CN107792981A - 一种含重金属及颗粒物的废酸浓缩及回用系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种含重金属及颗粒物的废酸浓缩及回用系统，包括超滤系统(100)、重金属离子分离系统(200)、酸浓缩系统(300)和蒸发浓缩系统(400),其特征在于，所述超滤系统(100)连通所述重金属离子分离系统(200)；重金属离子分离系统(200)连通所述酸浓缩系统(300)；所述酸浓缩系统(300)连通蒸发浓缩系统(400),通过本发明的废酸专用膜浓缩装置，其用于酸性废水的浓缩处理，由于废酸专用膜浓缩装置无需加热、能耗少，运行过程连续稳定，设备占地面积小，全自动运行，操作简单，且易维护。

Description

一种含重金属及颗粒物的废酸浓缩及回用系统

技术领域

本发明涉及工业生产中产生的酸性废水处理的技术领域，尤其是一种含重金属及颗粒物的废酸浓缩及回用系统。

背景技术

节能减排已成为我过工业发展的重大国策。工业企业早已开始专注节能减排工作，在政策的要求下，还需要大力提高自主创新能力，并寻求一种高效节能方式来加强节能工作。这也是今后我国工业经济发展的经济发展的方向之一。工业企业是资源消耗及污染物排放的大户，对于节能减排，工业企业有着更大的社会责任。大多企业为了追求经济效益从而忽略了环境污染的问题，如何让工业企业在保持利润增长的同时并降低资源的消耗，就成了政府和企业的关注焦点。

现国内很多化工企业需要用到硫酸作为产品的清洗液对金属进行表面清洗，金属清洗的过程中硫酸的用量很大且金属离子会不断积累到酸液当中，当酸液中的金属达到一定浓度后，因处理效果达不到工艺要求，致使酸液经过循环清洗一定次数之后需要重新配置和更换，在这个过程中，大量的废酸液被生产。这些废酸中含有较高浓度的酸和金属及悬浮颗粒物，对环境造成一定的威胁，需要进行处理。

目前很多企业采用的是中和处理方法，该方法简便易行，一般的工艺是：含酸废水→调节池→PH调节池→混凝沉淀池→PH回调池→达标排放。含酸废水进入调节池均衡水质后通过提升泵提升至PH调节池，PH调节池是整个工艺的关键工序，主要投加的药剂是石灰，调节PH值至8左右，在经过混凝池在进入沉淀池实现泥水分离，清水流入PH回调池后排至厂区外河流，由于石灰本身的特性原因，与酸混合发生化学反应之后会产生大量的泥巴致使产生很高的污泥处理费。

现有方法处理废酸虽然有效可行，但处理方式粗放，存在着很多问题，如：管理繁琐，不易控制，占地面积大，废水处理量受到限制；废水中的硫酸、水、金属离子未能利用；处理过程中生成的气体扩散，引起二次污染；污泥量大，剩下的盐类残渣处理困难，污泥处理成本高。从企业发展角度出发，传统中和处理废酸的方法不仅造成酸和水资源的大量浪费，还使得产品的成本增加，严重影响和制约了企业的生存和发展。

发明内容

为克服现有技术的缺陷，本发明提出一种含重金属及颗粒物的废酸浓缩及回用系统。

一种含重金属及颗粒物的废酸浓缩及回用系统，包括超滤系统、重金属离子分离系统、酸浓缩系统和蒸发浓缩系统,所述超滤系统连通所述重金属离子分离系统；重金属离子分离系统连通所述酸浓缩系统；所述酸浓缩系统连通蒸发浓缩系统。

超滤系统包括调节池、换热系统、盘式过滤器、超滤进水池和耐酸超滤膜装置，其中，所述调节池连通换热系统，换热系统连通盘式过滤器，盘式过滤器通过超滤进水池和耐酸超滤膜装置向连通。

重金属离子分离系统包括重金属离子分离装置、第一产水池和第一浓水池，其中，所述重金属离子分离装置分别连通第一产水池和第一浓水池。

酸浓缩系统包括酸浓缩装置、第二产水池和第二浓水池，其中，所述酸浓缩装置分别连通第二产水池和第二浓水池。

蒸发浓缩系统包括蒸发装置、储酸池和蒸馏水池，其中，所述蒸发装置分别连通储酸池和蒸馏水池。

超滤系统中耐酸超滤膜装置连通重金属离子分离系统中的重金属离子分离装置，重金属离子分离系统中第一产水池连通酸浓缩系统中的酸浓缩装置，酸浓缩系统中第二浓水池连通蒸发浓缩系统中的蒸发装置。

通过本发明的一种含重金属及颗粒物的废酸浓缩及回用系统，含重金属及颗粒物的废酸浓缩装置对废酸进行回收利用，减少企业废酸处理费用更降低了对环境的污染，同时有效对废酸进行回收，给企业带来较大的经济效益、社会效益及环境效益

附图说明

图1为含重金属及颗粒物的废酸浓缩及回用系统的实施例示意图。

图2为废酸专用膜浓缩装置工作流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明提供的一种含重金属及颗粒物的废酸浓缩及回用系统进行详细描述。

实施例

含重金属及颗粒物的废酸浓缩装置针对酸性废水的特点，结合不同企业对酸浓度的要求，可对酸性废水进行定向浓缩，产出的纯水及中、高浓度酸企业再利用。整个装置分为四个系统，即：超滤系统、重金属离子分离膜系统、酸浓缩系统、蒸发系统。酸性废水首先通过提升泵提升至前处理系统过滤出酸性废水中较大颗粒物，然后进入超滤系统滤除细小颗粒物，酸性废水再通过一级增压泵、一级高压泵进入重金属离子分离膜系统，分离重金属，最后经过二级增压泵、二级高压泵进入酸浓缩系统及蒸发系统后得到回收利用的酸和纯水。

图1所示的含重金属及颗粒物废酸浓缩及回用专用装置示意图，包括超滤系统100、重金属离子分离系统200、酸浓缩系统300和蒸发浓缩系统400，

其中，来自厂区生产线的酸性废水收集后进入调节池1，进行水质水量调节。调节池1废水经提升后进入换热系统2，换热系统2出口与盘式过滤器3进口连通，经过盘式过滤器除去废水中粒径较大的悬浮物。

盘式过滤器3出口接入超滤进水池4，利用泵将超滤进水池4的废水提升到耐酸超滤膜装置5，超滤膜除去废水中的悬浮物后被膜截留的含钛白粉颗粒的浆液回用至钛白粉生产线，超滤膜过滤后不含悬浮物的酸性废水再提升进入重金属离子分离装置6。

重金属离子分离膜装置6将废水中的铁离子从废酸中分离出来，含铁废液进入第一浓水池8，不含金属离子的酸性废水进入第一产水池7。含铁废液回收用作聚铁产品，干净酸进入酸浓缩装置9。

在酸浓缩装置9中，干净的稀废酸经浓缩膜后浓度可以浓缩至11％左右。装置产水的干净水进入第二产水池10并回用至厂区，经浓缩至11％的酸进入第二浓水池11。

第二浓水池11中的废酸再进入蒸发装置12，硫酸浓度从11％提升至70％，高浓度酸储存在储酸池13中并回用至厂区，蒸发产生的蒸馏水进入蒸馏水池14。

超滤系统采用新型耐酸超滤PPSV膜，该膜具有处理效率高、过滤流速大、膜通量大、能承受强酸性，碱性，漂白和氧化药剂的清洗的特点。超滤膜装置能替代传统的物化沉淀工艺，使处理环节减少，节省空间、投资费用和运行成本；

重金属离子分离系统采用新型重金属离子分离膜，分离膜具有通量大、耐酸性强，除去率高的特点。分离膜截留的分子量在200～1000之间，适用于分子大小为1nm的溶解组分的分离，对废水中的金属离子去除效果最有效；

酸浓缩膜系统由于废酸专用膜浓缩装置无需加热、能耗少，运行过程连续稳定，设备占地面积小，全自动运行，操作简单，且易维护。

废酸专用膜浓缩装置适应性强，不仅能应用于常规的普通膜浓缩装置领域，还对PH值非常低的酸性废水有很强的适应性，从而弥补了国内对废酸膜法回收技术的不足。特别针对酸性废水中的污染物性质及浓缩倍数的要求，选用特种专用膜作为浓缩装置的渗透元件，适应的pH值范围可低至0.1以下，耐污性能良好；

废酸专用蒸发器特种材质钢制作成型，可运用于不同种类、不同浓度的各种废酸原料，适用范围广。系统产生的高温蒸馏水作为预换热器热源再利用，没有废热蒸汽排放，具有很好的节能与环保特征。蒸发装置无需冷凝器，结构与流程非常简单，全自动操作，可连续运行，安全可靠。

整个废酸浓缩回收利用工艺流程简单、自动化程度高、占地面积少。酸性废水进入系统后经超滤产生的悬浮物颗粒可回收其中的有效成分，重金属离子分离膜分离出来的重金属离子可再循环使用，酸浓缩和蒸发产出的干净水也可回用至厂区，最终经蒸发浓缩后的高浓度干净酸再回收利用。整个系统没有废水排出，废水中的各种组分经分离后均得到有效的回收利用，真正的实现了环境效益、经济效益和社会效益的统一。

如图2所示，由于企业排出的酸性废水一般都含有各种污染物质，不能直接进入膜浓缩系统，否则会导致膜的不可逆污染。因此，在膜浓缩处理之前，酸性废水必须经有效的物化反应、沉淀，并经超滤预处理去除粒径大于5微米的颗粒物后，方可进入后续废酸专用膜浓缩装置进行浓缩处理。

由于酸性废水普遍存在含盐量高的问题，为达到设计的浓缩倍数，因此必须采用较高压力的高压泵作为废酸专用膜浓缩装置的进料泵。酸性废水经专用膜浓缩装置浓缩后，中、高浓度酸可被企业再利用，膜产水由于电导率非常低，也可作为干净水在回到车间使用。

在正常运行一段时间后，废酸专用膜元件会受到废水中存在的难溶物质的污染，这些污染物中最常见的为碳酸钙垢、硫酸钙垢、金属氧化物垢、硅沉积物及有机或生物沉积物等。污染物的性质及污染速度与原水条件有关，污染是慢慢发展的，如果不在早期采取措施，污染将会在相对短的时间内损坏膜元件的性能。清洗时将清洗溶液以低压大流量在膜的高压侧循环，此时膜元件仍装在压力容器内而且需要用专门的清洗装置来完成该工作。

为改变现有废酸处理系统处理过程中产生昂高的费用、废酸和水资源浪费严重的状况，企业采用了本新型含重金属及颗粒物废酸浓缩及回用专用装置。企业产生的酸性废水经初步预处理后进入含重金属及颗粒物废酸浓缩及回用专用装置，本新型装置的物料输入与产出情况如表1：

序号	项目	物料输入	备注
				1	流量(t/h)	140
2	运行时间(h/t)	20
				3	比重(g/ml)	1.09	以25℃计
4	硫酸浓度(％)	5％
				5	铁离子(g/ml)	5000
6	TDS(mg/l)	62000

表1

物料经预换热器后进入含重金属及颗粒物废酸浓缩及回用专用装置，产出物质情况如表2：

表2

由以上数据可以看出，通过含重金属及颗粒物废酸浓缩及回用专用装置后，得到高浓度酸、干净的回用水、含铁废液和含钛白粉颗粒浆液，硫酸浓度从6％提高到70％，从而满足了企业对使用酸浓度的要求。在废水得到再利用的同时，也避免了废水排放造成的环境污染。

通过本发明的废酸专用膜浓缩装置，其用于酸性废水的浓缩处理，由于废酸专用膜浓缩装置无需加热、能耗少，运行过程连续稳定，设备占地面积小，全自动运行，操作简单，且易维护。

废酸专用膜浓缩装置适应性强，不仅能应用于常规的普通膜浓缩装置领域，还对PH值非常低的酸性废水有很强的适应性，从而弥补了国内对废酸膜法回收技术的不足。

特别针对酸性废水中的污染物性质及浓缩倍数的要求，选用特种专用膜作为浓缩装置的渗透元件，适应的PH值范围可低至0.1以下，耐污性能良好。

为了使废酸专用膜装置能够安全可靠地运行，便于运行过程中的监督，应装设必要的仪表和控制设备。一般需要装设的表计有温度表、压力表、流量表、PH表、导电度表、氧化还原电位表等。

废酸专用膜浓缩装置是为解决工业酸性废水处理过程中处理成本过高以及避免工业废酸和水资源的浪费问题，酸性废水经过废酸专用浓缩膜装置处理后，实现酸的浓缩回收利用及纯水的分离，浓缩液和纯水最终回用于企业，改变原来酸性废水投加大量碱处理后排放所产生的过高成本及废酸浪费、水资源浪费的状况。

最后应说明的是，以上实施例仅用以描述本发明的技术方案而不是对本技术方法进行限制，本发明在应用上可以延伸为其他的修改、变化、应用和实施例，并且因此认为所有这样的修改、变化、应用、实施例都在本发明的精神和教导范围内。

Claims (7)

1.一种含重金属及颗粒物的废酸浓缩及回用系统，包括超滤系统(100)、重金属离子分离系统(200)、酸浓缩系统(300)和蒸发浓缩系统(400),其特征在于，所述超滤系统(100)连通所述重金属离子分离系统(200)；重金属离子分离系统(200)连通所述酸浓缩系统(300)；所述酸浓缩系统(300)连通蒸发浓缩系统(400)。

2.根据权利要求1所述的含重金属及颗粒物的废酸浓缩及回用系统，其特征在于，所述超滤系统(100)包括调节池(1)、换热系统(2)、盘式过滤器(3)、超滤进水池(4)和耐酸超滤膜装置(5)，其中，所述调节池(1)连通换热系统(2)，换热系统(2)连通盘式过滤器(3)，盘式过滤器(3)通过超滤进水池(4)和耐酸超滤膜装置(5)向连通。

3.根据权利要求1所述的含重金属及颗粒物的废酸浓缩及回用系统，其特征在于，所述重金属离子分离系统(200)包括重金属离子分离装置(6)、第一产水池(7)和第一浓水池(8)，其中，所述重金属离子分离装置(6)分别连通第一产水池(7)和第一浓水池(8)。

4.根据权利要求1所述的含重金属及颗粒物的废酸浓缩及回用系统，其特征在于，所述酸浓缩系统(300)包括酸浓缩装置(9)、第二产水池(10)和第二浓水池(11)，其中，所述酸浓缩装置(9)分别连通第二产水池(10)和第二浓水池(11)。

5.根据权利要求1所述的含重金属及颗粒物的废酸浓缩及回用系统，其特征在于，所述蒸发浓缩系统(400)包括蒸发装置(12)、储酸池(13)和蒸馏水池(14)，其中，所述蒸发装置(12)分别连通储酸池(13)和蒸馏水池(14)。

6.根据权利要求1所述的含重金属及颗粒物的废酸浓缩及回用系统，其特征在于，所述超滤系统(100)中耐酸超滤膜装置(5)连通重金属离子分离系统(200)中的重金属离子分离装置(6)，重金属离子分离系统(200)中第一产水池(7)连通酸浓缩系统(300)中的酸浓缩装置(9)，酸浓缩系统(300)中第二浓水池(11)连通蒸发浓缩系统(400)中的蒸发装置(12)。

7.根据权利要求1所述的一种含重金属及颗粒物的废酸浓缩及回用系统的操作方法，其特征在于，

1)酸性废水收集后进入调节池(1)，进行水质水量调节，调节池(1)废水经提升后进入换热系统(2)，换热系统2出口与盘式过滤器(3)进口连通，经过盘式过滤器除去废水中粒径较大的悬浮物；

2)盘式过滤器(3)出口接入超滤进水池(4)，利用泵将超滤进水池(4)的废水提升到耐酸超滤膜装置(5)，超滤膜除去废水中的悬浮物后被膜截留的含钛白粉颗粒的浆液回用至钛白粉生产线，超滤膜过滤后不含悬浮物的酸性废水再提升进入重金属离子分离装置(6)；

3)重金属离子分离膜装置(6)将废水中的铁离子从废酸中分离出来，含铁废液进入浓水池(8)，不含金属离子的酸性废水进入第一产水池(7)，含铁废液回收用作聚铁产品，干净酸进入酸浓缩装置(9)；

4)在酸浓缩装置(9)中，干净水进入第二产水池(10)并回用至厂区，经浓缩至11％的酸进入浓水池(11)；

5)浓水池(11)中的废酸再进入蒸发装置(12)，硫酸浓度从11％提升至70％，高浓度酸储存在储酸池(13)中并回用至厂区，蒸发产生的蒸馏水进入蒸馏水池(14)。