CN110395816B - 酸洗废液的酸回收和净化系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种酸洗废液的酸回收和净化系统，属于金属精加工的废水回用技术领域。依次包含有废酸沉降装置、过滤装置和离子交换树脂回收装置。还包括有第一储槽，设置于所述废酸沉降装置与所述过滤装置之间、第二储槽，设置于所述过滤装置与所述离子交换树脂回收装置之间。该净化系统用于金属精加工行业中酸洗废液的回收和净化，具有清洗酸的纯净度高、高效回收、能耗低和工作量少的优点。

Description

酸洗废液的酸回收和净化系统

技术领域

本发明属于金属精加工的废水回用技术领域，具体涉及一种酸洗废液的酸回收和净化系统。

背景技术

在金属精加工行业中常用强无机酸（硫酸，硝酸，盐酸等）来去除金属表面的氧化物以减少其对后续生产操作的影响。在很大程度上，这些氧化物表皮是被酸溶解的，并且随着溶解在酸液中的金属浓度的增加，游离酸的浓度也相应减少。虽然新的酸可被加入到酸液中以弥补这一缺点，但是当金属浓度增加的时候，氧化物去除率（酸洗能力）通常会降低。当氧化皮不能够再被充分去除的时候，这些酸液就必须被倒掉更换新的酸液。

这种操作方法会降低生产效率。而新配制的酸液的酸洗能力是非常强劲的，并可能导致过度酸洗，因此由于酸洗而使材料接近报废进而不合格的现象也可能会产生。为了防止出现后续的表面处理工艺问题，返工可能是必要的。

此外，用废了的酸洗液也包含了大量未使用的或“游离”酸，有价值的化学品没有被回收，同时也会增加废水处理的难度。因此，急需一种新型有效的酸的净化机回收工艺。

现有技术中，采用的用于酸阻滞技术的装置结构比较复杂，占地面积大，还存在树脂容易受到污染而报废、酸的回收率低、回收酸杂质多、回收酸浓度低等问题，废酸的回收处理效果较差。

如申请号为201710629752.8的中国发明专利公开了一种废酸回收方法及设备，方法是将废酸经过滤后经进酸泵增压进入装有吸酸树脂的树脂罐体中进行酸吸附，未被吸附的含盐的废水经出水口排至废水收集池；所述树脂罐体高度≤500mm，所填充的树脂为球状颗粒树脂。本发明提供的方法在废酸回收方面优势明显，具有占地面积小，易操作，酸回收率在95％，回收酸浓度对比于原废酸游离酸浓度有一定程度的浓缩，废酸游离酸浓度在10％～15％的浓度得到的纯净酸可浓缩到20％～30％，所得纯净酸的金属盐残留量在1克/升以下，可满足企业的应用。

又如申请号为201621013666.1的中国实用新型专利公开了一种特种树脂矮床废酸回收装置，包括离子交换柱、废酸罐、洗脱液罐、盐水罐、酸收集罐和洗脱液回收罐，离子交换柱的顶部设有洗脱液进口和盐水出口、底部设有废酸进口和洗脱液出口，废酸罐与废酸进口之间设有第一增压泵、第一流量计、第一过滤器、第一阀门，洗脱液罐与洗脱液进口之间设有第二增压泵、第二流量计、第二过滤器、第二阀门，盐水出口与盐水罐之间设有PH检测器、第三阀门，酸收集罐与洗脱液出口之间设有H+检测器和第四阀门，洗脱液回收罐与洗脱液进口管路连通。其目的是：解决现有废酸回收装置存在结构比较复杂、水的消耗量较大、废酸的回收处理效果较差的问题。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种酸洗废液的酸回收和净化系统，用于金属精加工行业中酸洗废液的回收和净化，具有清洗酸的纯净度高、高效回收、能耗低和工作量少的优点。

本发明解决上述问题的技术方案如下：

酸洗废液的酸回收和净化系统，按照酸洗废液的处理顺序，依次包含有：

废酸沉降装置，用于使酸洗废液中的固相颗粒沉降得以初步去除；

过滤装置，用于进一步去除沉降后酸洗废液中的杂质；

离子交换树脂回收装置，用于吸附/解吸酸液，过滤后的酸洗废液经所述离子交换树脂回收装置后，酸被吸附，废盐水进行废水处理，所述离子交换树脂回收装置吸附酸后，再输入水进行脱附，形成酸液，送回酸洗系统；

还包含有：

第一储槽，设置于所述废酸沉降装置与所述过滤装置之间，用于承接所述废酸沉降装置流出的上清酸洗废液，并将其存储待进入所述过滤装置；

第二储槽，设置于所述过滤装置与所述离子交换树脂回收装置之间，用于承接所述过滤装置流出的过滤酸洗废液，并将其存储待进入所述离子交换树脂回收装置。

作为上述技术方案的优选，所述过滤装置为U形中空纤维膜过滤装置，包含有：

膜壳，所述膜壳上设置有产水口、浓水口和反洗排放口；

上端板，设置于所述膜壳内的上部区域；

中心管，设置于所述膜壳内且贯通所述上端板，所述中心管上端设置有进水口、管壁上设置有第一布水孔；

至少两个膜支撑架，间隔的设置在所述中心管位于所述上端板下方的位置上，且所述膜支撑架与所述中心管相连通，所述膜支撑架上设置有膜固定孔和第二布水孔，所述第二布水孔中的一部分开口方向指向所述膜壳上端；

中空纤维膜，其两端均固接于所述上端板上，且两端均与所述上端板上方的区域相连通，所述中空纤维膜的膜管穿过所述膜固定孔被限位在所述膜壳内。

本申请所述上下方向同说明书附图2-4中的上下方向。

中心管和膜支撑架上均设置有布水孔，且膜支撑架上包含有部分开口方向指向膜壳上端的布水孔，能够使得布水更加均匀，避免原料液由于布水不匀所导致的膜上下受力及所受浓度差不同的问题。

作为上述技术方案的优选，所述产水口设置于所述膜壳的外壁上，且该外壁的位置上位于所述上端板之上。

作为上述技术方案的优选，所述浓水口设置于所述膜壳的外壁上，且该外壁的位置上位于所述中空纤维膜的下方。

作为上述技术方案的优选，所述反洗排放口设置于所述膜壳的底端。

作为上述技术方案的优选，所述上端板是由环氧树脂浇筑而成一体化端板。

作为上述技术方案的优选，所述中心管的下端封闭。

作为上述技术方案的优选，所述膜支撑架由若干向外延伸的支撑杆构成，所述膜固定孔和所述第二布水孔设置于所述支撑杆上。

作为上述技术方案的优选，按照从上至下的顺序，所述膜支撑架上的所述第二布水孔的数量逐渐增多。

作为上述技术方案的优选，按照从上至下的顺序，所述膜支撑架上开口方向指向所述膜壳下端的所述第二布水孔的数量逐渐增多。

越向下，膜支撑架上开口方向指向膜壳下端的第二布水孔的数量逐渐增多，除了能够使得过滤时布水更加均匀外，还能够使得反冲清洗时的曝气更加均匀，曝气对膜表面污物的清洗效果更好。

作为上述技术方案的优选，所述膜壳内，所述中空纤维膜的下方设置有一污物导流槽，所述污物导流槽为漏斗状，其口径从上至下逐渐缩小，污物导流槽尤其是用于固液分离体系的固相物质（如金属氧化物颗粒等）的收集及去除，该类物质粘度较大，需要具有导向结构的导流槽进行收集并排出。

作为上述技术方案的优选，所述离子交换树脂回收装置采用强碱性阴离子交换树脂。

优选Tulsion A-853E，粒径范围0.1nm～0.3mm，树脂架构为交联聚苯乙烯。

作为上述技术方案的优选，所述离子交换树脂回收装置采用矮树脂床。

作为上述技术方案的优选，所述离子交换树脂回收装置内设置有布水器。

作为上述技术方案的优选，所述离子交换树脂回收装置内的树脂床为固定树脂床。

作为上述技术方案的优选，所述离子交换树脂回收装置采用逆流进水的方式实现酸的脱附。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

本申请提供一种酸洗废液的酸回收和净化系统，用于金属精加工行业中酸洗废液的回收和净化，能连续去除金属离子，补充浓酸，可保证酸洗槽内酸浓度，提高酸洗速度，保证产品质量；配合全自动控制，可减少工作量及酸用量；还能够减少酸洗废水处理的碱用量和污泥产生量，且日常运营成本低廉，每吨废酸处理仅消耗一吨纯水和一度电。

酸洗液的稳定和循环处理使得酸洗液的酸洗能力保持在一个适中的状态，可以提供为钢铁生产商带来优势：

①降低返工率，统一产品质量；

②增加平均的酸洗速度，能连续去除金属离子，补充浓酸，可保证酸洗槽内酸浓度，提高酸洗速度30%以上；

③减少化学品消耗，游离酸回收率＞90%；

④减少废物处理要求，减少98%以上废酸排放；

⑤结构简单，占地面积小，约20-30平方米，投资成本约50万元，回收一吨废酸的运行成本约0.8元；

⑥废酸回收及再利用及废水处理不再需要投加大量的碱。

附图说明

图1为酸洗废液的酸回收和净化系统示意图；

图2为U形中空纤维膜过滤装置示意图；

图3为U形中空纤维膜过滤装置剖面结构示意图；

图4为膜支撑架结构示意图；

图5为实施例2所述的废酸沉降装置结构示意图；

图6为实施例2所述的沉淀吸附板结构示意图；

图7为实施例3所述的离子交换树脂回收装置结构示意图；

图8为实施例3所述的增速管结构示意图；

图9为实施例3所述的增压管结构示意图；

图中，a-废酸沉降装置、a-1-提篮、a-2-沉淀吸附部、a-2.1-沉淀吸附板、b-过滤装置、1-膜壳、1-1-产水口、1-2-浓水口、1-3-反洗排放口、2-上端板、3-中心管、3-1-进水口、3-2-第一布水孔、4-膜支撑架、4-1-膜固定孔、4-2第二布水孔、4-3-支撑杆、5-中空纤维膜、6-污物导流槽、c-离子交换树脂回收装置、c-1-增速管、c-1.1-收拢部、c-1.2-增速端口、c-2-增压管、c-2.1-扩散部、c-2.2-增压端口、d-第一储槽、e-第二储槽。

具体实施方式

下面将对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

下面结合附图以实施例对本发明进行详细说明。

实施例1：参考图1，一种酸洗废液的酸回收和净化系统，该系统用于处理金属精加工行业的含酸废水，此类废水包括磷酸(20-30%)、硫酸（5%）、硝酸（1-2%）、铝：≥75mg/L、铬：≥5mg/L以及镍≥6mg/L，本发明所述的系统待回收废酸以磷酸（弱酸）为主，而众所周知，酸根离子吸附亲和力与酸性强弱成正比关系，强酸根离子电负性大，越容易被树脂吸附，而弱酸根离子电负性小，比较不容易被树脂吸附；

酸洗废液按照顺序依次流经废酸沉降装置a、第一储槽d、过滤装置b、第二储槽e和离子交换树脂回收装置c；

其中，废酸沉降装置a用于使酸洗废液中的固相颗粒沉降得以初步去除，采用的药剂为氢氧化钠和PAC，沉降物通常为氢氧化铝、氢氧化镍和氢氧化铬；

第一储槽d用于承接废酸沉降装置a流出的上清酸洗废液，并将其存储待进入所述过滤装置b；

参考图2~图4，过滤装置b为U形中空纤维膜过滤装置，由膜壳1、设置在膜壳1内的上端板2、中心管3、若干个膜支撑架4以及U形设置的中空纤维膜5构成。

其中，膜壳1的上部设置有产水口1-1，下部设置有浓水口1-2和反洗排放口1-3，上端板2由环氧树脂经浇筑设置在膜壳1的上部，中心管3的上端设置有进水口3-1，中心管3穿过上端板2，管体上设置有若干第一布水孔3-2，膜壳上设置有若干个膜支撑架4，膜支撑架4的数量通常是3~5个，膜支撑架4上设置有用于限位中空纤维膜5的膜固定孔4-1以及若干第二布水孔4-2，其中，在单个膜支撑架4上，第二布水孔4-2的数量以及开口方向指向膜壳1的第二布水孔4-2的数量按照从上到下的顺序均有所增多。

膜壳1下部还包含有一污物导流槽，用于收集过滤过程中浓水的固相物质，并排出膜壳1外。

过滤时，原水由中心管3的进水口3-1流入，经第一布水孔3-2和第二布水孔4-3流入到膜壳1内，经中空纤维膜5过滤后，净水经产水口1-1产出，浓水由浓水口1-2排出；

反洗时，反洗水由上端板2上方的中空纤维膜5端部进入进行反洗，同时，中心管3内通入压缩空气，压缩空气通过第一布水孔3-2和第二布水孔4-3进行反洗曝气，冲刷中空纤维膜5表面黏附的污物。

第二储槽e用于承接过滤装置b流出的过滤酸洗废液，并将其存储待进入离子交换树脂回收装置c；

离子交换树脂回收装置c采用矮树脂床，树脂固定在树脂床内，并采用逆流进水的方式实现酸的脱附，树脂床内填充强碱性阴离子交换树脂，还设置有布水器，强碱性阴离子交换树脂优选Tulsion A-853E，粒径范围0.1nm～0.3mm，树脂架构为交联聚苯乙烯。

实施例2：参考图1、图5和图6，一种酸洗废液的酸回收和净化系统，与实施例1的不同之处在于：所述废酸沉降装置a内设置有一可拆卸的提篮a-1，所述提篮a-1的底面处设置有一多孔隙结构的沉淀吸附部a-2，所述沉淀吸附部a-2由若干片带有孔隙的沉淀吸附板a-2.1构成。

实际使用时，若干片所述沉淀吸附板a-2.1叠加形成的沉淀吸附部a-2内部由交错的孔隙结构构成，该孔隙结构使得以氢氧化铝、氢氧化镍和氢氧化铬为主的沉淀物容易吸附在孔隙内，同时，交错的孔隙结构互为支撑，使得沉淀物不易脱附出所述沉淀吸附部a-2，当沉淀吸附到一定程度时，只需取出所述提篮a-1，此时，由于沉淀吸附部a-2的整体结构保持完好，沉淀物会被一同带出，带出后，再将叠加在一起的若干片所述沉淀吸附板a-2.1分别取出，此时沉淀吸附部a-2的整体结构被破坏，沉淀物将会容易的散落或被刮落，沉淀物被收集后，再将若干片所述沉淀吸附板a-2.1叠好放置在所述提篮a-1的底部，再放入所述废酸沉降装置a内即可。

该沉淀收集结构具有结构简单、收集效率高、沉淀易分离和操作简便的优势，解决了传统废酸沉降装置a内沉淀收集效率低、收集难度大的问题。

实施例3：参考图1、图7、图8和图9，一种酸洗废液的酸回收和净化系统，与实施例1的不同之处在于：所述离子交换树脂回收装置c的料液入口处设置有若干个增速管c-1，所述增速管c-1按照料液流动的方向依次由收拢部c-1.1和增速端口c-1.2构成，所述收拢部c-1.1为一段管体，按照料液的流动方向其内径逐渐减小，所述增速端口c-1.2和所述离子交换树脂回收装置c内部相连通；

所述离子交换树脂回收装置c的料液出口处设置有若干个增压管c-2，所述增压管c-2按照料液流动的方向依次由扩散部c-2.1和增压端口c-2.2构成，所述扩散部c-2.1为一段管体，按照料液的流动方向其内径逐渐增大，所述增压端口c-2.2和所述离子交换树脂回收装置c外部相连通；

料液由若干个所述增速管c-1进入所述离子交换树脂回收装置c内时，在收拢部c-1.1的作用下，压力逐渐减小而流速逐渐增大，其在所述离子交换树脂回收装置c内的湍流效应得到增强，因而弱酸根更容易被离子交换树脂所吸附，吸附效率更高；

料液由若干个所述增压管c-2流出所述离子交换树脂回收装置c外时，在扩散部c-2.1的作用下，压力逐渐增加而流速逐渐减小，其在所述离子交换树脂回收装置c外的压头得以增强，能够减少外输送泵的能耗，节约运行成本。

Claims (5)

1.酸洗废液的酸回收和净化系统，其特征在于，按照酸洗废液的处理顺序，依次包含有：

废酸沉降装置（a），用于使酸洗废液中的固相颗粒沉降得以初步去除，所述废酸沉降装置（a）内设置有一可拆卸的提篮（a-1），所述提篮（a-1）的底面处设置有一多孔隙结构的沉淀吸附部（a-2），所述沉淀吸附部（a-2）由若干片带有孔隙的沉淀吸附板（a-2.1）构成，若干片所述沉淀吸附板（a-2.1）叠加形成的沉淀吸附部（a-2）内部由交错的孔隙结构构成，该孔隙结构使得以氢氧化铝、氢氧化镍和氢氧化铬为主的沉淀物容易吸附在孔隙内，同时，交错的孔隙结构互为支撑，使得沉淀物不易脱附出所述沉淀吸附部（a-2）；

过滤装置（b），用于进一步去除沉降后酸洗废液中的杂质；

离子交换树脂回收装置（c），用于吸附/解吸酸液，过滤后的酸洗废液经所述离子交换树脂回收装置（c）后，酸被吸附，废盐水进行废水处理，所述离子交换树脂回收装置（c）吸附酸后，再输入水进行脱附，形成酸液，送回酸洗系统，所述离子交换树脂回收装置（c）采用强碱性阴离子交换树脂，所述离子交换树脂回收装置（c）采用矮树脂床，所述离子交换树脂回收装置（c）内设置有布水器，所述离子交换树脂回收装置（c）内的树脂床为固定树脂床，所述离子交换树脂回收装置（c）采用逆流进水的方式实现酸的脱附；

所述离子交换树脂回收装置（c）的料液入口处设置有若干个增速管（c-1），所述增速管（c-1）按照料液流动的方向依次由收拢部（c-1.1）和增速端口（c-1.2）构成，所述收拢部（c-1.1）为一段管体，按照料液的流动方向其内径逐渐减小，所述增速端口（c-1.2）和所述离子交换树脂回收装置（c）内部相连通；

所述离子交换树脂回收装置（c）的料液出口处设置有若干个增压管（c-2），所述增压管（c-2）按照料液流动的方向依次由扩散部（c-2.1）和增压端口（c-2.2）构成，所述扩散部（c-2.1）为一段管体，按照料液的流动方向其内径逐渐增大，所述增压端口（c-2.2）和所述离子交换树脂回收装置（c）外部相连通；

还包含有：

第一储槽（d），设置于所述废酸沉降装置（a）与所述过滤装置（b）之间，用于承接所述废酸沉降装置（a）流出的上清酸洗废液，并将其存储待进入所述过滤装置（b）；

第二储槽（e），设置于所述过滤装置（b）与所述离子交换树脂回收装置（c）之间，用于承接所述过滤装置（b）流出的过滤酸洗废液，并将其存储待进入所述离子交换树脂回收装置（c）。

2.根据权利要求1所述的酸洗废液的酸回收和净化系统，其特征在于：所述过滤装置（b）为U形中空纤维膜过滤装置，其特征在于，包含有：

膜壳（1），所述膜壳（1）上设置有产水口（1-1）、浓水口（1-2）和反洗排放口（1-3）；

上端板（2），设置于所述膜壳（1）内的上部区域；

中心管（3），设置于所述膜壳（1）内且贯通所述上端板（2），所述中心管（3）上端设置有进水口（3-1）、管壁上设置有第一布水孔（3-2）；

至少两个膜支撑架（4），间隔的设置在所述中心管（3）位于所述上端板（2）下方的位置上，且所述膜支撑架（4）与所述中心管（3）相连通，所述膜支撑架（4）上设置有膜固定孔（4-1）和第二布水孔（4-2），所述第二布水孔（4-2）中的一部分开口方向指向所述膜壳（1）上端；

中空纤维膜（5），其两端均固接于所述上端板（2）上，且两端均与所述上端板（2）上方的区域相连通，所述中空纤维膜（5）的膜管穿过所述膜固定孔（4-1）被限位在所述膜壳（1）内。

3.根据权利要求2所述的酸洗废液的酸回收和净化系统，其特征在于：所述膜支撑架（4）由若干向外延伸的支撑杆（4-3）构成，所述膜固定孔（4-1）和所述第二布水孔（4-2）设置于所述支撑杆（4-3）上。

4.根据权利要求3所述的酸洗废液的酸回收和净化系统，其特征在于：按照从上至下的顺序，所述膜支撑架（4）上的所述第二布水孔（4-2）的数量逐渐增多。

5.根据权利要求3或4所述的酸洗废液的酸回收和净化系统，其特征在于：按照从上至下的顺序，所述膜支撑架（4）上开口方向指向所述膜壳（1）下端的所述第二布水孔（4-2）的数量逐渐增多。

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