液体进料口，48、鼓风机，49、储液罐，50、计量泵，51、pH计，52、第二液碱储罐，53、液碱输送管路，6、调节池，7、第一板框压滤机，8、水洗池，9、第二板框压滤机，10、第二打浆池，11、第一反应釜，12、第二反应釜，13、成品储罐，14、过滤器，15、硫酸亚铁储罐，16、氧化剂储罐，17、浓硫酸储罐。

具体实施方式

下面通过具体实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步的具体说明。

实施例：

如图1所示的一种聚合硫酸铁的生产系统，包括依次连接设置的第一打浆池3、空气氧化装置4、调节池6、第一板框压滤机7、水洗池8、第二板框压滤机9、第二打浆池10、第一反应釜11、第二反应釜12及成品储罐13，第一打浆池的进料口上分别连接有含铁污泥储罐1及液碱储罐2，调节池的出料口连接第一板框压滤机的进料口，第一板框压滤机的固体出口连接水洗池，第一板框压滤机的液体出口连接调节池的进料口，第二板框压滤机的固体出口连接第二打浆池的进料口，第二打浆池的进料口上连接有浓硫酸储罐17，第二板框压滤机的液体出口也连接调节池的进料口，第一反应釜与第二反应釜的连接管路上设有过滤器14，第二反应釜与成品储罐的连接管路上设有过滤器，第二反应釜上还分别连接有硫酸亚铁储罐15和氧化剂储罐16。

所述空气氧化装置包括三级喷淋塔41（图2），三级喷淋塔包括一级喷淋塔、二级喷淋塔及三级喷淋塔，一级喷淋塔、二级喷淋塔及三级喷淋塔通过管路连接，相邻喷淋塔的连接管路上设有输送泵42，喷淋塔内由上至下依次设置有除雾层43、喷淋头44及鲍尔环45，喷淋头有多个，且均布在喷淋塔内，鲍尔环上下设置一对，喷淋塔的顶部设有出气口，喷淋塔的上部设有液体进料口47，液体进料口通过管路连接喷淋头，喷淋塔的下部设有空气进口46，空气进口位于鲍尔环下方，空气进口通过管路与鼓风机48连接，喷淋塔的底端连接储液罐49，输送泵位于储液罐上。一级喷淋塔与二级喷淋塔、二级喷淋塔与三级喷淋塔之间均设有液碱储罐52，液碱储罐通过液碱输送管路53与相邻喷淋塔的连接管路连接，液碱输送管路上设有计量泵50。一级喷淋塔与二级喷淋塔的连接管路上设有pH计51，pH计位于液碱输送管路与一级喷淋塔与二级喷淋塔的连接管路的连接处后侧，且位于二级喷淋塔的液体进料口前侧。二级喷淋塔与三级喷淋塔的连接管路上设有pH计51，pH计位于液碱输送管路与二级喷淋塔与三级喷淋塔的连接管路的连接处后侧，且位于三级喷淋塔的液体进料口前侧。

空气氧化过程中，污泥会变酸，导致氧化效果差，因此需要补充液碱调节碱性pH，pH计检测液体进料的pH反馈给控制器，若检测的pH值不在设定的9.5-10.5的范围内，控制器则控制计量泵打液碱进入管路以调节pH至设定的碱性值。

工艺流程如下：

包括以下步骤：

S1：以酸洗废水产生的含铁污泥为初始原料（可以来自钢铁生产企业、镀锌厂等），按照1Kg:1L-10L的固液比向污泥中加入液碱混匀，调节pH至9.5-10.5得泥浆；

S2：泥浆通空气氧化1-5小时；

S3：S2处理后的泥浆加硫酸调节pH至2-3，压滤进行固液分离，泥饼用水冲洗后滤干得聚合硫酸铁次级原料；

S4：将聚合硫酸铁次级原料与浓硫酸混合打浆，其中聚合硫酸铁次级原料的质量百分比为60-70%，浓硫酸的质量百分比为30-40%，两者之和为100%，然后进入反应釜中搅拌条件下加温加压反应2-4小时，反应温度为105-130℃，反应压力控制为0.1-1Mpa，反应结束后，卸去压力至常压，冷却至40-60℃，过滤除去不溶物后得聚合硫酸铁半成品；

S5：搅拌条件下向聚合硫酸铁半成品中加入硫酸亚铁至体系中的铁离子含量为11.5-14%，接着加入硫酸亚铁重量2.6-3.6%的氯酸钠，控制反应温度40-60℃，反应至无二价铁离子为终点，过滤去除滤渣得产品。

本实用新型的各项指标都符合GB14591—2006的要求。现有酸洗废水产生的含铁污泥的危废处理价格在1300-1500元每吨，本实用新型的酸洗废水产生的含铁污泥的处理成本在200-300元每吨，且350公斤污泥能大约产生1吨液态聚合硫酸铁，还能产生经济效益。本实用新型对酸洗废水处理后产生的含铁污泥进行了有效利用，大大减少了污泥的数量，从而减少了危废污泥的处理费用，相对于常规的聚合硫酸铁生产系统，本实用新型大大减少了硫酸亚铁和氧化剂的用量，降低了生产成本。

以上所述的实施例只是本实用新型的一种较佳的方案，并非对本实用新型作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。