CN102351220B - 从含锡废液处理尾水中回收硝酸钠的回收系统及回收工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种从含锡废液处理尾水中回收硝酸钠的工艺。所述回收系统包括废水储池、净化精制装置、多效蒸发器、过滤器、结晶装置、离心机和干燥机；所述回收工艺为：先将含锡废液处理尾水收集并储存到废水储池中，然后输送至净化精制装置内进行净化精制，然后输送至多效蒸发器内，通入蒸汽进行循环蒸发操作，然后通入过滤器进行热过滤，然后进入结晶装置结晶，结晶后通过离心机离心分离成固体渣料和母液两部分，固体渣料转移至干燥机干燥生成硝酸钠半成品，母液回流至废液储池以回用。本发明回收成本相对较低、操作管理简便、可以长期稳定运行、同时能实现污染物零排放。
Description
技术领域
本发明属于无机盐回收、综合利用、环保技术和化工领域，涉及电镀退锡水或剥锡液的处理系统中的尾水再处理技术，具体是一种从含锡废液处理尾水中回收硝酸钠的回收系统及回收工艺。
背景技术
随着人类工业与城市化的快速发展，环境污染问题也日益严重，世界各国对环境保护以及对工业污染物的排放要求也越来越高，在高呼节能减排的形势下，我国电镀、化工、线路板等重污染企业面临着严峻的考验。
硝酸盐(NO3 -)或硝酸盐氮(NO3 -N)是水质污染的一项重要指标，总氮和氨氮也是日益严格控制水质指标。自然水体中硝酸盐不断增加，威胁人类生存环境和身体健康，一些国家和世界卫生组织规定饮用水硝酸盐含量不允许超过45mg/L，硝酸盐氮不超过10mg/L。
线路板行业(PCB)产生的废退锡液回收重金属处理之后的尾水，含有大量硝酸根(NO3 -)离子，直接排放不仅浪费资源，而且会对环境造成严重污染。目前，国内PCB企业中产生的废退锡液及其处理尾水均被直接或间接地转移到企业所在地区的水源和土壤中，对当地资源和人民身心健康构成了严重的威胁。如何有效处理废退锡液处理尾水，再生利用其中有价资源成为PCB企业面临的难题。
退锡液处理尾水来源于含锡废液处理回收金属(锡)的化学中和沉淀排水，主要含有硝酸根(NO3 -)离子，约占15％～28％，同时还含有沉淀出水带出的少量泥渣、悬浮物、胶体，还有一定数量的杂环化合物、多环芳香化合物等有机物以及聚合物等等，对人类和环境具有非常大的危害。
目前，含锡废液处理尾水的处理技术主要有：(1)蒸馏法。(2)电解法。(3)膜分离方法。(4)溶剂萃取法。(5)盐析脱水法。(6)蒸发结晶法。
本发明作出以前，在已有技术中，有些理论研究已取得了一定进展，但距实际应用仍有一定距离，还需要不断完善、优化和发展；有些工艺方法较成熟，但存在的最大问题是废水处理成本相对较高。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足之处，从而提供一种从含锡废液处理尾水中回收硝酸钠的回收系统及回收工艺，其回收成本相对较低、操作管理简便、可以长期稳定运行、同时能实现污染物零排放。
本发明的第一个目的是通过以下的技术方案实现的：
从含锡废液处理尾水中回收硝酸钠的回收系统，其特征在于：包括废水储池、净化精制装置、多效蒸发器、过滤器、结晶装置、离心机和干燥机，所述废水储池收集并储存含锡废液处理尾水，其对含锡废液处理尾水起到匀质匀量的作用；所述净化精制装置的进液口通过提升泵与废水储池相连，净化精制装置内设置有精密滤网和高效活性炭吸附滤料；所述多效蒸发器的进液口通过管路与净化精制装置的排液口相连，多效蒸发器的蒸汽进口通入蒸汽，多效蒸发器的排液口通过管路与过滤器的进液口相连；所述过滤器的排液口通过管路与结晶装置的进液口相连，结晶装置的出料口通过输送泵与离心机相连，结晶装置中的全部物料利用输送泵输送至离心机，通过离心机离心分离成固体渣料和母液两部分，其中的固体渣料转移至干燥机，其中的母液通过管路回流至含锡废液回收系统中的废液储池以回用。
作为所述回收系统的进一步改进，所述废水储池内设置有液位自动控制系统，液位自动控制系统包括浮球液位开关和提升泵，浮球液位开关用于检测废水储池内的液位高度，并控制提升泵启动或停止，以将含锡废液处理尾水提升并输送至净化精制装置内进行净化精制。
作为所述回收系统的进一步改进，所述净化精制装置中的精密滤网的过滤精度为5～10μm，所述的高效活性炭吸附滤料采用比表面积为900～1100m2/g椰壳活性炭滤料。
作为所述回收系统的进一步改进，所述多效蒸发器采用从技术和经济角度都符合硝酸钠电解质溶液沸点升高较快特点的两效蒸汽加热式蒸发器，所述的蒸汽加热式蒸发器采用并流操作模式。
作为所述回收系统的进一步改进，所述蒸汽加热式蒸发器内的加热管采用管径为φ20～φ32mm，长度为7～12m的加热管。
作为所述回收系统的进一步改进，所述过滤器采用过滤精度为2～5μm的精密过滤器。
作为所述回收系统的进一步改进，所述结晶装置采用外循环冷却式结晶器。
作为所述回收系统的进一步改进，所述离心机采用卧式螺旋沉降式离心机。
本发明的第二个目的是通过以下的技术方案实现的：
一种从含锡废液处理尾水中回收硝酸钠的回收工艺，其特征在于：包括如下工艺步骤：
(1)、含锡废液处理尾水收集并储存到废水储池中，废水储池对含锡废液处理尾水起到匀质匀量的作用；
(2)、将废水储池中的含锡废液处理尾水输送至净化精制装置内进行净化精制，用精密滤网滤去含锡废液处理尾水中的泥渣、胶体、有机物等颗粒，用高效活性炭吸附滤料吸附含锡废液处理尾水中的异味；
(3)将净化精制后的含锡废液处理尾水输送至多效蒸发器内，通入蒸汽进行循环蒸发操作，除去含锡废液处理尾水中的多余水分，使其转化为饱和状态；
(4)、含锡废液处理尾水经蒸发浓缩后，通入过滤器进行热过滤，以去除高温下溶解的杂质，获得较纯净的硝酸盐溶液，所述热过滤的精度为2～5μm，温度为135～165℃；
(5)、含锡废液处理尾水通过过滤器热过滤后，进入结晶装置，含锡废液处理尾水中的硝酸盐结晶析出，并在重力作用下沉降，经过8～12h，可打开出料口阀门进行排料，所述硝酸盐结晶体的粒度为0.2～0.95mm；
(6)、将结晶装置中的全部物料转移至离心机，通过离心机离心分离成固体渣料和母液两部分，离心机连续运行10～16h，操作温度控制在10～40℃，转速在1460～2950rpm，其中的固体渣料转移至干燥机，干燥生成硝酸钠半成品，干燥机操作温度在80～140℃，干燥1～1.5h，其中的母液通过管路回流至含锡废液回收系统中的废液储池以回用。
作为所述回收工艺的进一步改进，所述步骤(4)中的含锡废液处理尾水在多效蒸发器内的循环流速为1.2～2.0m/s，每吨含锡废液处理尾水的蒸汽耗用量为0.6～0.9m3。
本发明与已有技术相比具有以下优点：
本发明的回收系统实现了自动化控制，运行管理简便；本发明在多效蒸发器之前设置净化精制装置，可保障多效蒸发器的运行效率；本发明采用两效蒸汽加热式蒸发器，并设置低压头的离心泵以强制循环蒸发提高了溶液在加热管内的流速，使传热系数增大，提高了蒸发强度，并且降低了盐析和结疤速度，使清疤周期延长；而且该两效蒸汽加热式蒸发器采用并流操作模式，投资适中，节约能耗，每一效的蒸发条件趋于相同，便于操作和控制，在操作稳定情况下，每效的出料含固量均相同；多效蒸发器的蒸馏水可回用于生产，资源合理利用，符合清洁生产的节能降耗原则；本发明离心机离心分离后的母液不直接排放，而是回流至含锡废液回收系统的废液储池，反复循环，将硝酸盐最大程度地分离出来。本发明的回收工艺优化合理，简单易行，充分利用目然资源和自然条件，生产成本低，投入少，收益率高，而且实现了污染物零排放，有效解决了印制电路板生产中硝酸盐的二次污染，还将废水加工成无机化工产品，环境及经济效益显著。
附图说明
图1为本发明的回收系统示意图。
附图标记说明：1-废水储池、2-浮球液位开关、3-提升泵、4-净化精制装置、5-多效蒸发器、6-过滤器、7-结晶装置、7.1-冷却装置、7.2-循环泵、7.3-结晶器、8-输送泵、9-离心机、10-干燥机。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：
如图1所示，本发明所述的回收系统用于从含锡废液处理尾水中回收硝酸钠，其主要由废水储池1、净化精制装置4、多效蒸发器5、过滤器6、结晶装置7、离心机9和干燥机10组成。
如图1所示，所述废水储池1用于收集并储存含锡废液处理尾水，其对含锡废液处理尾水起到匀质匀量的作用，以保证后续处理的稳定性。废水储池1内设置有液位自动控制系统，以提高回收系统的自动化控制程度。该液位自动控制系统包括浮球液位开关(2)和提升泵(3)，浮球液位开关(2)用于检测废水储池1内的液位高度，并控制提升泵(3)启动或停止，以将含锡废液处理尾水提升并输送至净化精制装置4内进行净化精制。
如图1所示，所述净化精制装置4的进液口通过提升泵(3)与废水储池1相连，净化精制装置4内设置有精密滤网和高效活性炭吸附滤料；所述精密滤网用于滤去含锡废液处理尾水中的泥渣、胶体、有机物等颗粒，其过滤精度优选为5～10μm；所述高效活性炭吸附滤料用于吸附含锡废液处理尾水中的异味，净化精制装置4可保障后续多效蒸发器5的高效运行。
如图1所示，所述多效蒸发器5的进液口通过管路与净化精制装置4的排液口相连，多效蒸发器5的蒸汽进口通入蒸汽，多效蒸发器5的排液口通过管路与过滤器6的进液口相连；本发明实施例中的多效蒸发器5采用了两效蒸汽加热式蒸发器5.1，并设置低压头的离心泵以强制循环蒸发，该两效蒸汽加热式蒸发器5.1采用并流操作模式，蒸汽加热式蒸发器5.1内的加热管采用管径为φ20～φ32mm，长度为7～12m的加热管。
目前来说，多效蒸发技术是处理高盐废水最经济的一条技术路线。由于蒸发循环流速是多效蒸发器5稳定运转中的一个关键因素，本发明根据多次的工程实际调试运行经验，将含锡废液处理尾水的循环流速控制在1.2～2.0m/s之间，每吨含锡废液处理尾水的蒸汽耗用量为0.6～0.9m3。
如图1所示，所述过滤器6的排液口通过管路与结晶装置7的进液口相连，结晶装置7的出料口通过输送泵(8)与离心机9相连，结晶装置7中的全部物料利用输送泵(8)输送至离心机9，通过离心机9离心分离成固体渣料和母液两部分，其中的固体渣料转移至干燥机10，其中的母液通过管路回流至含锡废液回收系统中的废液储池以回用，反复循环，将硝酸盐最大程度地分离出来。
本发明中的过滤器6采用采用的是过滤精度为2～5μm的精密过滤器6，过滤方式是热过滤，目的是去除高温下溶解的杂质，以得到较纯净的硝酸盐。
本发明中的结晶装置7采用外循环冷却式结晶器。结晶是生物化工生产中获得纯固态物质的一种重要的分离方法。本发明根据硝酸盐溶液溶解度随温度降低而明显降低的物理性质，选择了降温结晶法，采用的外循环冷却式结晶器具有经济实用、传热系数大、可连续操作等优点。外循环冷却式结晶器可采用现有技术中的成熟产品，其一般包括结晶罐7.3、强制循环泵7.2和冷却器7.1，在强制循环泵7.2的作用下，含锡废液处理尾水在结晶罐7.3和冷却器7.1之间不断循环，冷却器7.1不断通入冷却水，使结晶罐7.3内含锡废液处理尾水的温度不断降低，使其中的硝酸盐结晶析出，在重力的作用下沉降，经过一定时间后可打开出料口阀门进行排料。
本发明采用离心的方法使对结晶后的物料的进行进一步分离，所述离心机9采用卧式螺旋沉降式离心机，通过离心机9转子高速旋转产生的强大离心力，加快物料中颗粒的沉降速度，把物料中不同沉降系数和浮力密度的物质分离开，即将结晶后的物料分离为固体渣料和母液两部分。所述卧式螺旋沉降式离心机的单机处理能力为20-100m3/h，适用于固相粒度为0.005～20mm、浓度为1～50％、温度≤100℃的条件下。
由于结晶、离心分离以后的物料仍含有结晶水或结晶化合物，需要进行烘干才能得到干燥化学品，因此，本发明设置了干燥机10，以进一步去除水分，制得成硝酸钠半成品。硝酸钠半成品可以作为原料再次销售，以弥补废水处理的费用，同时实现了污染物零排放的目标。
实施例1：
含锡废液处理尾水30T/d，其中的NaNO3含量为18.6％，PH值为7.5。
回收工艺步骤如下：
(1)、含锡废液处理尾水收集并储存到废水储池1中，静置一段时间，匀质匀量；
(2)、通过液位自动控制系统中的提升泵(3)将废水储池1中的含锡废液处理尾水输送至净化精制装置4内进行净化精制，用过滤精度为5μm的精密滤网滤去含锡废液处理尾水中的泥渣、胶体、有机物等颗粒，用比表面积为900～1100m2/g的椰壳活性炭吸附滤料吸附含锡废液处理尾水中的异味；
(3)、将净化精制后的含锡废液处理尾水输送至多效蒸发器5内，通入蒸汽进行循环蒸发操作，除去含锡废液处理尾水中的多余水分，使其转化为饱和状态；所述多效蒸发器5采用两效并流的蒸汽加热式蒸发器5.1，蒸汽加热式蒸发器5.1的加热管采用管径为φ25，长度为10m的加热管，蒸发循环流速设计为1.6m/s，蒸汽用量为0.9m3/吨尾水，平均每小时使用量为1.13m3，每天产生蒸馏水约为20m3，这些蒸馏水全部回用于生产线；
(4)、含锡废液处理尾水经蒸发浓缩后，通入过滤器6进行热过滤，以去除高温下溶解的杂质，获得较纯净的硝酸盐溶液，所述热过滤的精度为5μm，温度为165℃；
(5)、含锡废液处理尾水通过过滤器6热过滤后，进入结晶装置7，含锡废液处理尾水中的硝酸盐结晶析出，并在重力作用下沉降，经过12h，可打开出料口阀门进行排料，所述硝酸盐结晶体的粒度平均为0.65mm；
(6)、将结晶装置7中的物料全部转移至离心机9中，离心机9单机处理能力20m3/h，离心分离得到固体渣料和母液，离心机连续运行10h，操作温度控制在10℃，转速在1460rpm，其中的固体渣料(主要为NaNO3)转移至干燥机10，干燥生成硝酸钠半成品，干燥机操作温度在80℃，干燥1.5h，其中的母液通过管路回流至含锡废液回收系统中的废液储池以回用。所述回收得到的硝酸钠半成品为2.5T/d，酸钠半成品中硝酸钠的含量为55.9％。
实施例2：
含锡废液处理尾水55T/d，其中的NaNO3含量为21.5％，PH值为6.5。
回收工艺步骤如下：
(1)、含锡废液处理尾水收集并储存到废水储池1中，静置一段时间，匀质匀量；
(2)、通过液位自动控制系统中的提升泵(3)将废水储池1中的含锡废液处理尾水输送至净化精制装置4内进行净化精制，用过滤精度为10μm的精密滤网滤去含锡废液处理尾水中的泥渣、胶体、有机物等颗粒，用比表面积为900～1100m2/g的椰壳活性炭吸附滤料吸附含锡废液处理尾水中的异味；
(3)、将净化精制后的含锡废液处理尾水输送至多效蒸发器5内，通入蒸汽进行循环蒸发操作，除去含锡废液处理尾水中的多余水分，使其转化为饱和状态；所述多效蒸发器5采用两效并流的蒸汽加热式蒸发器5.1，蒸汽加热式蒸发器5.1的加热管采用管径为φ20，长度为12m的加热管，蒸发循环流速设计为2m/s，蒸汽用量为0.8m3/吨尾水，平均每小时使用量为1.8m3，每天产生蒸馏水约为36m3，这些蒸馏水全部回用于生产线；
(4)、含锡废液处理尾水经蒸发浓缩后，通入过滤器6进行热过滤，以去除高温下溶解的杂质，获得较纯净的硝酸盐溶液，所述热过滤的精度为2μm，温度为165℃；
(5)、含锡废液处理尾水通过过滤器6热过滤后，进入结晶装置7，含锡废液处理尾水中的硝酸盐结晶析出，并在重力作用下沉降，经过8h，可打开出料口阀门进行排料，所述硝酸盐结晶体的粒度平均为0.95mm；
(6)、将结晶装置7中的物料全部转移至离心机9中，离心机9单机处理能力20m3/h，离心分离得到固体渣料和母液，离心机连续运行16h，操作温度控制在0℃，转速在2950rpm，其中的固体渣料(主要为NaNO3)转移至干燥机10，干燥生成硝酸钠半成品，干燥机操作温度在140℃，干燥1h，其中的母液通过管路回流至含锡废液回收系统中的废液储池以回用。所述回收得到的硝酸钠半成品为4.4T/d，酸钠半成品中硝酸钠的含量为63.9％。
Claims (2)
1. 一种从含锡废液处理尾水中回收硝酸钠的工艺，其特征在于：包括如下工艺步骤：
（1）、含锡废液处理尾水收集并储存到废水储池（1）中，废水储池（1）对含锡废液处理尾水起到匀质匀量的作用；
（2）、将废水储池（1）中的含锡废液处理尾水输送至净化精制装置（4）内进行净化精制，用精密滤网滤去含锡废液处理尾水中的泥渣、胶体、有机物等颗粒，用高效活性炭吸附滤料吸附含锡废液处理尾水中的异味；
（3）、将净化精制后的含锡废液处理尾水输送至多效蒸发器（5）内，通入蒸汽进行循环蒸发操作，除去含锡废液处理尾水中的多余水分，使其转化为饱和状态；
（4）、含锡废液处理尾水经蒸发浓缩后，通入过滤器（6）进行热过滤，以去除高温下溶解的杂质，获得较纯净的硝酸盐溶液，所述热过滤的精度为2~5μm，温度为135~165℃；
（5）、含锡废液处理尾水通过过滤器（6）热过滤后，进入结晶装置（7），含锡废液处理尾水中的硝酸盐结晶析出，并在重力作用下沉降，经过8~12h，打开出料口阀门进行排料，所述硝酸盐结晶体的粒度为0.2~0.95mm；
（6）、将结晶装置（7）中的全部物料转移至离心机（9），通过离心机（9）离心分离成固体渣料和母液两部分，离心机连续运行10~16h，操作温度控制在10~40℃，转速在1460~2950rpm，其中的固体渣料转移至干燥机（10），干燥生成硝酸钠半成品，干燥机操作温度在80~140℃，干燥1~1.5h，其中的母液通过管路回流至含锡废液回收系统中的废液储池以回用。
2.如权利要求1所述的从含锡废液处理尾水中回收硝酸钠的工艺，其特征在于：所述步骤（3）中的含锡废液处理尾水在多效蒸发器（5）内的循环流速为1.2~2.0m/s，每吨含锡废液处理尾水的蒸汽耗用量为0.6~0.9m3。
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