一种工业化废酸综合处理系统的制作方法

1.本实用新型属于废水处理领域，尤其涉及一种工业化废酸综合处理系统。


背景技术：

2.工业废酸是在工业生产中无法再次使用的含酸废液，我国每年废酸总量达两亿吨以上，其中无机废酸约占65％，根据调研，我国的无机废酸具有以下特点： (1)每个行业的废酸组成相似，但各个行业产生的废酸不尽相同；(2)废酸来源广且行业分散，废酸总量大但单个企业产生的废酸量不大；(3)废酸浓度低无法利用，挥发性强，重金属和有毒有机物等杂质含量高，排放会造成不可逆的环境污染。
3.典型的无机废酸有盐酸类废酸和硫酸类废酸两种，现有的针对盐酸类废酸和硫酸类废酸的处理工艺一般是中和法、萃取法、焙烧法、置换法和蒸发法：中和法比较简单，为大多企业单独处理所接受，但该方法的缺点是药剂消耗量大，中和处理产生的危废不能直接排放，处理费用高；焙烧法通常用于废盐酸的处理，需要在600℃左右的设备中对废酸进行氧化浓缩，再生的盐酸浓度可达 20％以上，但是如此苛刻的生产条件要求设备本身耐腐蚀耐高温，而且整套工艺能耗较高；置换法通常是在废盐酸中加入浓硫酸，得到浓盐酸和硫酸亚铁产品，反应的进行需要加入大量的浓硫酸，对设备的耐腐蚀性能要求很高；蒸发法多用于废盐酸的蒸发精馏提纯，蒸发结晶的副产物为氯化铁的水合物，需要进一步处理提纯，该方法在不投加助剂的情况下，再生的盐酸浓度提高受限。可见现有的处理工艺均存在大量药剂投入，对设备的性能要求较高，处理所得物质需要处理后才能加以利用的缺陷。


技术实现要素：

4.本实用新型实施例提供一种工业化废酸综合处理系统，旨在结合盐酸类废酸和硫酸类废酸的组成特点，对两类废水综合处理，无需大量药剂添加就能实现废酸中有效成分的转晶结合，资源化回收。
5.为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：
6.一种工业化废酸综合处理系统，包括按照工艺步骤依次设置的废酸预处理单元、深度处理单元、盐酸回收单元和无机盐回收单元；
7.所述废酸预处理单元，包括并列设置的盐酸类废酸预处理单元和硫酸类废酸预处理单元，以及分别与所述盐酸类废酸预处理单元和硫酸类废酸预处理单元的出液管连通的废酸配伍池；其中，所述盐酸类废酸预处理单元包括第一重金属沉淀池和第一硫化氢气浮池，以及与所述第一硫化氢气浮池连通的尾气吸收装置；所述硫酸类废酸预处理单元包括第二种金属沉淀池和第二硫化氢气浮池，所述第二硫化氢气浮池与所述尾气吸收装置连通；所述废酸配伍池用于盐酸类废酸预处理液和硫酸类废酸预处理液混合以及氢离子和氯离子浓度的调节；
8.所述深度处理单元包括与所述废酸配伍池顺次连通的有机物吸附单元和膜过滤装置；
9.所述盐酸回收单元包括蒸发结晶器和与所述蒸发结晶器的蒸汽出口端连接的盐酸冷凝器；
10.所述无机盐回收单元包括与所述蒸发结晶器的液体出口端连接的重结晶蒸发器。
11.在其中一个实施例中，所述有机物吸附单元，包括活性炭吸附器和活性炭再生器，所述活性炭吸附器通过管线接所述废酸配伍池的液体流出端，用于吸附配伍液中的有机物；所述活性炭再生器用于将吸附饱和的活性炭再生；
12.所述活性炭吸附器和所述活性炭再生器之间通过转料泵连接，用于活性炭之间的相互转移。
13.在其中一个实施例中，所述蒸发结晶器通过进料泵接所述膜过滤装置的产水端；所述盐酸冷凝器接所述蒸发结晶器的含酸蒸汽，用于水蒸气的冷凝与氯化氢气体的回收。
14.在其中一个实施例中，所述无机盐回收单元还包括与所述重结晶蒸发器顺次连接的第二固液分离装置和干燥器。
15.在其中一个实施例中，在所述蒸发结晶器与所述重结晶蒸发器之间还包括粗提纯单元，所述粗提纯单元包括：
16.第一固液分离装置，与所述蒸发结晶器的液体出口端连接，用于提纯所述蒸发结晶器中得到的无机盐；
17.重溶桶，用于溶解所述第一固液分离装置分离所得的无机盐；
18.其中，所述重结晶蒸发器与所述重溶桶的溶液出口端连接，用于将重溶桶的无机盐水溶液重结晶，进一步提升无机盐品质。
19.在其中一个实施例中，所述第一重金属沉淀池的上清液溢流至所述第一硫化氢气浮池，所述第一硫化氢气浮池设有用于通入硫化氢气体的第一充气管线，用于回收硫化氢废气的所述尾气吸收装置设置在所述第一硫化氢气浮池上方；
20.所述第二重金属沉淀池的上清液溢流至所述第二硫化氢气浮池，所述第二硫化氢气浮池设有用于通入硫化氢气体的第二充气管线，在所述第二硫化氢气浮池上方设置集气罩，并与所述尾气吸收装置连通。
21.在其中一个实施例中，所述第一重金属沉淀池和第二重金属沉淀池底部设有刮泥装置，用于沉淀池底部污泥的收集与排出；所述第一硫化氢气浮池和第二硫化氢气浮池均设有高度可调节的悬浮物刮板，用于气浮后液面所得固体悬浮物的收集与排出。
22.在其中一个实施例中，所述废酸预处理单元还设有储泥池，所述储泥池设有分别与所述第一重金属沉淀池、第二重金属沉淀池、第一硫化氢气浮池、第二硫化氢气浮池和膜过滤装置连接的污泥入口，用于收集处理过程中各区域所得的固体物质。
23.在其中一个实施例中，所述废酸预处理单元还设有与所述储泥池的污泥出口连接的压滤机，用于将所述储泥池中的固液混合物进行分离，设有污泥入口、固体出口和液体出口，所述液体出口与所述废酸配伍池连接，用于将分离后的液体重新输入系统进行处理。
24.示例性的，所述第一固液分离装置和所述第二固液分离装置采用离心机。
25.示例性的，所述干燥器为刮板干燥器、喷雾干燥器或流化床干燥器。
26.本实用新型提供工业化废酸综合处理系统的有益效果在于：本实用新型实施例提供的工业化废酸综合处理系统通过设置独立的盐酸类废酸预处理单元和硫酸类废酸预处理单元，在分别去除废酸中的重金属元素和不溶物固体杂质的同时，避免了盐酸类废酸和
硫酸类废酸混合后发生大量离子交换，导致预处理过程中大量盐酸挥发损失的技术问题，并通过废酸配伍池将预处理后的盐酸类废酸和硫酸类废酸进行混合，调节酸液中的离子浓度后，再通过盐酸回收单元和无机盐回收单元将配伍液中的有效成分转化为硫酸盐和盐酸，其中所得盐酸的质量浓度＞20％，无需进一步提纯可直接用于工业生产，硫酸盐可直接用于复合农肥的生产，真正实现了硫酸类废酸和盐酸类废酸的零排放和资源化利用。
附图说明
27.为了更清楚的说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
28.图1为本实用新型实施例提供的处理系统的一种结构示意图；
29.其中，图中各附图标记：
30.10—废酸预处理单元，20—深度处理单元；30—盐酸回收单元，40—无机盐回收单元。
具体实施方式
31.为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
32.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
33.请参照图1所示，现对本实用新型提供的工业化废酸综合处理系统进行说明。本实施例中所述工业化废酸综合处理系统，包括按照工艺步骤依次设置的废酸预处理单元10、深度处理单元20、盐酸回收单元30和无机盐回收单元40；
34.本实施例中，所述废酸预处理单元10，包括并列设置的盐酸类废酸预处理单元和硫酸类废酸预处理单元，以及分别与所述盐酸类废酸预处理单元和硫酸类废酸预处理单元的出液管连通的废酸配伍池。所述盐酸类废酸预处理单元包括第一重金属沉淀池和第一硫化氢气浮池，以及与所述第一硫化氢气浮池连通的尾气吸收装置。所述硫酸类预废酸处理单元包括第二重金属沉淀池和第二硫化氢气浮池，所述第二硫化氢气浮池与所述尾气吸收装置连通；所述废酸配伍池用于盐酸类废酸预处理液和硫酸类废酸预处理液混合以及氢离子和氯离子浓度的调节。所述深度处理单元20包括与所述废酸配伍池顺次连通的有机物吸附单元和膜过滤装置。所述盐酸回收单元30包括蒸发结晶器和与所述蒸发结晶器的蒸汽出口端连接的盐酸冷凝器；所述无机盐回收单元40包括与所述蒸发结晶器的液体出口端连接的重结晶蒸发器。
35.上述技术方案中通过将盐酸类废酸导入第一重金属沉淀池中，通过投加少量的硫
化剂，实现了废酸液中重金属离子的沉淀，第一重金属沉淀池内的上清液转移至所述第一硫化氢气浮池，通过向所述第一硫化氢气浮池中通入硫化氢气体，利用气浮原理，将废酸液中的油脂与未沉降完全的微小不溶物漂浮至液面除去，气浮产生的废气进入所述尾气吸收装置吸收。硫酸类废酸在所述第二重金属沉淀池和所述第二硫化氢气浮池中的处理过程与上述处理过程相同。预处理后的盐酸类废酸和硫酸类废酸根据离子浓度按一定比例混合，并投加一定量的氯化亚铁和浓硫酸，在不引入杂质离子的同时调节配伍液中的h
+
和cl-浓度接近并且＞6mol/l，配伍后的配伍液经深度处理单元进一步去除有机物和固体不溶物后，在所述蒸发结晶器内进行蒸发，所得蒸汽在所述盐酸冷凝器内冷凝成高浓度盐酸，所述蒸发结晶器内剩余物质经所述重结晶蒸发器处理，进一步提升品质后，可获得硫酸锌和硫酸亚铁的无机混合盐。
36.本实用新型提供工业化废酸综合处理系统的有益效果在于：本实用新型实施例提供的工业化废酸综合处理系统通过设置独立的盐酸类废酸预处理单元和硫酸类废酸预处理单元，在分别去除废酸中的重金属元素和不溶物固体杂质的同时，避免了盐酸类废酸和硫酸类废酸混合后发生大量离子交换，导致预处理过程中大量盐酸挥发损失的技术问题，并通过配伍池将预处理后的盐酸类废酸和硫酸类废酸进行混合，调节酸液中的离子浓度后，再通过盐酸回收单元和无机盐回收单元将配伍液中的有效成分转化为硫酸盐和盐酸，其中所得盐酸的质量浓度＞20％，无需进一步提纯可直接用于工业生产，硫酸盐可直接用于复合农肥的生产，真正实现了硫酸类废酸和盐酸类废酸的零排放和资源化利用。
37.所述有机物吸附单元可以采用多种设备组合，作为一种实施方式，其包括活性炭吸附器和活性炭再生器，所述活性炭吸附器用于吸附配伍液中的有机物，其也可以采用常用的吸附设备，如树脂吸附塔。所述活性炭再生器用于将吸附饱和的活性炭进行再生，其可以采用根据吸附介质而改变。
38.所述蒸发结晶器通过进料泵接所述膜过滤装置的产水端；所述盐酸冷凝器接所述蒸发结晶器的含酸蒸汽，用于水蒸气的冷凝和氯化氢气体的回收。
39.本实施例中，为了获得纯度较高，可直接用于农业肥料成分的无机盐混合物，所述无机盐回收单元还包括与所述重结晶蒸发器顺次连接的第二固液分离装置和干燥器。
40.作为一种改进的实施方式，在所述蒸发结晶器与所述重结晶蒸发器之间还包括粗提纯单元，所述粗提纯单元包括：第一固液分离装置和重溶桶，所述第一固液分离装置与所述蒸发结晶器的液体出口端连接，用于提纯所述蒸发结晶器中得到的无机盐；所述重溶桶用于溶解所述第一固液分离装置分离所得的无机盐；其中，所述重结晶蒸发与所述重溶桶的溶液出口端连接，用于将重溶桶的无机盐水溶液重结晶，进一步提升无机盐品质。
41.本实施例中，所述第一重金属沉淀池的上清液溢流至所述第一硫化氢气浮池，所述第一硫化氢气浮池设有用于通入硫化氢气体的第一充气管线，用于回收硫化氢废气的所述尾气吸收装置设置在所述第一硫化氢气浮池上方；所述第二重金属沉淀池的上清液溢流至所述第二硫化氢气浮池，所述第二硫化氢气浮池设有用于通入硫化氢气体的第二充气管线，在所述第二硫化氢气浮池上方设置集气罩，并与所述尾气吸收装置连通。
42.作为一种改进的实施方式，为了便于处理过程中产生的固体污染物的收集，所述第一重金属沉淀池和第二重金属沉淀池底部设有刮泥装置，用于沉淀池底部污泥的收集与排出；所述第一硫化氢气浮池和第二硫化氢气浮池设有高度可调节的悬浮物收集装置，用
于气浮后液面所得固体悬浮物的收集与排出。
43.在其中一个实施例中，为了收集处理过程中产生的固体污染物，避免直接排放污染环境，所述废酸预处理单元还设有储泥池，所述储泥池设有分别与所述第一重金属沉淀池、第二重金属沉淀池、第一硫化氢气浮池、第二硫化氢气浮池和膜过滤装置连接的污泥入口，用于收集处理过程中各区域所得的固体物质。
44.在其中一个实施例中，为将储泥池中的废液进一步回收，所述系统还包括与所述储泥池的出口连接的压滤机，用于将所述储泥池中的固液混合物进行分离，设有污泥入口、固体出口和液体出口，所述液体出口与所述废酸配伍池连接，用于将分离后的液体重新输入系统进行处理。
45.本实施例中，所述第一固液分离装置和所述第二固液分离装置采用离心机。
46.本实施例中，所述干燥装置采用刮板干燥器、喷雾干燥器或流化床干燥器。
47.综上所述，以下以一种具体的实施例，说明本技术的操作流程：
48.将0.5t盐酸类废酸导入第一重金属沉淀池，其中盐酸类废酸中含有10％氯化锌，25％氯化亚铁和5％盐酸，向第一重金属沉淀池内加入0.05kg硫化剂后反应10min，沉淀30min后，用刮泥装置将第一重金属沉淀池底部的沉淀收集后转移至储泥池，顶部清液溢流至第一硫化氢气浮池，将第一充气管线出口调节至与液面距离5m，通入硫化氢气体进行气浮，气浮用气量与池内酸液的气液比为0.1m3/kg，通过悬浮物刮板将气浮得到的悬浮物质收集并转移至储泥池，气浮产生的废气流入尾气吸收装置；将0.5t硫酸类废酸导入第二重金属沉淀池，硫酸酸类废水含有25％硫酸亚铁和25％硫酸，处理过程与盐酸类废酸的处理过程相同。
49.处理后的两种废水在废酸配伍池中进行配伍，添加0.25t浓度98％的浓硫酸和0.3t氯化亚铁调节配伍液中h+和cl-浓度相近且大于6mol/l，配伍液经活性炭吸附器处理除去废酸中的有机物，处理后的配伍液中toc＜30mg/l，处理后的配伍液经膜过滤装置过滤除去微小不溶物和活性炭微粒后进入蒸发结晶器进行蒸发，最终盐酸冷凝器中得到1.05t质量浓度为20％的盐酸，可直接用于工业生产，蒸发结晶器所得无机粗盐混合物经第一离心机分离后，所得粗盐经在重溶桶内重溶后导入所述重结晶蒸发装置、重结晶所得固体经第二离心机和干燥机处理纯化后，得到0.5t硫酸锌和硫酸亚铁的混合物，可直接用于复合农肥生产。
50.收益核算：硫酸亚铁和硫酸锌单独的市场售价大于2000元/吨，以最小值计， 31％浓盐酸的市场售价为450元/吨，企业用盐酸通常将盐酸浓度稀释至20％进行使用，综合计算资源化副产物的经济收益在1300元左右。
51.成本：本系统重金属沉淀池，硫化氢气浮池，活性炭吸附器，膜过滤装置的综合运行成本为5-10元，市售高氯化亚铁价格在1500-2500元/吨不等，浓硫酸市售价格为600元/吨，废酸配伍池药剂成本约为750元。蒸发结晶器、盐酸冷凝器和干燥器的综合运行成本为150-180元/吨废酸处理量，重结晶蒸发器的运行成本为120-160元/吨粗盐量。
52.综合计算0.5t盐酸类废酸和0.5t硫酸类废酸的经济收益在300元以上，这里的计算消耗品价格取高值，产出品价格取低值，整体计算偏保守。按照华北地区的情况来看，如果计入废酸的400-600元/吨的外送处理成本(不计运费)，整套工艺的综合收益高于700元/吨处理量，在将盐酸类废酸和硫酸类废酸的综合处理的同时，实现了硫酸类废酸和盐酸类
废酸中有效成分的回收和资源化利用。
53.以上所述仅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之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。