CN110776139B - 一种扩散渗析钢铁酸洗废酸回收装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种扩散渗析钢铁酸洗废酸的回收装置及方法，扩散渗析钢铁酸洗废酸的回收装置，包括渗析室和设置在渗析室内的扩散渗析膜组件，渗析室外设有连接在渗析室上的进料管线、进水管线和产酸管线，渗析室的上部设有溢流口，渗析室上靠近溢流口的外侧设有敞口的中和室，中和室下部连接有残液管线，扩散渗析膜组件包括至少一个扩散渗析膜单元，扩散渗析膜单元包括从上到下依次叠加设置的且边缘通过螺栓连接在一起的端封垫片或隔板垫片、第一膜片、上隔板支架、隔板支架垫片、下隔板支架、第二膜片及端封垫片或废酸隔板，第一膜片和第二膜片均为渗析膜片，进水管线连接到扩散渗析膜组件上端，排酸管线连接到扩散渗析膜组件最下端。

Description

一种扩散渗析钢铁酸洗废酸回收装置及方法

技术领域

本发明涉及废水处理技术，具体为一种钢铁酸洗废酸的回收装置及方法，更具体地涉及一种对钢铁制品酸洗表面去除铁锈过程中所产生的含铁含重金属废酸水进行回收处理的扩散渗析钢铁酸洗废酸回收装置及方法。

背景技术

钢铁制品生产时，为除去料面的铁锈，常用高浓度的盐酸溶液浴洗其表面，溶解铁锈中的铁离子。酸洗工序产生的废酸中含有较高浓度的铁离子，这影响了盐酸溶解铁锈的能力，较难再用于酸洗工艺，形成了钢铁酸洗废水。

目前针对此种含有较高铁离子钢铁酸洗废酸水的处理主要采用加入大量碱液中和的方法处理，但是此方法需要消耗大量的氢氧化钠，成本很高，而且废酸中的大量盐酸与亚铁离子未得到重复利用。申请号为201721529259.X、名称为“一种工业废酸扩散渗析循环回收装置”的中国专利公开了一种工业废酸扩散渗析循环回收装置，其包括废液料液桶，废液料液桶通过管道与第一渗析箱连接，第一渗析箱内设有第一渗析膜，第一渗析箱通过管道与第二渗析箱连接，第二渗析箱内设有第二渗析膜，第二渗析箱通过管道与第三渗析箱连接，第三渗析箱内部设有第三渗析膜，第三渗析箱通过管道与残液储罐连接，水料液桶通过管道与第三渗析箱连接，第一渗析箱通过管道与回收液储罐连接，第一渗析箱、第二渗析箱、第三渗析箱、第一循环泵、第二循环泵、第三循环泵、废液循环管道形成废液循环系统，第一渗析箱、第二渗析箱、第三渗析箱、第四循环泵、第五循环泵、第六循环泵、回收液循环管道形成回收液循环系统。

虽然该专利公开的回收装置回收率较高，但该回收装置中所回收的废酸是一种广义概念上的工业废酸，并不具有特殊针对性。工业生产中产生的废酸因生产工艺、工序以及产品的不同，其所含物质种类及浓度亦有所不同。钢铁酸洗工艺所产生的废酸中总铁含量以及总盐酸含量较高，高价的铁离子易水解产生沉淀，此种废酸经扩散渗析处理后，稍加稀释便会产生微小的悬浮物质。该专利中公开的扩散渗析装置废酸流道极为狭窄，虽然提升了酸的回收效率，但易被微小物质堵塞流道，流道增压，压迫膜片，使得膜表面微孔增大，分离酸与盐的效果受到影响。且膜片结构不易拆卸，不易清洗，冲刷效果有限，一旦设备存水放空不彻底，再次开机极易产生污染现象，且在后续生产中持续存在。另外，使用这种装置所产残液中和沉淀时，需配置单独的中和池，这在一定程度上也增大了装置的占地面积。

发明内容

本发明的目的在于提供一种扩散渗析钢铁酸洗废酸的回收装置，解决现有技术的扩散渗析装置用于处理钢铁酸洗废酸时，流道狭窄，污染时局部增压，且不易清洗的问题。同时，本发明还提供一种钢铁酸洗废酸的回收方法。

本发明的扩散渗析钢铁酸洗废酸的回收装置采用如下技术方案：一种扩散渗析钢铁酸洗废酸的回收装置，包括渗析室和设置在渗析室内的扩散渗析膜组件，所述渗析室外设有连接在渗析室上的进料管线、进水管线和产酸管线，进料管线上设有废酸阀、废酸泵，进水管线上设有进水阀、进水泵，产酸管线上设有产酸阀，其特征在于：所述渗析室的上部设有溢流口，渗析室上靠近溢流口的外侧设有敞口的中和室，中和室下部连接有残液管线，所述扩散渗析膜组件包括至少一个扩散渗析膜单元，扩散渗析膜单元包括从上到下依次叠加设置的且边缘通过螺栓连接在一起的端封垫片或隔板垫片、第一膜片、上隔板支架、隔板支架垫片、下隔板支架、第二膜片及端封垫片或废酸隔板，端封垫片、隔板垫片、第一膜片、上隔板支架、隔板支架垫片、下隔板支架、第二膜片及废酸隔板外周的形状大小均相同，所述第一膜片和第二膜片均为中心开设有中心孔、边缘开设有螺栓孔的渗析膜片，所述隔板垫片、端封垫片、上隔板支架、下隔板支架、废酸隔板均为内环和外环同心套设在一起的双环结构，内环和外环之间均匀设有辐条，外环上设有螺栓孔，所述隔板垫片和端封垫片的相邻辐条之间为镂空结构，所述端封垫片的内环的内壁面上设有内丝接口，所述上隔板支架和下隔板支架的相邻辐条之间均设有丝网，所述上隔板支架的辐条上表面设有沿辐条延伸的流道槽，流道槽靠近外环的末端具有开口，所述下隔板支架位于相邻辐条之间的内环外壁上设有宽槽口，所述废酸隔板的外环的径向上开设有周向孔洞，废酸隔板的辐条上开设有将辐条两侧空间连通的辐条孔洞，所述隔板支架垫片包括外环和位于外环中心的实心片，隔板支架垫片的外环和实心片之间均匀设有辐条，当扩散渗析膜单元为一个时，扩散渗析膜单元的最上端和最下端均采用端封垫片；当扩散渗析膜单元为两个及以上时，各扩散渗析膜单元从上到下依次同心固定连接，位于最上方的扩散渗析膜单元最上端采用端封垫片，其余扩散渗析膜单元最上端采用隔板垫片，位于最下方的扩散渗析膜单元最下端采用端封垫片，其余扩散渗析膜单元最下端采用废酸隔板，所述进水管线连接到扩散渗析膜组件上端的端封垫片内环的内丝接口内，所述排酸管线连接到扩散渗析膜组件最下端的端封垫片内环的内丝接口内。

所述渗析室内扩散渗析膜组件为两组，两组扩散渗析膜组件间隔设置，所述进水管线包括进水总管和并联在进水总管上的两个进水支管，两个进水支管分别连接在扩散渗析膜组件上端的端封垫片内环的内丝接口内；所述排酸管线包括排酸总管和并联在排酸总管上的两个排酸支管，两个排酸支管分别连接到扩散渗析膜组件最下端的端封垫片内环的内丝接口内。

所述渗析室和中和室一体设置形成一个壳体，壳体内设有隔板，隔板上端与壳体上部顶面有间隙，该间隙形成溢流口，隔板左侧为渗析室、右侧为顶部敞开的中和室，隔板左侧的壳体顶部和底部分别设有带有密封圈的圆孔，所述进水管线穿过壳体顶部圆孔与扩散渗析膜组件上端连接，所述排酸管线穿过壳体底部圆孔与扩散渗析膜组件下端连接。

所述溢流口处设有溢流跌水堰。

所述溢流跌水堰的截面为四分之一椭圆形，溢流跌水堰上方设有无底板溢流集水槽。

所述隔板垫片、上隔板支架、隔板支架垫片、下隔板支架、废酸隔板及端封垫片的材质均为PVC塑料；所述第一膜片、第二膜片材质均为苯乙烯阴离子交换膜，离子迁移数为0.88~0.98。

所述内环和外环为圆环形，所述第一膜片和第二膜片为直径与外环外径相等的圆形膜片，所述第一膜片和第二膜片的中心孔为直径与内环内径相等的圆形孔，所述实心片为与内环外径相等的实心圆形片。

本发明的扩散渗析钢铁酸洗废酸的回收方法采用如下技术方案：一种扩散渗析钢铁酸洗废酸的回收方法，其包括以下步骤：（1）打开废酸阀、残液阀，启动废酸泵，将废酸泵入渗析室内，同时打开产酸阀和进水阀，从产酸阀出口灌入清水，直至清水灌满扩散渗析膜组件内部时，关闭产酸阀，待废酸液面接近溢流口时，再关停废酸阀与废酸泵，此时扩散渗析膜组件内部充满清水、外部充满废酸料液，静置一段时间，使得清水和废酸料液在静态环境下充分处理一段时间，使得渗析室内上下浓度均衡；（2）开启废酸阀、废酸泵、进水泵、产酸阀，使废酸料液停留一段时间，进水停留一段时间，此时清水和废酸料开始动态处理，即连续的进水、进料和产残液、产酸；（3）渗析室内的液位高于溢流口时，废酸即形成残液并溢流进入中和室，而进水流至扩散渗析膜组件下端时即形成产酸，从下方产酸阀流出；（4）向中和室内溢流口处的残液中加入碱液进行中和处理，残液从溢流口处跌落时与空气充分接触，残液中的部分二价铁被氧化，碱液与重金属离子反应，得到氯化铁溶液和金属废渣，氯化铁溶液从残液阀排出；（5）待全部废液处理完成后，排空中和室，用清水冲渗析室，排除膜片表面的杂质。

所述步骤（2）中，调节废酸泵流量为80~160L/h，调节进水泵流量为40~120L/h，废酸停留时间为15~40min，进水停留时间为16~90min。

所述步骤（1）中，待废酸液面距溢流口5~10mm时，再关停废酸阀与废酸泵，静置时间为1~2小时；所述步骤（4）中，按5~30%体积比投加质量浓度10~25%的氢氧化钠碱液进行中和处理。

本发明的有益效果是：本发明将扩散渗析膜组件由扩散渗析膜单元组成，而扩散渗析膜单元由外周的形状大小相同的端封垫片或隔板垫片、第一膜片、上隔板支架、隔板支架垫片、下隔板支架、第二膜片及端封垫片或废酸隔板叠加而成，便于故障拆卸及直接冲洗，增加了膜片的使用寿命及利用效率，扩散渗析膜单元的各部件为盘式结构，增加了膜组件的有效膜面积，且渗析室的流道较为宽裕，污染物容纳能力强。残液从溢流口跌落至中和室，使得亚铁离子加速氧化，同时消耗了一部分残余的盐酸，减少了中和碱液的用量。渗析室和中和室均处于大气压条件下，水压对膜片上膜孔的影响较小，中和室设置在渗析室一侧，使碱液中和与扩散渗析两个步骤耦合，减小装置的整体占地面积。本发明这种结构的扩散渗析膜单元的优点：使用各支架的结构支撑膜片，使其不至于因水压大范围变形，借助各个片状结构上的诸如流道槽、宽槽口、内环中心的孔洞等细节结构，使得进水可以在扩散渗析单元饼状结构内腔室中流入或流出，且布水比较均匀，进水与膜面接触较为充分。废酸隔板隔开两个相邻的扩散渗析膜单元，使得两个相邻单元之间充满料液时，料液与膜面接触较为充分，同时，料液流经通道亦较宽裕，便于膜组拆卸后用水流冲洗。流道槽所在上隔板支架垫片、第一膜片、隔板支架垫片、下隔板支架垫片以及第二膜片叠加在一起时，流道槽即被封闭，形成一个外形为条形的空腔流道，流道槽末端的开口即为该流道的出口，宽槽口亦为同样原理，各垫片被夹紧后，宽槽口所在内环处便被封闭成一个腔室，腔室的入口是宽槽口，出口是内环中心的孔洞。

优选的，设置两组扩散渗析膜组件，有利于提高废酸回收效率。

优选的，在溢流口处设溢流跌水堰，能增加残液出流与空气的接触面积，促进亚铁离子氧化，有效增加氯化铁转化率。

优选的，渗析室和中和室一体设置形成一个整体的壳体，有利于扩散渗析和中和两个步骤同时进行，并且减小整个装置的体积。

附图说明

图1是本发明扩散渗析钢铁酸洗废酸的回收装置的结构示意图；

图2是图1中端封垫片的结构示意图；

图3是图1中隔板垫片的结构示意图；

图4是图1中第一膜片的结构示意图；

图5是图1中上隔板支架的结构示意图；

图6是图1中隔板支架垫片的结构示意图；

图7是图1中的下隔板支架的结构示意图；

图8是图1中的第二膜片的结构示意图；

图9是图1中的废酸隔板的结构示意图。

图中，1-渗析室，2-中和室，21-残液阀，3-扩散渗析膜组件，31-端封垫片，32-隔板垫片，33-第一膜片，34-上隔板支架，35-隔板支架垫片，36-下隔板支架，37-第二膜片，38-废酸隔板，3a-螺栓孔，3b-中心孔，3c-外环，3d-内环，3e-辐条，3f-实心片，3g-内丝接口，3h-周向孔洞，3i-辐条孔洞，3j-流道槽，3k-宽槽口，3m-丝网，4-进料管线，41-废酸阀，42-废酸泵，43-废酸流量计，5-进水管线，51-进水阀，52-进水泵，53-进水流量计，6-产酸管线，61-产酸阀，62-产酸流量计，7-壳体，8-隔板，9-溢流口，91-溢流跌水堰，92-溢流集水槽。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

本发明一种实施例的扩散渗析钢铁酸洗废酸的回收装置的结构如图1所示，本实施例的扩散渗析钢铁酸洗废酸的回收装置，包括渗析室1和设置在渗析室1内的扩散渗析膜组件3，所述渗析室1外设有连接在渗析室1上的进料管线4、进水管线5和产酸管线6，进料管线4上设有废酸阀41、废酸泵42、废酸流量计43，进水管线5上设有进水阀51、进水泵52、进水流量计53，产酸管线6上设有产酸阀61和产酸流量计62，所述渗析室1的上部设有溢流口9，所述溢流口9处设有溢流跌水堰91，溢流跌水堰91的截面为四分之一椭圆形，溢流跌水堰91上方设有无底板溢流集水槽92。渗析室1上靠近溢流口9的外侧设有敞口的中和室2，中和室2下部连接有残液管线，残液管线上有残液阀21。

所述扩散渗析膜组件3包括至少一个扩散渗析膜单元，扩散渗析膜单元中各部件的结构分别如图2至9所示，扩散渗析膜单元包括从上到下依次叠加设置的且边缘通过螺栓连接在一起的端封垫片31或隔板垫片32、第一膜片33、上隔板支架34、隔板支架垫片35、下隔板支架36、第二膜片37及端封垫片31或废酸隔板38，端封垫片31、隔板垫片32、第一膜片33、上隔板支架34、隔板支架垫片35、下隔板支架36、第二膜片37及废酸隔板38外周的形状大小均相同，所述第一膜片33和第二膜片37均为中心开设有中心孔3b、边缘开设有螺栓孔3a的渗析膜片，所述隔板垫片32、端封垫片31、上隔板支架34、下隔板支架36、废酸隔板38均为内环3d和外环3c同心套设在一起的双环结构，内环3c和外环3d之间均匀设有辐条3e，外环3d上设有螺栓孔3a，所述隔板垫片32和端封垫片31的相邻辐条3e之间为镂空结构，所述端封垫片31的内环3d的内壁面上设有内丝接口3g，所述上隔板支架34和下隔板支架36的相邻辐条3e之间均设有丝网3m，所述上隔板支架的辐条34上表面设有沿辐条3e延伸的流道槽3j，流道槽3j靠近外环3c的末端具有开口，所述下隔板支架36位于相邻辐条3e之间的内环外壁上设有宽槽口3k。所述废酸隔板38的外环3c的径向上开设有周向孔洞3h，废酸隔板38的辐条3e上开设有将辐条两侧空间连通的辐条孔洞3i，所述隔板支架垫片35包括外环3c和位于外环中心的实心片3f，隔板支架垫片35的外环3c和实心片3f之间均匀设有辐条3e，所述内环3d和外环3c为圆环形，所述第一膜片33和第二膜片37为直径与外环3c外径相等的圆形膜片，所述第一膜片33和第二膜片37的中心孔为直径与内环3d内径相等的圆形孔，所述实心片3f为与内环3d外径相等的实心圆形片。当扩散渗析膜单元为两个及以上时，各扩散渗析膜单元从上到下依次同心固定连接，位于最上方的扩散渗析膜单元最上端采用端封垫片31，其余扩散渗析膜单元最上端采用隔板垫片32，位于最下方的扩散渗析膜单元最下端采用端封垫片31，其余扩散渗析膜单元最下端采用废酸隔板38，所述进水管线5连接到扩散渗析膜组件上端的端封垫片31内环的内丝接口3g内，所述排酸管线6连接到扩散渗析膜组件最下端的端封垫片31内环的内丝接口3g内。

本实施例中，扩散渗析膜组件由数个扩散渗析膜单元依次串联而成，首端扩散渗析膜单元最上部及末端扩散渗析膜单元最下部采用端封垫片，末端扩散渗析膜单元不设废酸隔板，各扩散渗析膜单元依次经长螺栓穿插其边缘螺栓孔连接，并以螺母及弹性垫圈固定两端，压紧各扩散渗析膜单元。

本实施例中，渗析室1内的扩散渗析膜组件3为两组，两组扩散渗析膜组件3间隔设置，所述进水管线5包括进水总管和并联在进水总管上的两个进水支管，两个进水支管分别连接在扩散渗析膜组件2上端的端封垫片31内环的内丝接口内；所述排酸管线6包括排酸总管和并联在排酸总管上的两个排酸支管，两个排酸支管分别连接到扩散渗析膜组件3最下端的端封垫片31内环的内丝接口内。

本实施例中，渗析室1和中和室2一体设置形成一个整体的壳体7，壳体7内设有隔板8，隔板8上端与壳体7上部顶面有间隙，该间隙形成溢流口9，隔板8左侧为渗析室1、右侧为顶部敞开的中和室2，隔板8左侧的壳体顶部和底部分别设有带有密封圈的圆孔，所述进水管线5穿过壳体顶部圆孔与扩散渗析膜组件3上端连接，所述排酸管线6穿过壳体底部圆孔与扩散渗析膜组件3下端连接。进料管线连接于壳体外部左侧面底部，进料管线管路中心距装置壳体底面50~80mm；所述残液阀连接于壳体外部右侧面底部，管路中心距装置壳体底部50~80mm。

所述壳体、溢流跌水堰、隔板垫片、上隔板支架、隔板支架垫片、下隔板支架、废酸隔板材质均为PVC塑料；所述第一膜片、第二膜片材质均为苯乙烯阴离子交换膜，离子迁移数为0.88~0.98；所述各管线、螺栓、螺母及管件均为PVC材质；所述扩散渗析膜中的所有单元均为圆形膜片，螺栓压紧连接，装模面积大，有效减少装置占地面积，且拆卸便捷。

所述壳体长为500~1000mm，宽为150~350mm，高为800~1500mm，隔板左侧所置扩散渗析膜组件高500~1000mm，隔板与壳体左侧内壁面的距离为300~700mm，隔板顶端溢流跌水堰上部的无底板溢流集水槽，槽宽50~80mm，底宽30~50mm，高为20~80mm，溢流跌水堰截面为四分之一椭圆形，宽度为50~80mm，高为20~50mm，隔板顶端与壳体顶内壁面高度差为100~200mm，壳体顶盖不完全封闭，最长仅达隔板右侧溢流跌水堰上方位置，壳体右侧和空气相连，壳体及隔板所有板材厚度均为5~10mm。

所述隔板垫片、端封垫片为同心设置的双环形结构，外环外径为100~300mm、内径为90~290mm，外环上沿圆周等距设有6~12个M3~M5螺孔，内环外径为15~50mm、内径为10~45mm，内外环形结构间以辐条连接，辐条宽度10~20mm，辐条数量为3~6根，隔板垫片厚度为0.3~0.5mm，端封垫片厚度为3~5mm。

所述第一膜片、第二膜片为圆形，直径为100~300mm，沿圆周等距设有6~12个M3~M5螺孔，其中心孔为直径为10~45mm的圆形孔。

所述上隔板支架外形与垫片一致，厚度为0.3~0.5mm，沿圆周等距设有6~12个M3~M5螺孔，辐条宽度10~20mm，各辐条及环形结构间为丝网结构，丝网厚度为0.05~0.1mm，单个网眼为正方形，边长1~3mm，上隔板支架辐条上设有流道槽，流道槽宽度5~10mm，流道槽末端右侧设有孔洞，宽度5~10mm。

所述隔板支架垫片为环形，外径为100~300mm，内径为90~290mm，沿圆周等距设有6~12个M3~M5螺孔，圆心设有圆形实心片，实心片直径为15~50mm，内外结构间以辐条连接，辐条宽度10~20mm，辐条数量为3~6根，厚度为0.3~0.5mm。

所述下隔板支架外形与垫片一致，厚度为0.3~0.5mm，沿圆周等距设有6~12个M3~M5螺孔，辐条宽度10~20mm，各辐条及环形结构间为丝网结构，网眼形状大小同上隔板支架网眼一致，两幅条间内环的外圈上设有通向内环内部的宽槽口，槽口对应圆心角为80度~100度。

所述废酸隔板，厚度为1~1.5mm，沿圆周等距设有6~12个M3~M5螺孔，其上每两个螺孔间存在一个周向孔洞，废酸隔板辐条上每隔5~10mm有一辐条孔洞，周向孔洞及辐条孔洞宽度皆为5~10mm，高度皆为0.6~1.2mm。

所述隔板垫片、端封垫片、第一膜片、上隔板支架、隔板支架垫片、下隔板支架、第二膜片、废酸隔板沿圆周等距设有6~12个M3~M6螺孔，螺孔位置距圆周9~15mm，安装时以M3~M5螺栓穿插，螺栓长度为700~1200mm。

本实施例的回收装置使用时，首先打开废酸阀、残液阀，启动废酸泵，将废酸泵入渗析室内，同时，打开产酸阀和进水阀，从产酸阀出口灌入清水，直至清水灌满扩散渗析膜组件内时，关闭产酸阀，待废酸液面距渗析室隔板顶端5~10mm时，再关停废酸阀与废酸泵，静置1~2小时。这样使得扩散渗析膜组件内充满清水，壳体渗析室内空间充满料液，排除空气的干扰，关停泵使得两部分水体在静态环境下充分处理一段时间，使得上下浓度达到一种均衡状态。

然后，开启废酸阀、废酸泵、进水泵、产酸阀，调节废酸泵流量为80~160L/h，调节进水泵流量为40~120L/h，废酸停留时间为15~40min，进水停留时间为16~90min，渗析室内废酸液位高于壳体内隔板时，废酸即形成残液并溢流进入右侧溢流跌水堰，而进水流至扩散渗析膜下端时即形成产酸，从下方产酸阀流出。此时，清水和废酸两股水体开始动态的处理，实现连续的进水、进料和产残液、产酸。

残液产生的同时，向溢流跌水堰上部集水槽内残液中按5~30%体积比投加质量浓度10~25%的氢氧化钠碱液进行中和处理，残液从溢流跌水堰上跌落时，与空气充分接触，残液中的30~80%二价铁被氧化，得到较为纯净的氯化铁溶液以及一些金属废渣，氯化铁溶液从残液阀排出。产出的残液在跌水的过程中与空气充分接触，使得亚铁离子被大量氧化，添加碱液中和可以沉淀残液中的部分重金属离子，剩下的即是纯净的氯化铁溶液。

最后，待全部废液处理完成后，排空中和室，用清水冲洗渗析室，从而排除扩散渗析膜组件中膜片表面的杂质，方便下次使用。

本发明的扩散渗析钢铁酸洗废酸的回收方法的一种实施例，其包括以下步骤：

（1）打开废酸阀、残液阀，启动废酸泵，将废酸泵入渗析室内，同时打开产酸阀和进水阀，从产酸阀出口灌入清水，直至清水灌满扩散渗析膜组件内部时，关闭产酸阀，待废酸液面接近溢流口时，具体是废酸液面距溢流口5~10mm时，再关停废酸阀与废酸泵，此时扩散渗析膜组件内部充满清水、外部充满废酸料液，静置一段时间，大约为1~2小时，使得清水和废酸料液在静态环境下充分处理一段时间，使得渗析室内上下浓度均衡；

（2）开启废酸阀、废酸泵、进水泵、产酸阀，使废酸料液停留一段时间，进水停留一段时间，调节废酸泵流量为80~160L/h，调节进水泵流量为40~120L/h，废酸停留时间为15~40min，进水停留时间为16~90min，此时清水和废酸料开始动态处理，即连续的进水、进料和产残液、产酸；

（3）渗析室内的液位高于溢流口时，废酸即形成残液并溢流进入中和室，而进水流至扩散渗析膜组件下端时即形成产酸，从下方产酸阀流出；

（4）向中和室内溢流口处的残液中加入碱液进行中和处理，具体是按5~30%体积比投加质量浓度10~25%的氢氧化钠碱液进行中和处理，残液从溢流口处跌落时与空气充分接触，残液中的部分二价铁被氧化，碱液与重金属离子反应，得到氯化铁溶液和金属废渣，氯化铁溶液从残液阀排出；

（5）待全部废液处理完成后，排空中和室，用清水冲渗析室，排除膜片表面的杂质。

以下结合实际应用实例对上述废酸回收装置和回收方法的实施例进一步说明：

实例1

本实例的扩散渗析钢铁酸洗废酸回收装置的结构如图1所示，本实例中废酸回收装置各部分间连接关系及结构与上述实施例中一致，仅尺寸不同，现列举各部分尺寸如下：壳体长为500mm、宽为150mm、高为800mm，隔板左侧渗析室中扩散渗析膜组件高500mm，隔板与壳体左侧面内壁面的距离为300mm，溢流跌水堰上的集水槽宽50mm、底宽30mm、高为20mm，溢流跌水堰宽度为50mm、高为20mm，隔板顶端与壳体顶部盖板高度差为100mm，进料管路中心距装置壳体底部50mm，残液阀9管路中心距装置壳体底部50mm，所有板材厚度均为5mm。

扩散渗析膜单元中，隔板垫片、第一膜片、上隔板支架、隔板支架垫片、下隔板支架、第二膜片、端封垫片、废酸隔板沿圆周等距均设有6个M3螺孔，安装所用螺栓长为700mm；垫片、上隔板支架、隔板支架垫片、下隔板支架、端封垫片、废酸隔板的外环均为外径100mm、内径90mm，辐条宽度10mm，辐条数量为3根；垫片、上隔板支架、下隔板支架、端封垫片、废酸隔板的内环均为外径15mm、内径12mm；第一膜片与第二膜片直径为100mm，中心孔的直径为12mm；隔板垫片的厚度为0.3mm，端封垫片的厚度为3mm；上隔板支架与下隔板支架厚度为0.3mm，丝网厚度为0.05mm，单个网眼边长1mm；上隔板支架的流道槽宽度为5mm，槽末端右侧孔洞宽度为5mm；隔板支架垫片中心的实心片的直径为15mm、厚度为0.3mm；下隔板支架内环上所设宽槽口对应圆心角为80度；废酸隔板厚度为1mm，废酸隔板沿外环圆周每两个螺孔间中心位置处存在一个周向孔洞，辐条上每隔5mm有一辐条孔洞，周向孔洞和辐条孔洞宽度皆为5mm、高度皆为0.6mm；

钢铁酸洗废酸废酸含铁220g/L，含盐酸80g/L，利用上述装置进行废酸回收方法按如下步骤进行：

（1）打开废酸阀、残液阀，启动废酸泵，将废酸输入渗析室内，同时，打开产酸阀和进水阀，从产酸阀出口灌入清水，直至清水灌满扩散渗析膜组件内时，关闭产酸阀，待废酸液面距渗析室隔板顶端5mm时，再关停废酸阀与废酸泵，静置1小时；

（2）然后，开启废酸阀、废酸泵、进水泵、产酸阀，调节废酸泵流量为80L/h，调节进水泵流量为40L/h，废酸停留时间为15min，进水停留时间为16min；

（3）渗析室内废酸液位高于壳体内隔板时，废酸即形成残液并溢流进入右侧溢流跌水堰，而进水流至扩散渗析膜组件下端时即形成产酸，从下方产酸阀流出；

（4）向溢流跌水堰上部集水槽内残液中按5%体积比投加质量浓度25%的氢氧化钠碱液进行中和处理，残液从溢流跌水堰上跌落时，与空气充分接触，得到较为纯净的氯化铁溶液酸，产酸回收率80%，铁截留率92%；

（5）待全部废液处理完成后，排空中和室，用清水冲洗渗析室。

实例2

本实例中废酸回收装置各部分间连接关系及结构与上述实施例中一致，仅尺寸不同，现列举各部分尺寸如下：壳体长为600mm、宽为200mm、高为1000mm，隔板左侧渗析室内扩散渗析膜组件高600mm，隔板与壳体左侧内壁面的距离为400mm，溢流跌水堰上的集水槽宽60mm、底宽35mm、高为40mm，跌水堰宽度为60mm、高为30mm，隔板顶端距壳体顶部盖板高度差为140mm，进料管路中心距壳体底面60mm，残液阀管路中心距装置壳体底部60mm，所有板材厚度均为6mm；隔板垫片、第一膜片、上隔板支架、隔板支架垫片、下隔板支架、第二膜片、端封垫片、废酸隔板沿圆周等距均设有8个M4螺孔，安装所用螺栓长为800mm；隔板垫片、上隔板支架、隔板支架垫片、下隔板支架、端封垫片、废酸隔板外环均为外径150mm、内径140mm的圆环，辐条宽度12mm，辐条数量为4根；垫片、上隔板支架、下隔板支架、端封垫片、废酸隔板的内环均为外径20mm、内径15mm的圆环；第一膜片与第二膜片直径为150mm，中心孔直径为15mm；隔板垫片厚度为0.4mm，端封垫片厚度为4mm；上隔板支架与下隔板支架厚度为0.4mm，丝网厚度为0.06mm，单个网眼边长1.5mm；上隔板支架的流道槽宽度为6mm，流道槽末端右侧孔洞宽度为6mm；隔板支架垫片的实心片直径为20mm、厚度为0.4mm；下隔板支架内环外周面所设宽槽口对应的圆心角为85度；废酸隔板厚度为1.2mm，沿外环圆周每两个螺孔间中心位置处存在一个周向孔洞，辐条上每隔6mm有一辐条孔洞，周向孔洞和辐条孔洞宽度皆为6mm、高度皆为0.8mm；

钢铁酸洗废酸废酸含铁110g/L，含盐酸100g/L，利用上述装置进行废酸回收方法按如下步骤进行：

（1）打开废酸阀、残液阀，启动废酸泵，将废酸输入渗析室内，同时，打开产酸阀和进水阀，从产酸阀出口灌入清水，直至清水灌满扩散渗析膜组件内时，关闭产酸阀，待废酸液面距渗析室隔板顶端6mm时，再关停废酸阀与废酸泵，静置1.5小时；

（2）然后，开启废酸阀、废酸泵、进水泵、产酸阀，调节废酸泵流量为100L/h，调节进水泵流量为80L/h，废酸停留时间为16min，进水停留时间为16min；

（3）渗析室内废酸液位高于壳体内隔板时，废酸即形成残液并溢流进入右侧溢流跌水堰，而进水流至扩散渗析膜组件下端时即形成产酸，从下方产酸阀流出；

（4）向溢流跌水堰上部集水槽内残液中按10%体积比投加质量浓度20%的氢氧化钠碱液进行中和处理，残液从溢流跌水堰上跌落时，与空气充分接触，得到较为纯净的氯化铁溶液酸，产酸回收率90%，铁截留率85%；

（5）待全部废液处理完成后，排空中和室，用清水冲洗渗析室。

实例3

本实例中废酸回收装置各部分间连接关系及结构与上述实施例中一致，仅尺寸不同，现列举各部分尺寸如下：壳体长为800mm、宽为300mm、高为1200mm，隔板左侧渗析室内所置扩散渗析膜组件高800mm，隔板与壳体左侧内壁面的距离为500mm，溢流跌水堰上集水槽宽70mm、底宽40mm、高为60mm，溢流跌水堰宽度为70mm、高为40mm，隔板顶端与壳体顶部盖板高度差为170mm，进料管路中心距装置壳体底面70mm，残液阀管路中心距壳体底面70mm，所有板材厚度均为8mm；隔板垫片、第一膜片、上隔板支架、隔板支架垫片、下隔板支架、第二膜片、端封垫片、废酸隔板沿圆周等距均设有10个M5螺孔，安装所用螺栓长为1000mm；隔板垫片、上隔板支架、隔板支架垫片、下隔板支架、端封垫片、废酸隔板外环均为外径200mm、内径190mm，辐条宽度16mm，辐条数量为5根；隔板垫片、上隔板支架、下隔板支架、端封垫片、废酸隔板内环均为外径30mm、内径24mm；第一膜片与第二膜片直径为200mm，中心孔直径为24mm；隔板垫片厚度为0.4mm，端封垫片厚度为4mm；上隔板支架与下隔板支架厚度为0.4mm，丝网厚度为0.08mm，单个网眼边长2mm；上隔板支架流道槽宽度为8mm，流道槽末端右侧孔洞宽度为8mm；隔板支架垫片中心的实心片直径为30mm、厚度为0.4mm；下隔板支架内环外轴所设宽槽口对应圆心角为90度；废酸隔板厚度为1.4mm，沿外环圆周每两个螺孔间中心位置处存在一个周向孔洞，辐条上每隔8mm有一辐条孔洞，周向孔洞和辐条孔洞宽度皆为8mm，高度皆为1.1mm；

钢铁酸洗废酸废酸含铁250g/L，含盐酸100g/L，利用上述装置进行废酸回收方法按如下步骤进行：

（1）打开废酸阀、残液阀，启动废酸泵，将废酸输入渗析室内，同时，打开产酸阀和进水阀，从产酸阀出口灌入清水，直至清水灌满扩散渗析膜组件内时，关闭产酸阀，待废酸液面距渗析室隔板顶端8mm时，再关停废酸阀与废酸泵，静置1.8小时；

（2）然后，开启废酸阀、废酸泵、进水泵、产酸阀，调节废酸泵流量为120L/h，调节进水泵流量为120L/h，废酸停留时间为35min，进水停留时间为26min；

（3）渗析室内废酸液位高于壳体内隔板时，废酸即形成残液并溢流进入右侧溢流跌水堰，而进水流至扩散渗析膜组件下端时即形成产酸，从下方产酸阀流出；

（4）向溢流跌水堰上部集水槽内残液中按20%体积比投加质量浓度15%的氢氧化钠碱液进行中和处理，残液从溢流跌水堰上跌落时，与空气充分接触，得到较为纯净的氯化铁溶液酸，产酸回收率92%，铁截留率79%；

（5）待全部废液处理完成后，排空中和室，用清水冲洗渗析室。

实例4

本实例中废酸回收装置各部分间连接关系及结构与上述实施例中一致，仅尺寸不同，现列举各部分尺寸如下：壳体长为1000mm、宽为350mm、高为1500mm，隔板左侧渗析室内所置扩散渗析膜组件高1000mm，隔板与壳体左侧内壁面的距离为700mm，溢流跌水堰上集水槽宽80mm、底宽50mm、高为80mm，跌水堰宽度为80mm、高为50mm，隔板顶端距壳体顶部盖板高度差为200mm，进料管路中心距装置壳体底面80mm，残液阀管路中心距壳体底面80mm，所有板材厚度均为10mm；隔板垫片、第一膜片、上隔板支架、隔板支架垫片、下隔板支架、第二膜片、端封垫片、废酸隔板沿圆周等距均设有12个M6螺孔，安装所用螺栓长为1200mm；隔板垫片、上隔板支架、隔板支架垫片、下隔板支架、端封垫片、废酸隔板外环均为外径300mm、内径290mm，辐条宽度20mm，辐条数量为6根；隔板垫片、上隔板支架、下隔板支架、端封垫片、废酸隔板的内环均为外径50mm，内径46mm；第一膜片与第二膜片直径为300mm，中心孔的直径为46mm；隔板垫片厚度为0.5mm，端封垫片厚度为5mm；上隔板支架与下隔板支架厚度为0.5mm，丝网厚度为0.1mm，单个网眼边长3mm；上隔板支架流道槽宽度为10mm，流道槽末端右侧孔洞宽度为10mm；隔板支架垫片的实心片的直径为46mm、厚度为0.5mm；下隔板支架内环所设宽槽口对应圆心角为100度；废酸隔板厚度为1.5mm，沿外环圆周每两个螺孔间中心位置处存在一个周向孔洞，辐条上每隔10mm有一辐条孔洞，周向孔洞和辐条孔洞宽度皆为10mm，高度皆为1.2mm；

钢铁酸洗废酸废酸含铁250g/L，含盐酸150g/L，利用上述装置进行废酸回收方法按如下步骤进行：

（1）打开废酸阀、残液阀，启动废酸泵，将废酸输入渗析室内，同时，打开产酸阀和进水阀，从产酸阀出口灌入清水，直至清水灌满扩散渗析膜组件内时，关闭产酸阀，待废酸液面距渗析室隔板顶端10mm时，再关停废酸阀与废酸泵，静置2小时；

（2）然后，开启废酸阀、废酸泵、进水泵、产酸阀，调节废酸泵流量为160L/h，调节进水泵流量为100L/h，废酸停留时间为39min，进水停留时间为85min；

（3）渗析内废酸液位高于装置壳体内隔板时，废酸即形成残液并溢流进入右侧溢流跌水堰，而进水流至扩散渗析膜下端时即形成产酸，从下方产酸阀流出；

（4）向溢流跌水堰上部集水槽内残液中按30%体积比投加质量浓度10%的氢氧化钠碱液进行中和处理，残液从溢流跌水堰上跌落时，与空气充分接触，得到较为纯净的氯化铁溶液酸，产酸回收率87%，铁截留率85%；

（5）待全部废液处理完成后，排空中和室，用清水冲洗渗析室。

在本发明废酸回收装置其它的实施例中，渗析室内，扩散渗析膜组件的数量可以根据需要灵活设置，可以是一个，也可以是两个以上的任意值，当扩散渗析膜组件为多个时，扩散渗析膜组件的上端通过进水支管并联、下端通过产酸支管并联。每个扩散渗析膜组件中的扩散渗析膜单元至少有一个，当扩散渗析膜单元为一个时，扩散渗析膜单元的最上端和最下端均采用端封垫片。

需要说明的是，上述示例中的具体说明本发明的具体结构、特点和优点等，然而所有的描述仅是用来进行说明的，而不应将其理解为对本发明形成任何限制。此外，在本发明所提及各实施例中予以描述或隐含的任意单个技术特征，仍然可在这些技术特征（或其等同物） 之间继续进行任意组合或删减，从而获得可能未在本文中直接提及的本发明的更多其他实施例。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。术语“包括”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

以上实施例对本发明进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (10)

1.一种扩散渗析钢铁酸洗废酸的回收装置，包括渗析室和设置在渗析室内的扩散渗析膜组件，所述渗析室外设有连接在渗析室上的进料管线、进水管线和产酸管线，进料管线上设有废酸阀、废酸泵，进水管线上设有进水阀、进水泵，产酸管线上设有产酸阀，其特征在于：所述渗析室的上部设有溢流口，渗析室上靠近溢流口的外侧设有敞口的中和室，中和室下部连接有残液管线，所述扩散渗析膜组件包括至少一个扩散渗析膜单元，扩散渗析膜单元包括从上到下依次叠加设置的且边缘通过螺栓连接在一起的端封垫片或隔板垫片、第一膜片、上隔板支架、隔板支架垫片、下隔板支架、第二膜片及端封垫片或废酸隔板，端封垫片、隔板垫片、第一膜片、上隔板支架、隔板支架垫片、下隔板支架、第二膜片及废酸隔板外周的形状大小均相同，所述第一膜片和第二膜片均为中心开设有中心孔、边缘开设有螺栓孔的渗析膜片，所述隔板垫片、端封垫片、上隔板支架、下隔板支架、废酸隔板均为内环和外环同心套设在一起的双环结构，内环和外环之间均匀设有辐条，外环上设有螺栓孔，所述隔板垫片和端封垫片的相邻辐条之间为镂空结构，所述端封垫片的内环的内壁面上设有内丝接口，所述上隔板支架和下隔板支架的相邻辐条之间均设有丝网，所述上隔板支架的辐条上表面设有沿辐条延伸的流道槽，流道槽靠近外环的末端具有开口，所述下隔板支架位于相邻辐条之间的内环外壁上设有宽槽口，所述废酸隔板的外环的径向上开设有周向孔洞，废酸隔板的辐条上开设有将辐条两侧空间连通的辐条孔洞，所述隔板支架垫片包括外环和位于外环中心的实心片，隔板支架垫片的外环和实心片之间均匀设有辐条，当扩散渗析膜单元为一个时，扩散渗析膜单元的最上端和最下端均采用端封垫片；当扩散渗析膜单元为两个及以上时，各扩散渗析膜单元从上到下依次同心固定连接，位于最上方的扩散渗析膜单元最上端采用端封垫片，其余扩散渗析膜单元最上端采用隔板垫片，位于最下方的扩散渗析膜单元最下端采用端封垫片，其余扩散渗析膜单元最下端采用废酸隔板，所述进水管线连接到扩散渗析膜组件上端的端封垫片内环的内丝接口内，所述产酸管线连接到扩散渗析膜组件最下端的端封垫片内环的内丝接口内。

2.根据权利要求1所述的钢铁酸洗废酸的回收装置，其特征在于：所述渗析室内扩散渗析膜组件为两组，两组扩散渗析膜组件间隔设置，所述进水管线包括进水总管和并联在进水总管上的两个进水支管，两个进水支管分别连接在扩散渗析膜组件上端的端封垫片内环的内丝接口内；所述产 酸管线包括排酸总管和并联在排酸总管上的两个排酸支管，两个排酸支管分别连接到扩散渗析膜组件最下端的端封垫片内环的内丝接口内。

3.根据权利要求1所述的钢铁酸洗废酸的回收装置，其特征在于：所述渗析室和中和室一体设置形成一个壳体，壳体内设有隔板，隔板上端与壳体上部顶面有间隙，该间隙形成溢流口，隔板左侧为渗析室、右侧为顶部敞开的中和室，隔板左侧的壳体顶部和底部分别设有带有密封圈的圆孔，所述进水管线穿过壳体顶部圆孔与扩散渗析膜组件上端连接，所述产酸管线穿过壳体底部圆孔与扩散渗析膜组件下端连接。

4.根据权利要求1所述的钢铁酸洗废酸的回收装置，其特征在于：所述溢流口处设有溢流跌水堰。

5.根据权利要求4所述的钢铁酸洗废酸的回收装置，其特征在于：所述溢流跌水堰的截面为四分之一椭圆形，溢流跌水堰上方设有无底板溢流集水槽。

6.根据权利要求1所述的钢铁酸洗废酸的回收装置，其特征在于：所述隔板垫片、上隔板支架、隔板支架垫片、下隔板支架、废酸隔板及端封垫片的材质均为PVC塑料；所述第一膜片、第二膜片材质均为苯乙烯阴离子交换膜，离子迁移数为0.88~0.98。

7.根据权利要求1所述的钢铁酸洗废酸的回收装置，其特征在于：所述内环和外环为圆环形，所述第一膜片和第二膜片为直径与外环外径相等的圆形膜片，所述第一膜片和第二膜片的中心孔为直径与内环内径相等的圆形孔，所述实心片为与内环外径相等的实心圆形片。

8.一种使用权利要求1的回收装置进行扩散渗析钢铁酸洗废酸的回收方法，其特征在于，其包括以下步骤：（1）打开废酸阀、残液阀，启动废酸泵，将废酸泵入渗析室内，同时打开产酸阀和进水阀，从产酸阀出口灌入清水，直至清水灌满扩散渗析膜组件内部时，关闭产酸阀，待废酸液面接近溢流口时，再关停废酸阀与废酸泵，此时扩散渗析膜组件内部充满清水、外部充满废酸料液，静置一段时间，使得清水和废酸料液在静态环境下充分处理一段时间，使得渗析室内上下浓度均衡；（2）开启废酸阀、废酸泵、进水泵、产酸阀，使废酸料液停留一段时间，进水停留一段时间，此时清水和废酸料开始动态处理，即连续的进水、进料和产残液、产酸；（3）渗析室内的液位高于溢流口时，废酸即形成残液并溢流进入中和室，而进水流至扩散渗析膜组件下端时即形成产酸，从下方产酸阀流出；（4）向中和室内溢流口处的残液中加入碱液进行中和处理，残液从溢流口处跌落时与空气充分接触，残液中的部分二价铁被氧化，碱液与重金属离子反应，得到氯化铁溶液和金属废渣，氯化铁溶液从残液阀排出；（5）待全部废液处理完成后，排空中和室，用清水冲渗析室，排除膜片表面的杂质。

9.根据权利要求8所述的扩散渗析钢铁酸洗废酸的回收方法，其特征在于：所述步骤（2）中，调节废酸泵流量为80~160L/h，调节进水泵流量为40~120L/h，废酸停留时间为15~40min，进水停留时间为16~90min。

10.根据权利要求8所述的扩散渗析钢铁酸洗废酸的回收方法，其特征在于：所述步骤（1）中，待废酸液面距溢流口5~10mm时，再关停废酸阀与废酸泵，静置时间为1~2小时；所述步骤（4）中，按5~30%体积比投加质量浓度10~25%的氢氧化钠碱液进行中和处理。

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