CN113713591A - 高含铜量高挥发性废酸处理系统及操作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于化工废料处理技术领域，具体涉及一种高含铜量高挥发性废酸处理系统及操作方法，所述系统包括酸雾净化器、供碱系统、供酸系统、反应槽、缓存槽、压滤系统、围堰、排放系统、操控台和中和池，操作方法包括负压反应、降盐分处理、只排清液和双槽交替压滤。本发明不仅能有效防止酸雾或有毒气体逸出破换环境并危害操作者身体健康，还可避免滤液无法达标排放，盐分结晶，阻塞滤布、输送泵或者输送管路等问题。
Description
技术领域
本发明属于化工废料处理技术领域，具体涉及一种高含铜量高挥发性废酸处理系统及操作方法。
背景技术
目前，高含铜量高挥发性废酸，处理过程中主要存在大量的酸雾甚至有毒气体逸出破坏环境并危害操作者身体健康；滤布拦截不完全，无法达标排放；盐分结晶，阻塞滤布、输送泵或者输送管路等三方面问题。
CN 201824566283.6公开了一种高含铜量高挥发性废弃混合酸处理系统，通过循环往复的方式过滤，解决了强腐蚀性的酸雾逸出破坏环境、危害人体，以及废水排放不达标的问题。但是，在使用过程中发现，存在滤布拦截不完全，盐分结晶，阻塞滤布、输送泵或者输送管路以及排水不达标的问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种高含铜量高挥发性废酸处理系统及操作方法，不仅能有效防止酸雾或有毒气体逸出破换环境并危害操作者身体健康，还可避免滤液无法达标排放，盐分结晶，阻塞滤布、输送泵或者输送管路等问题。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
本发明所述的高含铜量高挥发性废酸处理系统，包括酸雾净化器、供碱系统、供酸系统、反应槽、缓存槽、压滤系统、围堰、排放系统、操控台和中和池。
酸雾净化器通过管路与反应槽连通，通过负压的作用，带走反应过程中产生的酸雾及有毒气体，管路具有耐强酸性能。
供碱系统由储碱罐、供碱泵、淋碱管和管路组成。其中，淋碱管设置于反应槽内上方，供碱泵、淋碱管和管路耐强碱，储碱罐和供碱泵之间以及供碱泵与淋碱管之间均通过管路连通，淋碱管上开有一系列淋碱孔。
供酸系统由储废酸罐、供酸泵和管路组成。其中，储废酸罐、供酸泵和管路耐强酸，储废酸罐和供酸泵以及供酸泵与反应槽均通过管路连通。
本发明所用供料泵均耐强酸强碱，扬程(2～50)m，流量(0.5～8)m3/h。
反应槽耐强酸强碱，槽体上部留有观察口Ⅰ(附带盖板)、进酸口、进碱口、排气口、测温口、液位显示接口、回流口(兼滤液入口)、曝气进气口、进水口、浑浊液出口Ⅰ和清液出口。清液出口设在反应槽竖直方向中下部，通过管路与中和池连通，清液出口处设有控制阀。反应槽内布有曝气管Ⅰ，曝气管Ⅰ上开一些列曝气孔，曝气管与压缩空气管路连通。测温口插耐酸碱腐蚀热电偶，显示器可直读温度数值。
缓存槽耐强酸强碱，槽体留有观察口Ⅱ(附带盖板)、滤液入口、浑浊液出口Ⅱ、清液排放口及防泵空转液位口。缓存槽内布有曝气管Ⅱ，曝气管Ⅱ上开一系列曝气孔，曝气管Ⅱ与压缩空气管路连通。清液排放口设在缓存槽竖直方向中下部，通过管路与排放泵、精密过滤器以及中和池连通，清液排放口处设有控制阀。
压滤系统由压滤台、压滤机、气动隔膜泵、盛料槽和管路组成。压滤机带有自动保压功能，压滤台、气动隔膜泵、盛料槽、压滤机零部件和管路耐强碱腐蚀。压滤机滤布的过滤精度(2～20)μm。盛料槽上布有漏液孔，滤布渗出的滤液沿管路回流到反应槽中，气动隔膜泵与压缩空气管路连通，压滤机通过管路与反应槽和缓存槽连通，通过阀的开关可以分别压滤反应槽或缓存槽中的液体。压滤反应槽中液体时，滤液进入缓存槽，压滤缓存槽中液体时，滤液进入反应槽。
围堰耐强酸碱腐蚀，反应槽和缓存槽均设有围堰，防腐蚀性液体泄漏到环境中。
排放系统由排放泵(排放泵有防空转装置)、精密过滤器和管路组成，精密过滤器滤芯过滤精度为(0.2～1)μm。
操控台处能显示反应槽内液体温度，能够操控酸雾净化器、供碱泵、供酸泵、压滤机以及排放泵的电源开关，能操控各压缩空气管路供气及供水开关。其中供碱泵电源开关具备点动控制功能。
中和池具备酸性或碱性液体调节功能，可人工加料中和也可自动投料中和。
本发明所述的高含铜量高挥发性废酸处理系统的操作方法，包括负压反应、降盐分处理、只排清液和双槽交替压滤。所述负压反应操作，在负压环境内进行中和反应，酸雾净化器带走产生的酸雾或有毒气体，解决环境污染和人员伤害问题；所述降盐分处理操作，反应完全后，静置一段时间，待沉淀物沉降至槽底，通过反应槽排放大部分清液，然后，加入自来水对反应槽中的液体进行稀释，沉降后再次排放清液，数次稀释后液体中的盐分浓度大幅降低，解决盐分结晶带来的问题；所述只排清液操作，压滤前后，只对清液进行排放，压滤后剩余少量沉淀物留存在槽体中；所述双槽交替压滤操作，通过控制阀的开关能分别压滤反应槽或缓存槽中的浑浊液，对反应槽和缓存槽交替压滤，压滤时对所压滤的槽体全程曝气，通过在反应槽和缓存槽中交替往复压滤的方式压滤出绝大部分沉淀物，最后将含有的少量沉淀物液体在缓存槽中沉降，沉淀物留存在缓存槽中，通过排放泵经精密过滤器过滤排放上部清液，解决了无法达标排放的问题。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
本发明解决了酸雾或有毒气体逸出破换环境并危害操作者身体健康，滤液无法达标排放，盐分结晶，阻塞滤布、输送泵或者输送管路等问题。
附图说明
图1为本发明高含铜量高挥发性废酸处理系统的结构示意图；
图中：1、储碱罐；2、供碱泵；3、围堰；4、反应槽；5、水管；6、曝气管Ⅰ；7、测温口；8、淋碱管；9、储废酸罐；10、供酸泵；11、酸雾净化器；12、液位显示接口；13、观察口Ⅰ；14、操作台；15、清液出口；16、阀Ⅰ；17、压缩空气管；18、浑浊液出口Ⅰ；19、阀Ⅱ；20、节气阀Ⅰ；21、节气阀Ⅱ；22、回流口；23、压滤台；24、压滤机；25、盛料槽；26、漏液孔；27、气动隔膜泵；28、阀Ⅲ；29、缓冲槽；30、阀Ⅳ；31、滤液入口；32、曝气管Ⅱ；33、浑浊液出口Ⅱ；34、阀Ⅴ；35、防泵空转液位口；36、清液排放口；37、阀Ⅵ；38、排放泵；39、精密过滤器；40、中和池；41、观察口Ⅱ、。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明。
实施例1
处理对象：高浓度硝酸中混有一定比例的硫酸和盐酸，其中含有大量的铜离子，混合酸的总酸量约为550g/L(以H2SO4计)，铜盐结晶析出，废液被搅动或处理过程会产生大量的酸雾和红色气体。
处理方案：采用本发明所述处理系统，用质量浓度为31％的NaOH溶液中和，中和结束后溶液中产生大量的CuO沉淀，对沉淀进行压滤后排放清液。处理过程中所用压缩空气约0.6MPa。
如图1所示，制造一小型处理高含铜量高挥发性混合酸的系统。
1)酸雾净化器11功率为0.75kW，采用DN50PP管与反应槽4连通。
2)供碱系统中的储碱罐1为3000L；供碱泵2扬程8m，流量1.5m3/h；淋碱管8为DN50PP管，沿淋碱管8中线水平向下45°方向每隔10cm开两排Φ5mm的淋碱孔，淋碱管8固定在反应槽4长度方向内上方，淋碱管8与输送液碱管路连通；连通储碱罐1、供碱泵2、淋碱管8的管路均采用DN32PP管。
3)供酸系统中的储废酸罐9为1000L工业盛酸桶；供酸泵10扬程8m，流量1.5m3/h；连通储废酸罐9、供酸泵10和反应槽4的管路均采用DN32PP管。
4)反应槽4外形尺寸为2m×3m×1m，厚度为20mm，材质为PP，上盖留有30cm×30cm的观察口Ⅰ13(附带盖板)；进酸口Φ32mm、进碱口Φ32mm、排气口Φ50mm、测温口7Φ20mm、液位显示接口12Φ30mm、回流口22(兼滤液入口)Φ32mm、曝气进气口Φ32mm、进水口Φ32mm、浑浊液出口Ⅰ18Φ50mm和清液出口15Φ32mm。浑浊液出口Ⅰ18尽量靠近槽底，清液出口15设在反应槽4竖直方向距底部30cm高度处，通过管路与中和池40连通，清液出口15处设有控制阀阀Ⅰ16。曝气管Ⅰ6为DN32PP管，置于反应槽4底部，曝气管Ⅰ6上方每隔10cm单排Φ5mm的曝气孔，曝气管Ⅰ6与压缩空气管17连通。Pt100热电偶，显示器可直读温度数值。
5)缓存槽29外形尺寸2m×3m×1m，厚度为20mm，材质为PP，上盖留有30cm×30cm观察口Ⅱ41(附带盖板)，滤液入口31Φ32mm、浑浊液出口Ⅱ33Φ50mm、清液排放口36Φ32mm，防泵空转液位口35Φ20mm。曝气管Ⅱ32DN32PP管，置于缓存槽29底部，曝气管Ⅱ32上方每隔10cm单排Φ5mm的曝气孔，曝气管Ⅱ32与压缩空气管17连通。清液排放口36Φ32mm，清液排放口36处设有控制阀阀Ⅵ37，清液排放口36距缓存槽29底部20cm高度处，缓存槽29与排放泵38之间用DN32PP管连通。浑浊液出口Ⅱ33距缓存槽29底5cm，滤液输送管口进入缓存槽29中5cm。
6)压滤系统中压滤台23为5m×1.5m×0.5m，上面铺设防酸碱大理石；压滤机24过滤面积8m2，滤室容积(120±5)L，带有自动保压功能，滤出液排放形式为暗流，配过滤精度为10μm的涤纶滤布；气动隔膜泵27与压缩空气管路连通，扬程50米，流量约5m3/h；盛料槽25材质为PP，带有漏液孔26。浑浊液输送管为DN50PP管，其它输送液体管路为DN32PP管。
7)反应槽4和缓存槽29的围堰3均采用10cm厚大理石材质，围堰3尺寸为5m×4m×0.6m。
8)排放系统中排放泵38扬程8m，流量1.5m3/h、精密过滤器39过滤精度为1μm，滤芯材料为涤纶，排放泵、精密过滤器39和中和池40之间连通所用管路为DN32PP管。
9)操控台14处布有温度显示器，酸雾净化器11、供碱泵2、供酸泵10、压滤机24、排放泵38的电源开关及压缩空气和供水开关。其中供碱泵2电源开关具备点动控制功能。
10)中和池40为低位池，池四周有防护栏，内衬20mm厚PTFE板，液体可自留入池，尺寸为3m×3m×1m。
11)本发明中只叙述关键阀体，球阀简称阀，非关键阀体是否安装酌情处理。
12)未尽事宜按常规操作处理，例如，球阀选型、非关键管路具体位置等。
13)具体操作步骤为(参照附图1)：
(1)确认所有阀处于关闭状态，闭合酸雾净化器11开关，使反应槽4内达到一定的负压状态，反应结束前酸雾净化器11一直保持工作状态，压滤操作之前关闭酸雾净化器11。
(2)在操控台14处闭合供酸泵10电源开关，废酸经供酸泵10进入反应槽4，通过液位显示器观察约到达反应槽4的1/3高度时，闭合供酸泵10的电源开关。
(3)在操控台14处打开节气阀Ⅰ20，压缩空气从供气站沿压缩空气管管路、节气阀Ⅰ20、曝气口进入反应槽4中的曝气管Ⅰ6，通过曝气管Ⅰ6上的曝气孔进入反应槽4中进行曝气。
(4)在操控台14处闭合供碱泵2电源开关，液碱经供酸碱供碱泵2进入反应槽4内的淋碱管8，液碱通过淋碱管8上的淋碱孔以喷淋的方式进入反应槽4内与废酸发生中和反应，淋碱时观察温度数值和反应槽4内的液体状态。当温度达到80℃时，停止淋碱，待温度降至60℃后继续淋碱；当发现反应槽4内生成蓝色絮状沉淀时，转换为控制供碱泵2的点动开关，采用点动方式淋碱，当反应槽4内的沉淀物转变成黑色颗粒时停止淋碱，此时已经反应完全。关闭节气阀Ⅰ20停止曝气。
(5)沉降30min，沉淀物完全沉降，此时沉淀物高度低于清液出口15高度。打开阀Ⅰ16，上清液沿着清液出口15、阀Ⅰ16自流进入中和池40，上清液排放完关闭阀Ⅰ16。
(6)在操控台14处打开供水水管5开关，自来水进入反应槽4内，反应槽4基本充满液体后关闭供水开关，沉降15min后，打开阀Ⅰ16，上清液沿着清液出口15、阀Ⅰ16自流进入中和池40，上清液排放完关闭阀Ⅰ16。此操作重复两次后，清液中的盐分已经不到初步反应后盐分含量的1/10，开始压滤。
(7)在操控台14处打开节气阀Ⅰ20，压缩空气从供气站沿压缩空气管管路、节气阀Ⅰ20、曝气口进入反应槽4中的曝气管Ⅰ6，通过曝气管Ⅰ6上的曝气孔进入反应槽4中进行曝气，使沉淀物充分分散在清液中，以便压滤；在操控台14处打开压滤机24的锁紧开关(滤布已放好)，保证压滤机24锁紧后关闭锁紧开关(压滤机24带保压功能)；在操控台14处打开气动隔膜泵27，气动隔膜泵27开始工作(该泵可空操作)；气动隔膜泵27运行正常情况下，打开阀Ⅱ19，反应槽4中的浑浊液通过浑浊液出口Ⅰ18、气动隔膜泵27进入压滤机24中，大部分沉淀物被滤布截留，带有一定量沉淀物的滤液绝大部分以暗流的方式通过阀Ⅳ30、缓存槽29上的滤液入口31进入缓存槽29。通过滤布渗出的一部分滤液滴到盛料槽25上，通过盛料槽25上的漏液孔26进入反应槽4上的回流口22进入反应槽4。
(8)关闭节气阀Ⅰ20，停止对反应槽4曝气，打开节气阀Ⅱ21，压缩空气从供气站沿压缩空气管管路、节气阀Ⅱ21、曝气口进入缓存槽29中的曝气管Ⅱ32，通过曝气管Ⅱ32上的曝气孔进入缓存槽29中进行曝气，关闭阀Ⅱ19、阀Ⅳ30，打开阀Ⅴ34、阀Ⅲ28，缓存槽29中的浑浊液通过浑浊液出口Ⅱ33气动隔膜泵27进入压滤机24，沉淀物被滤布截留，带有部分沉淀物的绝大部分滤液通过阀Ⅲ28进入反应槽4，通过滤布渗出的一部分滤液滴到盛料槽25上，通过盛料槽25上的漏液孔26进入反应槽4上的回流口22进入反应槽4。
(9)参照步骤(7)(8)条操作再压滤一次后停止压滤操作，此时，浑浊液处于缓存槽29中且沉淀物含量较少。关闭气动隔膜泵27，反应槽4以及缓存槽29均中停止曝气，同时关闭阀Ⅱ19、阀Ⅴ34、阀Ⅲ28、阀Ⅳ30。
(10)沉降15min，少量沉淀物已经得到充分沉降，沉降物的高度低于清液排放口36，打开阀Ⅵ37，在操控台14处启动排放泵38，缓存槽29中的清液(会含有极少量的沉淀物颗粒)通过清液排放口36、阀Ⅵ37、排放泵38、精密过滤器39进入中和池40。排放后剩余少量的浑浊液存留在缓存槽29中。
(11)缓存槽29中的清液排放完以后，关闭排放泵38、阀Ⅵ37。中和池40中的液体经中和后达标排放。
(12)处理结束后，保证所有动能开关和阀门处于关闭状态，24h后打开压滤机24清理沉淀物。
当然，上述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定对本发明的实施例范围。本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的均等变化与改进等，均应归属于本发明的专利涵盖范围内。
Claims (10)
1.一种高含铜量高挥发性废酸处理系统，包括储碱罐(1)、储废酸罐(9)、反应槽(4)、压滤机(24)和缓冲槽(29)，储碱罐(1)与储废酸罐(9)均与反应槽(4)连接，其特征在于：反应槽(4)上连接有水管(5)，反应槽(4)与酸雾净化器(11)连接，反应槽(4)内布有曝气管Ⅰ(6)，缓冲槽(29)内布有曝气管Ⅱ(32)，反应槽(4)上的清液出口(15)与中和池(40)连接，反应槽(4)上的浑浊液出口Ⅰ(18)和缓冲槽(29)的浑浊液出口Ⅱ(33)均与压滤机(24)连接，压滤机(24)的滤液出口分别与反应槽(4)和缓冲槽(29)连接，缓冲槽(29)上的清液排放口(36)经精密过滤器(39)与中和池(40)连接。
2.根据权利要求1所述的高含铜量高挥发性废酸处理系统，其特征在于：反应槽(4)内上方设有开有若干淋碱孔的淋碱管(8)，淋碱管(8)与储碱罐(1)连接。
3.根据权利要求1所述的高含铜量高挥发性废酸处理系统，其特征在于：曝气管Ⅰ(6)经节气阀Ⅰ(20)与压缩空气管(17)连接，曝气管Ⅱ(32)经节气阀Ⅱ(21)与压缩空气管(17)连接。
4.根据权利要求1所述的高含铜量高挥发性废酸处理系统，其特征在于：压滤机(24)设有盛料槽(25)，盛料槽(25)上布有漏液孔(26)，所述漏液孔(26)与反应槽(4)上的回流口(22)连接。
5.根据权利要求1所述的高含铜量高挥发性废酸处理系统，其特征在于：反应槽(4)上设有观察口Ⅰ(13)、测温口(7)和液位显示接口(12)。
6.根据权利要求1所述的高含铜量高挥发性废酸处理系统，其特征在于：缓冲槽(29)上设有观察口Ⅱ(41)和防泵空转液位口(35)。
7.根据权利要求1所述的高含铜量高挥发性废酸处理系统，其特征在于：反应槽(4)和缓冲槽(29)外均配合设有围堰(3)。
8.一种权利要求1-7任一所述的高含铜量高挥发性废酸处理系统的操作方法，其特征在于：操作步骤如下：
(1)在负压环境下，反应槽内通入废酸，在曝气的条件下淋入液碱进行中和反应，反应完毕后，停止曝气和淋碱，进行沉降；
(2)沉降后将上清液排放至中和池内，然后通过水管加水稀释沉淀物，稀释后的上清液排放至中和池内，然后进行曝气，使沉淀物充分分散；
(3)反应槽内的沉淀物浑浊液输送至压滤机进行压滤，滤液进入缓存槽内；
(4)对缓存槽进行曝气，缓存槽内的沉淀物浑浊液输送至压滤机进行压滤，滤液进入反应内；
(5)重复步骤(3)和步骤(4)的操作一次或多次后，将缓存槽内的清液经精密过滤器过滤后进入中和池内，中和池中的液体经中和后达标排放。
9.根据权利要求8所述的高含铜量高挥发性废酸处理系统的操作方法，其特征在于：压滤机的滤布的过滤精度为2～20μm，精密过滤器的滤芯过滤精度为0.2～1μm。
10.根据权利要求8所述的高含铜量高挥发性废酸处理系统的操作方法，其特征在于：淋入液碱进行中和反应时，当温度达到80℃时，停止淋碱，待温度降至60℃后继续淋碱；当发现反应槽内生成蓝色絮状沉淀时，采用点动方式淋碱，当反应槽内的沉淀物转变成黑色颗粒时停止淋碱，此时已经反应完全。
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