CN118084278A - 一种硫酸废水处理工艺及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种硫酸废水处理工艺及装置,具体涉及含硫废液处理技术领域,具体包括如下步骤:在硫酸废水中添加氢氧化钙并充分混合,调节其pH至8以上;原硫酸废水中产生大量沉淀物,对沉淀物进行固液分离;固液分离出来上清液,对上清液进行降温结晶;向低温下的上清液中加入碳酸钠,直到不再产生碳酸钙沉淀;对上清液废水进行过滤,获得过滤液和过滤物;向过滤液中加入稀盐酸,调节其pH至略小于7;对混合液进行加热蒸馏,获得氯化钠晶体;将原沉淀物和原过滤物汇聚,高温煅烧后用于道路、桥梁混凝土制备。本发明提供的硫酸废水处理工艺及装置,能够有效去除硫酸废水中各种杂质,同时实现了对钠盐的高效回收利用。

Description

一种硫酸废水处理工艺及装置
技术领域
本发明属于含硫废液处理技术领域,具体说是涉及一种硫酸废水处理工艺及装置。
背景技术
硫酸在化工、钢铁等行业中被广泛应用,在许多的生产过程中,硫酸的利用率低,大量的硫酸随同废水被排放出去;这些废水如不经过处理而排放到环境中,不仅会使水体或土壤酸化,对生态环境造成危害,而且浪费了大量的硫酸资源;目前国内外采用的治理方法大致可分为3大类:回收再用、综合利用、中和处理;需要根据废硫酸或含硫酸废水的浓度、所含杂质的组成来选择回收或处理方法;特别是对于精细化工行业产生的废硫酸或硫酸废水来说,由于所含的有机杂质成分极为复杂,硫酸的浓度变化很大。
当硫酸浓度较高时,可经处理后回收再用;当硫酸浓度较低、水量较大时,由于回收硫酸的价值不高,也难以进行综合利用,使用石灰或废碱进行中和处理,使其达到排放标准或有利于后续的处理,例如,目前的方法主要是采用氨中和废硫酸制取硫酸铵肥料,得到低浓度的硫酸铵之后需要经过蒸发器浓缩结晶形成固体硫酸铵,在此过程中,由于硫酸铵浓度低以及废水中所含的大量有机物,造成蒸发器能耗高、易堵塞等问题,影响了蒸发器的稳定运行,同时生产硫酸铵的成本高。
此外,硫酸废水中还含有砷酸盐、氟、氯离子、重金属有铜、锌、镉、铅等,目前, 尚无有效和可靠的技术,可以彻底治理这种污水,大部分的做法主要以化学沉淀法为主,该方法是通过将废水的pH调至碱性,让重金属沉淀,同时通过钙离子的置换作用形成硫酸钙沉淀,由于该方法很难做到达标排放,同时往往也会产生大量的泥渣,造成了处理成本高的缺陷。
发明内容
本发明的目的在于提供一种硫酸废水处理工艺及装置,解决了如何有效去除硫酸废水中各种杂质的技术问题,同时实现了对钠盐的高效回收利用。
一种硫酸废水处理工艺,具体包括如下步骤:
步骤S1:在硫酸废水中添加氢氧化钙并充分混合,调节其pH至8以上;
步骤S2:原硫酸废水中产生大量沉淀物,对沉淀物进行固液分离,获得沉淀物和上清液;
步骤S3:固液分离出来上清液,对上清液进行降温结晶;
步骤S4:向步骤S3中低温下的上清液中加入碳酸钠,直到不再产生碳酸钙沉淀;
步骤S5:对步骤S4中的上清液废水进行过滤,获得过滤液和过滤物;
步骤S6:向过滤液中加入稀盐酸,调节其pH至略小于7;
步骤S7:对步骤S5中的混合液进行加热蒸馏,获得氯化钠晶体;
步骤S8:将原步骤S2中的沉淀物和原步骤S5中的过滤物汇聚,高温煅烧去除水分,获得煅烧物,用于道路、桥梁混凝土制备。
一种硫酸废水处理装置,包括沉淀处理装置、与所述沉淀处理装置连接的冷却塔、与所述冷却塔连接的钠盐生成装置,所述沉淀处理装置包括处理池一、设置在所述处理池一内的沉淀推动结构,所述钠盐生成装置包括处理池二、设置在所述处理池二中的钠盐转移结构和蒸馏装置,所述沉淀推动结构和所述钠盐转移结构分离式连接。
所述沉淀推动结构包括移动设置在所述处理池一上端的移动车、与所述移动车连接的推动过滤结构和搅拌结构;
所述移动车包括水平设置的移动框、设置在所述移动框底端的若干动力轮。
所述沉淀推动结构包括竖直连接在所述移动框上的升降气缸、固定在所述升降气缸自由端的过滤推动板、与所述过滤推动板活动连接的搅拌结构,所述搅拌结构连接在所述移动框上;
所述过滤推动板包括相互垂直固定连接的水平部和竖直部,所述水平部和所述竖直部连接的位置设置有滑动槽,所述滑动槽与所述搅拌结构活动连接。
所述搅拌结构包括相互平行的丝杆和导柱、固定连接在所述丝杆一端的微电机、竖直设置的移动立杆、一端与所述移动立杆顶端垂直固定连接的移动横杆一,所述移动立杆的上端部与所述丝杆连接,所述移动立杆的下端部滑动设置在所述滑动槽中,所述移动立杆的下端部贴合在所述竖直部的内侧面设置;
所述移动横杆的一的外端设置有嵌入孔。
所述钠盐转移结构包括相互平行竖直设置的挡板和过滤板、竖直设置在所述挡板和所述过滤板之间的抽吸管、与所述抽吸管连接的抽吸泵、竖直贴合在所述过滤板侧面的摩擦立杆、一端垂直固定在所述摩擦立杆顶端的移动横杆二、一端与所述移动横杆二另一端同轴固定连接的嵌入柱、水平设置的滑槽杆,所述摩擦立杆穿过所述滑槽杆上设置的长条通孔;
所述嵌入柱与所述嵌入孔分离式连接。
所述处理池一的上端和一端开口,所述处理池一中开口端设置有门挡结构一;
所述门挡结构一包括底端铰接在所述处理池一底端的门板一、分别连接在所述门板一两侧的电推杆一,所述电推杆一固定在所述处理池一的外侧。
所述处理池二的上端和一端开口,所述处理池二中开口端设置有门挡结构二;
所述门挡结构二包括底端铰接在所述处理池二底端的门板二、分别连接在所述门板二两侧的电推杆二,所述电推杆二固定在所述处理池二的外侧。
所述冷却塔的底端与管组件连接;所述管组件包括一端通过电磁阀与所述冷却塔底端连通的抽液管二、与所述抽液管二另一端连接的水泵、一端分别与所述水泵连接的抽液管一和进液管,所述抽液管一的另一端连接在所述处理池一,所述进液管的另一端连接在所述处理池二。
更优地,所述水泵上设置有分水器,分水器与抽液管一和进液管连接,分水器的工作原理在此不再详述;其中,水泵具有正反转功能。
本发明达成以下显著效果:
(1)向硫酸废水中添加氢氧化钙并充分混合,具有如下的几点技术效果:
一是利用氢氧化钙,与砷酸盐、氟、铜、锌、镉、铅反应,生成几乎不溶于水的砷酸钙、难溶于水的氟化钙、氢氧化铜沉淀、氢氧化锌沉淀、氢氧化铅沉淀、微溶于水的硫酸钙,形成泥渣,用于建筑施工中;
二是最终获得上清液的成分主要是硫酸钙、氯化钙和氢氧化钙,经过降温结晶,将硫酸钙大部分沉淀;
(2)向主要含有氯化钙的上清液中加入碳酸钠,最终生成碳酸钙沉淀,混合液中的主要成分为氢氧化钠、碳酸钠和氯化钠,最终加入稀盐酸,产生的溶质为氯化钠和稀盐酸,加热蒸馏,稀盐酸挥发,最终获得成分主要为较为纯净的钠盐,整个过程操作便捷,成本较低,pH值也方便测量,较好的实现了对硫酸废水的处理;
(3)设置有推动过滤结构和搅拌结构,两者相互配合,实现了如下几点技术效果:
一是在移动车的作用下,推动过滤结构将沉淀物向前推进,上清液穿过过滤推动板,于此同时,在移动立杆的往复运动下,不仅实现了搅拌过程,同时还将竖直部内侧的沉淀物拨开,方便了过滤过程的顺利进行;
二是在移动立杆的往复运动下,实现对竖直部下方的液体进行扰动,使得沉淀物浮起并脱离处理池一的底面,避免沉淀物残留在处理池一底面上并造成清洁不彻底的问题;
三是移动横杆一与移动横杆二、嵌入柱的活动对接,有助于在处理池二中在进行过滤操作时,实现搅拌的联动,方便快捷;
(4)本方案中依次加入氢氧化钙、碳酸钠、稀盐酸,夹杂着降温结晶和蒸馏过程,实现了对硫酸废水的高效清洁处理,且收获了废渣和钠盐,用于二次利用。
附图说明
图1为本发明中硫酸废水处理装置的结构示意图一。
图2为本发明中硫酸废水处理装置的结构示意图二。
图3为本发明中沉淀处理装置的结构示意图。
图4为本发明中沉淀推动结构的结构示意图一。
图5为本发明中沉淀推动结构的结构示意图二。
图6为本发明中钠盐生成装置的结构示意图。
图7为本发明中钠盐转移结构的结构示意图。
图8为本发明中冷却塔的安装结构示意图。
其中,附图标记为:1、处理池一;2、过滤推动板;21、滑动槽;22、升降气缸;3、移动车;31、移动框;32、动力轮;4、电推杆一;41、门板一;5、搅拌结构;51、微电机;52、丝杆;53、导柱;54、移动立杆;55、移动横杆一;551、嵌入孔;6、齿轮;61、动力电机;7、处理池二;8、电推杆二;81、门板二;9、抽吸管;91、抽吸泵;10、挡板;11、过滤板;12、移动横杆二;121、滑槽杆;122、嵌入柱;123、摩擦立杆;13、进液管;14、冷却塔;16、水泵;161、抽液管一;162、抽液管二。
具体实施方式
为了能更加清楚说明本方案的技术特点,下面通过具体实施方式,对本方案进行阐述。
实施例1
一种硫酸废水处理工艺,具体包括如下步骤:
步骤S1:在硫酸废水中添加氢氧化钙并充分混合,调节其pH至8以上;
步骤S2:原硫酸废水中产生大量沉淀物,对沉淀物进行固液分离,获得沉淀物和上清液;
步骤S3:固液分离出来上清液,对上清液进行降温结晶;
步骤S4:向步骤S3中低温下的上清液中加入碳酸钠,直到不再产生碳酸钙沉淀;
步骤S5:对步骤S4中的上清液废水进行过滤,获得过滤液和过滤物;
步骤S6:向过滤液中加入稀盐酸,调节其pH至略小于7;
步骤S7:对步骤S5中的混合液进行加热蒸馏,获得氯化钠晶体;
步骤S8:将原步骤S2中的沉淀物和原步骤S5中的过滤物汇聚,高温煅烧去除水分,获得煅烧物,用于道路、桥梁混凝土制备。
更优地,在步骤S1之前,对硫酸废水进行加水稀释。
实施例2
参见图1-图8,一种硫酸废水处理装置,包括沉淀处理装置、与沉淀处理装置连接的冷却塔14、与冷却塔14连接的钠盐生成装置,沉淀处理装置包括处理池一1、设置在处理池一1内的沉淀推动结构,钠盐生成装置包括处理池二7、设置在处理池二7中的钠盐转移结构和蒸馏装置,沉淀推动结构和钠盐转移结构分离式连接。
沉淀推动结构包括移动设置在处理池一1上端的移动车3、与移动车3连接的推动过滤结构和搅拌结构5;
移动车3包括水平设置的移动框31、设置在移动框31底端的若干动力轮32。
更优地,在移动框31的外侧设置有固定块,固定块上设置有齿轮6,齿轮6与处理池一外侧上设置的齿带啮合连接,齿轮6同轴连接动力电机61,通过齿轮6与齿带的啮合连接,从而实现对移动框31的驱动移动。
沉淀推动结构包括竖直连接在移动框31上的升降气缸22、固定在升降气缸22自由端的过滤推动板2、与过滤推动板2活动连接的搅拌结构5,搅拌结构5连接在移动框31上;
过滤推动板2包括相互垂直固定连接的水平部和竖直部,水平部和竖直部连接的位置设置有滑动槽21,滑动槽21与搅拌结构5活动连接。
需要说明的是,过滤推动板2的两端与处理池一1的内两侧滑动密封,且底端与处理池一1的底面滑动密封,且处理池一1的底面光滑。
搅拌结构5包括相互平行的丝杆52和导柱53、固定连接在丝杆52一端的微电机51、竖直设置的移动立杆54、一端与移动立杆54顶端垂直固定连接的移动横杆一55,移动立杆54的上端部与丝杆52连接,移动立杆54的下端部滑动设置在滑动槽21中,移动立杆54的下端部贴合在竖直部的内侧面设置;
移动横杆的一的外端设置有嵌入孔551。
钠盐转移结构包括相互平行竖直设置的挡板10和过滤板11、竖直设置在挡板10和过滤板11之间的抽吸管9、与抽吸管9连接的抽吸泵91、竖直贴合在过滤板11侧面的摩擦立杆123、一端垂直固定在摩擦立杆123顶端的移动横杆二12、一端与移动横杆二12另一端同轴固定连接的嵌入柱122、水平设置的滑槽杆121,摩擦立杆123穿过滑槽杆121上设置的长条通孔;
嵌入柱122与嵌入孔551分离式连接。
处理池一1的上端和一端开口,处理池一1中开口端设置有门挡结构一;
门挡结构一包括底端铰接在处理池一1底端的门板一41、分别连接在门板一41两侧的电推杆一4,电推杆一4固定在处理池一1的外侧。
处理池二7的上端和一端开口,处理池二7中开口端设置有门挡结构二;
门挡结构二包括底端铰接在处理池二7底端的门板二81、分别连接在门板二81两侧的电推杆二8,电推杆二8固定在处理池二7的外侧。
冷却塔14的底端与管组件连接;管组件包括一端通过电磁阀与冷却塔14底端连通的抽液管二162、与抽液管二162另一端连接的水泵16、一端分别与水泵16连接的抽液管一161和进液管13,抽液管一161的另一端连接在处理池一1,进液管13的另一端连接在处理池二7;水泵16上设置有分水器。
本发明的具体工作过程如下:
向处理池一1中通入硫酸废水,并添加氢氧化钙,利用移动立杆54的往复运动,配合移动车3,实现对混合液的搅拌,加快沉淀反应的进行,即时测量混合液中的pH值,来判断是否要停止氢氧化钙的加入,调节其pH至8以上,呈弱碱性即可。
当混合液呈弱碱性之后,停止氢氧化钙的加入,启动移动车3和微电机51,使得移动立杆54同时做左右往复运动和沿着处理池一1长度方向的直线运动,升降气缸22使得过滤推动板2下移,过滤推动板2的底端与处理池一1的内底面接触,移动立杆54在对混合液进行扰动的同时,也在将过滤推动板2上的泥渣擦除,使得溶剂从过滤板11中通过,与此同时,启动水泵16,进液管13上的电磁阀关闭,通过水泵16将上清液通过抽液管一161、抽液管二162通入到冷却塔14中,进行降温结晶;
一段时间后,当结晶完毕,向冷却塔14中加入碳酸钠,直到不再产生碳酸钙沉淀,碳酸钠的加入通过实际的含量进行估算即可;关闭抽液管一161上的电磁阀,打开进液管13上的电磁阀,利用水泵16将冷液抽吸到抽液管二162、进液管13中,并最终进入到处理池二7中;
进液管13的一端设置在过滤板11和门板二81之间,由于冷却塔14中的沉淀物都在塔底部,因此,也是最先被抽吸到处理池二7中,冷却塔14中也不会残留结晶物,在过滤板11的作用下,结晶物残留在过滤板11和门板二81之间,而溶剂穿过过滤板11,并在抽吸泵91的作用下,通过抽吸管9进入到挡板10的另一侧。
此时将嵌入柱122伸入到嵌入孔551中,在微电机51的作用下,使得嵌入柱122带动移动横杆二12和摩擦立杆123左右往复运动,摩擦立杆123将过滤板11上的结晶物刮掉,加快了过滤的进行。
最后在挡板10的另一侧即处理池二7中,加入稀盐酸,调节pH值略小于7即可,最后进行过滤液的蒸馏过程,获得氯化钠。
本方案中的一个优点在于,加入氢氧化钙、碳酸钠和稀盐酸,都无需精确的计算其含量,只需要计算其pH值即可,极大的简化了工作量。
最后,打开门挡结构一和门挡结构二,将沉淀物和结晶物清理出来,高温煅烧后用于建筑施工,回收利用。
本发明未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现,在此不再赘述,当然,上述说明并非是对本发明的限制,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变化、改型、添加或替换,也应属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种硫酸废水处理工艺,其特征在于,具体包括如下步骤:
步骤S1:在硫酸废水中添加氢氧化钙并充分混合,调节其pH至8以上;
步骤S2:原硫酸废水中产生大量沉淀物,对沉淀物进行固液分离,获得沉淀物和上清液;
步骤S3:固液分离出来上清液,对上清液进行降温结晶;
步骤S4:向步骤S3中低温下的上清液中加入碳酸钠,直到不再产生碳酸钙沉淀;
步骤S5:对步骤S4中的上清液废水进行过滤,获得过滤液和过滤物;
步骤S6:向过滤液中加入稀盐酸,调节其pH至略小于7;
步骤S7:对步骤S5中的混合液进行加热蒸馏,获得氯化钠晶体;
步骤S8:将原步骤S2中的沉淀物和原步骤S5中的过滤物汇聚,高温煅烧去除水分,获得煅烧物,用于道路、桥梁混凝土制备。
2.一种硫酸废水处理装置,采用如权利要求1所述的一种硫酸废水处理工艺,其特征在于,包括沉淀处理装置、与所述沉淀处理装置连接的冷却塔(14)、与所述冷却塔(14)连接的钠盐生成装置,所述沉淀处理装置包括处理池一(1)、设置在所述处理池一(1)内的沉淀推动结构,所述钠盐生成装置包括处理池二(7)、设置在所述处理池二(7)中的钠盐转移结构和蒸馏装置,所述沉淀推动结构和所述钠盐转移结构分离式连接。
3.根据权利要求2所述的硫酸废水处理装置,其特征在于,所述沉淀推动结构包括移动设置在所述处理池一(1)上端的移动车(3)、与所述移动车(3)连接的推动过滤结构和搅拌结构(5);
所述移动车(3)包括水平设置的移动框(31)、设置在所述移动框(31)底端的若干动力轮(32)。
4.根据权利要求3所述的硫酸废水处理装置,其特征在于,所述沉淀推动结构包括竖直连接在所述移动框(31)上的升降气缸(22)、固定在所述升降气缸(22)自由端的过滤推动板(2)、与所述过滤推动板(2)活动连接的搅拌结构(5),所述搅拌结构(5)连接在所述移动框(31)上;
所述过滤推动板(2)包括相互垂直固定连接的水平部和竖直部,所述水平部和所述竖直部连接的位置设置有滑动槽(21),所述滑动槽(21)与所述搅拌结构(5)活动连接。
5.根据权利要求4所述的硫酸废水处理装置,其特征在于,所述搅拌结构(5)包括相互平行的丝杆(52)和导柱(53)、固定连接在所述丝杆(52)一端的微电机(51)、竖直设置的移动立杆(54)、一端与所述移动立杆(54)顶端垂直固定连接的移动横杆一(55),所述移动立杆(54)的上端部与所述丝杆(52)连接,所述移动立杆(54)的下端部滑动设置在所述滑动槽(21)中,所述移动立杆(54)的下端部贴合在所述竖直部的内侧面设置;
所述移动横杆的一的外端设置有嵌入孔(551)。
6.根据权利要求5所述的硫酸废水处理装置,其特征在于,所述钠盐转移结构包括相互平行竖直设置的挡板(10)和过滤板(11)、竖直设置在所述挡板(10)和所述过滤板(11)之间的抽吸管(9)、与所述抽吸管(9)连接的抽吸泵(91)、竖直贴合在所述过滤板(11)侧面的摩擦立杆(123)、一端垂直固定在所述摩擦立杆(123)顶端的移动横杆二(12)、一端与所述移动横杆二(12)另一端同轴固定连接的嵌入柱(122)、水平设置的滑槽杆(121),所述摩擦立杆(123)穿过所述滑槽杆(121)上设置的长条通孔;
所述嵌入柱(122)与所述嵌入孔(551)分离式连接。
7.根据权利要求2所述的硫酸废水处理装置,其特征在于,所述处理池一(1)的上端和一端开口,所述处理池一(1)中开口端设置有门挡结构一;
所述门挡结构一包括底端铰接在所述处理池一(1)底端的门板一(41)、分别连接在所述门板一(41)两侧的电推杆一(4),所述电推杆一(4)固定在所述处理池一(1)的外侧。
8.根据权利要求2所述的硫酸废水处理装置,其特征在于,所述处理池二(7)的上端和一端开口,所述处理池二(7)中开口端设置有门挡结构二;
所述门挡结构二包括底端铰接在所述处理池二(7)底端的门板二(81)、分别连接在所述门板二(81)两侧的电推杆二(8),所述电推杆二(8)固定在所述处理池二(7)的外侧。
9.根据权利要求2所述的硫酸废水处理装置,其特征在于,所述冷却塔(14)的底端与管组件连接;所述管组件包括一端通过电磁阀与所述冷却塔(14)底端连通的抽液管二(162)、与所述抽液管二(162)另一端连接的水泵(16)、一端分别与所述水泵(16)连接的抽液管一(161)和进液管(13),所述抽液管一(161)的另一端连接在所述处理池一(1),所述进液管(13)的另一端连接在所述处理池二(7)。
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