CN114477546A - 一种钢铁酸洗废水回收装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种钢铁酸洗废水回收装置及方法，属于废水处理技术领域。本发明提供的钢铁酸洗废水回收装置中，超滤装置去除酸洗废水中悬浮物，通过纳滤装置的压力驱动，利用纳滤膜对盐酸和FeCl2的透过性差异分离盐酸和FeCl2，并分离净化出较纯净的稀盐酸，盐酸的回收率超过80％，向回收的盐酸中加入浓盐酸即可回用至钢铁酸洗工艺；同时在中和氧化池中采用氯气氧化得到FeCl3，可用于生产聚合氯化铁。本发明不需要使用NaOH(或石灰)进行中和，降低了运行成本，且在整个流程中不产生废渣；且无需使用大量蒸汽，相比蒸馏法大大节约了蒸汽耗量，同时避免了蒸馏盐酸造成的设备和环境风险，具有经济效益和环保效益。
Description
技术领域
本发明涉及废水处理技术领域，尤其涉及一种钢铁酸洗废水回收装置及方法。
背景技术
钢铁行业经常需要用盐酸清洗液对钢铁产品表面进行清洗处理，以去除其表面的铁锈，在酸洗过程中，清洗液中盐酸被逐渐消耗，亚铁离子被逐渐富集，直至清洗液无法再对产品进行清洗，酸洗废水便由此产生。酸洗废水通常含HCl5～7g/L，含FeCl22～3g/L，还有少量悬浮物和二氧化硅等杂质。酸洗废水由于其酸性、含盐量大，无法直接排放，目前主流的处理方案有如下三种：1)烧碱中和法：先加入NaOH进行中和沉淀，处理后可达标排放；2)石灰中和法：类似烧碱法，用石灰进行中和沉淀，处理后可达标排放；3)蒸馏法：蒸馏提取沸点低的盐酸，将剩余氯化亚铁浓缩液进行氧化制取聚合氯化铁。
然而，烧碱中和法与石灰中和法存在如下缺陷和不足：中和处理消耗大量NaOH(或石灰)，处理成本较高；会对后续中水回用工艺段造成较大运行负担，还会造成酸液的浪费；产生大量废渣，需外运处理，不仅增加了处置成本，还导致具有资源属性的铁离子浪费。蒸馏法工艺需要将大部分盐酸蒸发，蒸汽耗量相当大，处理成本高昂；设备投资大，腐蚀严重，操作环境差。
发明内容
本发明的目的在于提供一种钢铁酸洗废水回收装置及方法，能够实现钢铁酸洗废水的综合回收，且经济环保。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种钢铁酸洗废水回收装置，包括顺次相连的超滤装置2、纳滤装置4和中和氧化池6；所述中和氧化池6设置有加碱装置和曝气装置，所述曝气装置所曝气为氯气，所述中和氧化池6与所述纳滤装置4的浓水出口相连。
优选的，还包括废水储罐1、超滤产水储罐3；所述废水储罐1的出口与所述超滤装置2的进口相连；所述超滤产水储罐3的进口与所述超滤装置2的出口相连，所述超滤产水储罐3的出口与所述纳滤装置4的进口相连。
优选的，还包括回收酸储罐5和回收氯化铁储罐7；所述回收酸储罐5的进口与所述纳滤装置4的产水出口相连；所述回收氯化铁储罐7的进口与所述中和氧化池6的出口相连。
优选的，所述超滤装置2设置有自清洗过滤器、加药装置、反洗装置和气洗装置。
优选的，所述纳滤装置4设置有保安过滤器、压力提升装置、加药装置和自动化学清洗装置，所述纳滤装置所用内膜组件为DelemilAR系列耐酸纳滤膜。
优选的，所述中和氧化池6还包括池体、搅拌装置和尾气吸收装置。
本发明提供了利用上述技术方案所述钢铁酸洗废水回收装置回收钢铁酸洗废水的方法，包括以下步骤：
将钢铁酸洗废水通入超滤装置2，进行超滤，得到超滤出水；
将所述超滤出水通入纳滤装置4，进行纳滤，得到纳滤浓水；
将所述纳滤装置4所得浓水通入中和氧化池6，通过所述加碱装置加碱，中和浓水的pH值为6～7后，曝入氯气，进行氧化，得到氯化铁。
优选的，所述超滤装置4的过滤孔径为0.02～0.2μm；所述纳滤的压力为20～30bar。
优选的，所述纳滤装置4所得产水进入回收酸储罐5，进行酸回收。
优选的，所述纳滤浓水的pH＜0.5，所述加碱所用碱为氢氧化铁。
本发明提供了一种钢铁酸洗废水回收装置，包括顺次相连的超滤装置2、纳滤装置4和中和氧化池6；所述中和氧化池6设置有加碱装置和曝气装置，所述曝气装置所曝气为氯气，所述中和氧化池6与所述纳滤装置4的浓水出口相连。本发明提供的钢铁酸洗废水回收装置中，超滤装置去除酸洗废水中悬浮物，通过纳滤装置的压力驱动，利用纳滤膜对盐酸和FeCl2的透过性差异分离盐酸和FeCl2，并分离净化出较纯净的稀盐酸，盐酸的回收率超过80％，向回收的盐酸中加入浓盐酸即可回用至钢铁酸洗工艺；同时在中和氧化池中采用氯气氧化得到FeCl3，可用于生产聚合氯化铁。
相比中和法，本发明不需要使用NaOH(或石灰)进行中和，降低了运行成本，且在整个流程中不产生废渣；且仅在进水温度较低时使用蒸汽或其他热源对系统进水升温(温升10℃左右)，无需使用大量蒸汽，相比蒸馏法大大节约了蒸汽耗量，同时避免了蒸馏盐酸造成的设备和环境风险，具有经济效益和环保效益。
附图说明
图1为本发明提供的钢铁酸洗废水回收装置示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明提供了一种钢铁酸洗废水回收装置，包括顺次相连的超滤装置2、纳滤装置4和中和氧化池6；所述中和氧化池6设置有加碱装置和曝气装置，所述曝气装置所曝气为氯气，所述中和氧化池6与所述纳滤装置4的浓水出口相连。
在本发明中，若无特殊说明，所需设备或装置均为本领域熟知的市售设备，所用管道、水箱内衬玻璃钢或内外衬玻璃钢。
本发明对所述钢铁酸洗废水的来源和组成没有特殊的限定，按照本领域熟知的方式获取的钢铁酸洗废水均可，具体如冷轧线的CPL(碳钢连续酸洗)工段产生的废水。在本发明中，所述钢铁酸洗废水包括HCl5～7g/L，FeCl22～3g/L，还包括悬浮物和二氧化硅。本发明对所述钢铁酸洗废水中悬浮液和二氧化硅浓度没有特殊的限定，根据本领域熟知的方式所获取的钢铁酸洗废水中对应含量即可。
本发明提供的钢铁酸洗废水回收装置包括超滤装置2。作为本发明的一个实施例，所述超滤装置2设置有自清洗过滤器、加药装置、反洗装置和气洗装置。在本发明中，所述超滤装置2的过滤孔径优选为0.02～0.2μm；本发明利用超滤装置2对钢铁酸洗废水进行超滤，去除0.1μm以上粒径的成分，比如悬浮物和胶体。
本发明提供的钢铁酸洗废水回收装置还包括废水储罐1；所述废水储罐1的出口与所述超滤装置2的进口相连。本发明利用废水储罐1储存钢铁酸洗废水，并通过废水储罐容积缓冲水质波动，调节水质，使其更稳定。
本发明提供的钢铁酸洗废水回收装置还包括超滤产水储罐3；所述超滤产水储罐3的进口与所述超滤装置2的出口相连，所述超滤产水储罐3的出口与所述纳滤装置4的进口相连。本发明利用所述超滤产水储罐3储存超滤装置2的出水。
本发明提供的钢铁酸洗废水回收装置包括纳滤装置4。作为本发明的一个实施例，所述纳滤装置4设置有保安过滤器、压力提升装置、加药装置和自动化学清洗装置，所述纳滤装置所用内膜组件为耐酸纳滤膜。在本发明的实施例中，所述耐酸纳滤膜具体为DelemilAR系列耐酸纳滤膜，尺寸为直径8英寸*长4英寸。
本发明所述纳滤装置4，以压力为驱动，纳滤膜在较低压力(20～30bar)下对HCl与FeCl2具有透过性差异，且具有优异的耐酸特性，能够实现酸洗废水中(pH<1)HCl与FeCl2的分离(盐酸总量回收率>85％)。
在本发明中，所述纳滤装置的自动化学清洗装置定期(12～48h)对纳滤装置进行化学清洗，采用先酸洗再碱洗的方式，控制无机及有机污染；本发明对所述化学清洗的具体过程没有特殊的限定，设计自动酸洗碱洗，通过自控程序控制自动阀门开关、清洗泵启停即可。
本发明提供的钢铁酸洗废水回收装置包括中和氧化池6。在本发明中，所述中和氧化池6设置有加碱装置和曝气装置，所述曝气装置所曝气为氯气。在本发明中，所述加碱装置所加碱优选为氢氧化铁。在本发明中，所述中和氧化池6的进口与所述纳滤装置4的浓水出口相连。
作为本发明的一个实施例，所述中和氧化池6还包括池体、搅拌装置和尾气吸收装置。本发明对所述池体、搅拌装置和尾气吸收装置没有特殊的限定，本领域熟知的相应设备即可。
在本发明中，所述中和氧化池6包括中和搅拌区和曝气氧化区；所述中和搅拌区用于纳滤浓水的中和；所述曝气氧化区用于氯气曝气，进行氧化。
本发明利用中和氧化池6对钢铁酸洗废水进行中和，并氧化废水中的氯化亚铁，回收氯化铁。
本发明提供的钢铁酸洗废水回收装置还包括回收酸储罐5；所述回收酸储罐5的进口与所述纳滤装置4的产水出口相连。本发明利用回收酸储罐5储存纳滤装置4所得出水，用于回收出水中所含盐酸。
本发明提供的钢铁酸洗废水回收装置还包括回收氯化铁储罐7；所述回收氯化铁储罐7的进口与所述中和氧化池6的出口相连。本发明利用回收氯化铁储罐7储存中和氧化池6产生的氯化铁。在本发明中，所述回收氯化铁储罐7所储存氯化铁可用于制取聚合氯化铁。
本发明提供了利用上述技术方案所述钢铁酸洗废水回收装置回收钢铁酸洗废水的方法，包括以下步骤：
将钢铁酸洗废水通入超滤装置2，进行超滤，得到超滤出水；
将所述超滤出水通入纳滤装置4，进行纳滤，得到纳滤浓水；
将所述纳滤浓水通入中和氧化池6，通过所述加碱装置加碱，中和浓水的pH值为6～7后，曝入氯气，进行氧化，得到氯化铁。
本发明将钢铁酸洗废水通入超滤装置2，进行超滤，得到超滤出水。将所述钢铁酸洗废水通入超滤装置前，本发明优选将所得钢铁酸洗废水储存于废水储罐1中，缓冲水质波动，使其稳定。
本发明通过废水储罐1的压力提升装置将酸洗钢铁废水送至超滤装置2中。本发明通过过滤孔径为0.02～0.2μm装置进行超滤，去除悬浮物。
在本发明中，所述超滤装置2采用全流过滤，仅在反洗过程中产生反洗废水，反洗废水从超滤反洗出口进入废水处理系统。
本发明通过超滤滤除绝大部分悬浮物和部分SiO2，所述超滤出水的成分包括HCl5～7g/L，FeCl22～3g/L。
得到超滤出水后，本发明将所述超滤出水通入纳滤装置4，进行纳滤，得到纳滤浓水。本发明将所述超滤装置2所得超滤出水储存于超滤产水储罐3中，通过压力提升装置进入纳滤装置4。
在本发明中，所述纳滤的压力优选为20～30bar，更优选为27.5bar。在所述纳滤过程中，纳滤膜对HCl与FeCl2具有透过性差异，实现酸洗废水中(pH<1)HCl与FeCl2的分离。
在本发明中，所述纳滤装置4所得纳滤浓水含有浓盐(氯化亚铁)和少量盐酸(盐酸总量的15wt％以下)；所述纳滤浓水的pH值优选＜0.5，更优选为0.4。
在本发明中，所述纳滤装置4所得产水进入回收酸储罐5，进行酸回收。在本发明中，所述纳滤装置4所得产水含有洁净的稀盐酸(可回收盐酸总量的85％以上)，所得稀盐酸品质较高，加入浓盐酸调节至适当浓度后即可回用至钢铁酸洗工艺。本发明对所述调节的过程没有特殊的限定，按照本领域熟知的过程进行即可。
得到纳滤浓水后，将所述纳滤浓水通入中和氧化池6，通过所述加碱装置加碱，中和浓水的pH值为6～7后，曝入氯气，进行氧化，得到氯化铁。
在本发明中，所述加碱所用碱优选为氢氧化铁，本发明利用氢氧化铁中和纳滤浓水中含有的少量盐酸，使其全部转化为产品FeCl3，提高其纯度。
本发明在纳滤浓水中曝入Cl2，氧化Fe2+的同时，过量Cl2还会与H2O生成少量HCl和HClO，进一步降低pH，利于聚合氯化铁的制取。
得到氯化铁后，本发明将所得氯化铁置于回收氯化铁储罐7，用于制取聚合氯化铁。中和氧化池6进行氧化后，得到产水和浓液，所述产水中含有少量二氯化铁，浓液中含有大量三氯化铁。
下面将结合本发明中的实施例，对本发明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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
将钢铁酸洗废水(成分包括HCl7g/L，FeCl22.5g/L，悬浮物20mg/L和二氧化硅600mg/L)进入废水储罐1缓冲调节，经压力提升装置进入超滤装置2去除悬浮物(过滤孔径0.02～0.2μm)，超滤出水进入超滤产水储罐3；
超滤出水从超滤产水储罐3经压力提升装置进入纳滤装置4，进行纳滤，所用纳滤膜为DelemilAR系列耐酸纳滤膜，尺寸为直径8英寸*长4英寸，纳滤的压力为27.5bar，纳滤出水(盐酸总量回收率85.8％)进入回收酸储罐5存储供回收使用，纳滤浓水进入中和氧化池6；
纳滤浓水(pH＝0.4)在中和氧化池的中和搅拌区内加入Fe(OH)3后搅拌反应至pH为6.7后，溢流至中和氧化池的曝气氧化区，曝入Cl2，将Fe2+氧化为Fe3+，得到产水和浓液，所得氯化铁送至回收氯化铁储罐7。
对本实施例所得纳滤出水成分进行测量，其成分为：pH值5.5，HCl7g/L，FeCl2<50mg/L悬浮物<0.1mg/L；对本实施例所得中和曝气后浓液成分进行测量，其成分为：FeCl327g/LpH＝6。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种钢铁酸洗废水回收装置，其特征在于，包括顺次相连的超滤装置2、纳滤装置4和中和氧化池6；所述中和氧化池6设置有加碱装置和曝气装置，所述曝气装置所曝气为氯气，所述中和氧化池6与所述纳滤装置4的浓水出口相连。
2.根据权利要求1所述的钢铁酸洗废水回收装置，其特征在于，还包括废水储罐1、超滤产水储罐3；所述废水储罐1的出口与所述超滤装置2的进口相连；所述超滤产水储罐3的进口与所述超滤装置2的出口相连，所述超滤产水储罐3的出口与所述纳滤装置4的进口相连。
3.根据权利要求1所述的钢铁酸洗废水回收装置，其特征在于，还包括回收酸储罐5和回收氯化铁储罐7；所述回收酸储罐5的进口与所述纳滤装置4的产水出口相连；所述回收氯化铁储罐7的进口与所述中和氧化池6的出口相连。
4.根据权利要求1所述的钢铁酸洗废水回收装置，其特征在于，所述超滤装置2设置有自清洗过滤器、加药装置、反洗装置和气洗装置。
5.根据权利要求1所述的钢铁酸洗废水回收装置，其特征在于，所述纳滤装置4设置有保安过滤器、压力提升装置、加药装置和自动化学清洗装置，所述纳滤装置所用内膜组件为DelemilAR系列耐酸纳滤膜。
6.根据权利要求1所述的钢铁酸洗废水回收装置，其特征在于，所述中和氧化池6还包括池体、搅拌装置和尾气吸收装置。
7.利用权利要求1～6任一项所述钢铁酸洗废水回收装置回收钢铁酸洗废水的方法，其特征在于，包括以下步骤：
将钢铁酸洗废水通入超滤装置2，进行超滤，得到超滤出水；
将所述超滤出水通入纳滤装置4，进行纳滤，得到纳滤浓水；
将所述纳滤浓水通入中和氧化池6，通过所述加碱装置加碱，中和浓水的pH值为6～7后，曝入氯气，进行氧化，得到氯化铁。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述超滤装置4的过滤孔径为0.02～0.2μm，所述纳滤的压力为20～30bar。
9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述纳滤装置4所得产水进入回收酸储罐5，进行酸回收。
10.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述纳滤浓水的pH＜0.5，所述加碱所用碱为氢氧化铁。
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