CN212050856U - 含废酸和重金属的废水的处理设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种含废酸和重金属的废水的处理设备，包括：用于去除废水中的固体杂质颗粒的过滤装置；树脂罐，所述树脂罐的底端设有酸回收口和连接于所述过滤装置的废水进口，所述树脂罐的顶端设有洗脱口和金属废液口，所述树脂罐内满填有吸酸树脂粒；中和罐，所述中和罐具有一进液口和一出液口，所述中和罐的进液口连接于所述金属废液口，所述中和罐的出液口连接有金属沉淀池；反冲洗罐，连接于所述洗脱口；以及回收酸罐，连接于所述酸回收口。本实用新型解决了含废酸和重金属的废水采用传统的碱中和，存在耗费大量中和剂，且其中的废酸和重金属不能重新再生利用的问题。

Description

含废酸和重金属的废水的处理设备

技术领域

本实用新型涉及废水处理技术领域，具体涉及一种含废酸和重金属的废水的处理设备。

背景技术

湿法冶金，如稀土行业、钢铁行业的烟气制酸的净化污酸，以及合金金属清洗行业均会产生大量含各类重金属的废酸。这些含废酸和重金属，传统采用碱中和，如石灰中和法，不仅需要耗费大量中和剂，同时产生很多具有二次污染的废渣；另一方面，具有回收价值的废酸和重金属也被浪费。

实用新型内容

为克服现有技术所存在的缺陷，现提供一种含废酸和重金属的废水的处理设备，以解决含废酸和重金属的废水采用传统的碱中和，存在耗费大量中和剂，且其中的废酸和重金属不能重新再生利用的问题。

为实现上述目的，提供一种含废酸和重金属的废水的处理设备，包括：

用于去除废水中的固体杂质颗粒的过滤装置；

树脂罐，所述树脂罐的底端设有酸回收口和连接于所述过滤装置的废水进口，所述树脂罐的顶端设有洗脱口和金属废液口，所述树脂罐内满填有吸酸树脂粒；

中和罐，所述中和罐具有一进液口和一出液口，所述中和罐的进液口连接于所述金属废液口，所述中和罐的出液口连接有金属沉淀池；

反冲洗罐，连接于所述洗脱口；以及

回收酸罐，连接于所述酸回收口。

进一步的，所述过滤装置包括串联在一起的粗过滤器和精过滤器，所述精过滤器连接于所述废水进口。

进一步的，所述吸酸树脂粒的粒径为0.16mm～0.18mm。

进一步的，所述树脂罐包括：

罐体，所述罐体具有上开口和下开口，所述吸酸树脂粒满填于所述罐体内；

上盖板，遮蔽于所述上开口，所述洗脱口和所述金属废液口形成于所述上盖板；

下盖板，遮蔽于所述下开口，所述酸回收口和所述废水进口形成于所述下盖板；

二布水板，二所述布水板分别垫设于所述上盖板与所述上开口之间、所述下盖板与所述下开口之间，所述布水板的两侧分别形成有同心设置的多个环形水槽，所述布水板的每一侧的多个环形水槽之间连接有贯通水槽，所述布水板的两侧的所述环形水槽相对设置，相对设置的二所述环形水槽之间开设有多个第一贯孔；以及

滤布，二所述布水板与所述上开口、所述下开口之间垫设有所述滤布，所述滤布的过滤孔的孔径小于所述吸酸树脂的粒径。

进一步的，所述罐体内满填的所述吸酸树脂粒的高度为0.15m～0.61m。

进一步的，二所述滤布与所述上开口、所述下开口之间分别垫设有支承板，所述支承板上开设有多个第二贯孔。

进一步的，所述吸酸树脂粒为强碱性阴离子树脂粒。

本实用新型的有益效果在于，本实用新型的含废酸和重金属的废水的处理设备，可对湿法冶金行业如稀土钴提炼的反锌钙废液，冶炼烟气净化污酸以及不锈钢酸废液，以及类似的含废酸和重金属废水进行废酸和重金属废液分离后分别进行回收，相对传统处理工艺，不仅大量节约处理成本，减少二次污染，且能回收有价值的(重)金属和酸溶液。

本实用新型的含废酸和重金属的废水的处理设备的树脂罐，利用某些特种强碱性阴离子树脂的酸阻滞(AR)效应，实现废酸和金属盐溶液的分离。酸阻滞效应是通过树脂内部和周围流体的酸浓度差来驱动的，游离酸被阻滞在吸酸树脂粒的内部；与此同时，金属盐溶液能自由通过吸酸树脂粒之间空隙。当吸酸树脂粒的阻滞饱和发生穿透时，再采用纯水逆流洗脱被阻滞在吸酸树脂粒内部的游离酸以回收废酸。回收的含有少量金属的废酸则可以回到某些工艺前端继续使用。

附图说明

图1为本实用新型实施例的含废酸和重金属的废水的处理设备的示意图。

图2为本实用新型实施例的树脂罐的结构示意图。

图3为本实用新型实施例的布水板的结构示意图。

图4为图3中X-X处的剖视图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。

图1为本实用新型实施例的含废酸和重金属的废水的处理设备的示意图、图2为本实用新型实施例的树脂罐的结构示意图、图3为本实用新型实施例的布水板的结构示意图(俯视图)、图4为图3中X-X处的剖视图。

参照图1至图4所示，本实用新型提供了一种含废酸和重金属的废水的处理设备，包括：过滤装置1、树脂罐2、中和罐3、反冲洗罐4、回收酸罐5和金属沉淀池6。

具体的，过滤装置1用于去除含废酸和重金属的废水中的固体杂质颗粒。

树脂罐2的底端设有酸回收口和连接于过滤装置1的废水进口。树脂罐2的顶端设有洗脱口和金属废液口。在本实施例中，为了提高密封性，酸回收口和废水进口合二为一，即树脂罐的顶端保留一顶端进出口；洗脱口和金属废液口合二为一，即树脂罐的底端保留一底端进出口。

在树脂罐2内满填有吸酸树脂粒。

中和罐3具有一进液口和一出液口。中和罐3的进液口连接于金属废液口。中和罐3的出液口连接有金属沉淀池6。反冲洗罐4连接于洗脱口。回收酸罐5连接于酸回收口。

基于充分填装的强碱性阴离子的吸酸树脂矮床的酸阻滞效果，可以利用纯水洗脱，并结合硫化物沉淀技术，可以很好地回收废酸和有价值的(重)金属。

原料废酸罐通过第一管路连接于树脂罐的废水进口。第一管路上设有进酸泵和进酸阀。

中和罐通过第三管路连接于金属废液口，第三管路上设有金属废液阀。具体的，中和罐和树脂罐之间设有金属废液罐，金属废液罐用于临时存储金属废液。金属废液罐通过第三管路连接于中和罐。

反冲洗罐通过第二管路连接于洗脱口，第二管路上设有洗脱泵和进水阀，反冲洗罐中容置有纯水。

回收酸罐通过第四管路连接于酸回收口，第四管路上设有回收酸阀。

具体的，本实用新型实施例的含废酸和重金属的废水的处理设备的工作原理：

1、废酸和重金属废液的分离。

含废酸和重金属的废水经过滤装置的过滤(粗过滤及精密过滤)后进入原料废酸罐中。然后开启进酸泵、进酸阀和金属废液阀，此时，关闭回收酸阀和进水阀，将原料废水泵入树脂罐后，经由第三管路进入金属废液罐临时存储。

2、废酸的回收。

当检测到树脂罐的重金属废液口输出的重金属废液中的酸浓度上升到原料废酸罐中的废水的酸浓度的20％左右时(根据处理要求可以调整该数值)，关闭进酸泵和进酸阀。接着开启洗脱泵并打开进水阀和回收酸阀，同时关闭金属废液阀，进行纯水洗脱酸回收操作。

废酸和重金属的分离、废酸的回收为一个操作周期。一个操作周期约为3-8分钟，采用PLC(可编程逻辑控制器)控制可以方便实现自动循环操作。

3、重金属回收。

将金属废液罐临时存储的金属废液输入中和罐中，根据具体金属废液的金属盐的类型的不同，投加石灰或液体碱进行预先中和至合适的pH，然后将中和后的废液排至金属沉淀池中，于金属沉淀池中的金属废液中通入硫化氢进行重金属的沉淀，从而实现重金属的回收。

本实用新型的含废酸和重金属的废水的处理设备，可对湿法冶金行业如稀土钴提炼的反锌钙废液，冶炼烟气净化污酸以及不锈钢酸废液，以及类似的含废酸和重金属废水进行废酸和重金属废液分离后分别进行回收，相对传统处理工艺，不仅大量节约处理成本，减少二次污染，且能回收有价值的(重)金属和酸溶液。

本实用新型的含废酸和重金属的废水的处理设备的树脂罐，利用某些特种强碱性阴离子树脂的酸阻滞(AR)效应，实现废酸和金属盐溶液的分离。酸阻滞效应是通过树脂内部和周围流体的酸浓度差来驱动的，游离酸被阻滞在吸酸树脂粒的内部；与此同时，金属盐溶液能自由通过吸酸树脂粒之间空隙。当吸酸树脂粒的阻滞饱和发生穿透时，再采用纯水逆流洗脱被阻滞在吸酸树脂粒内部的游离酸以回收废酸。回收的含有少量金属的废酸则可以回到某些工艺前端继续使用。

在本实施例中，对湿法冶金行业如稀土钴提炼的反锌钙废液，冶炼烟气净化污酸以及不锈钢酸废液、废水的酸浓度通常5％～30％之间，一般以硫酸，氢氟酸，硝酸及盐酸为主，同时存在一定量的重金属离子，浓度从几十毫克每升到几十克每升。根据实验结果，一般可达到80％以上的分离效率。因此含有少量金属的废酸可以回到某些工艺前端继续使用，含有少量废酸的金属盐溶液采用硫沉淀(SP)技术，可将某些金属实现分布沉淀而得到回收。相比传统的直接中和方法，可节约大量中和剂，并减少废渣量。相比氢氧化物沉淀，硫化物沉淀更容易实现分步沉淀，从而得到更大程度金属回收，同时确保重金属排放达标。

在本实施例中，过滤装置1包括串联在一起的粗过滤器11和精过滤器12。精过滤器12通过管路连接于原料废酸罐。

未过滤的废液进料将很快污染吸酸树脂粒，并且树脂罐也不允许树脂反冲洗去去除固体杂质颗粒。因此，废液进行预过滤然后再泵入树脂罐内。

参阅图2至图4所示，在本实施例中，树脂罐2包括：罐体21、上盖板22、下盖板23、布水板24和支承板25。

罐体21具有上开口和下开口。整个树脂罐的高度为0.25m～0.75m，罐体21的高度为0.15m～0.61m。吸酸树脂粒满填于罐体21内。罐体21内满填的吸酸树脂粒的高度为0.15m～0.61m。与传统的树脂床不同，本实用新型的树脂罐内被吸酸树脂粒完全填充满，不留任何空间。在常规的树脂柱中，并用各种方法去处理多出空间。当需要较高浓度的溶液时，这种稀释的结果是特别让人烦恼的。满床消除了稀释的问题，并且有助于保持树脂罐中的浓度分布，同时能完美实现逆流再生的优势。

在传统的固定床操作工艺中，交换只在传质区占用的一小部分。因此，树脂柱中大多数树脂是不活跃的。本实用新型的树脂罐降低了不活跃区域的高度，并且使得更为有效的利用了剩下吸酸树脂粒。更为重要的是，当传质区(满填的吸酸树脂粒)的深度降低到0.15m～0.61m时，有效的增加了反应动力学。

树脂罐中的吸酸树脂粒在80目～120目之间，直径在0.12mm～0.2mm之间。较佳的，吸酸树脂粒的粒径为0.16mm～0.18mm。本实用新型的吸酸树脂粒，比传统离子交换系统中的要小许多(大约是传统的20％)。减小了粒径的吸酸树脂粒，使得交换动力学得到了大大的提高，这就允许在较高的流速下工作，并且降低了交换区域的长度。树脂粒的交换速率是与树脂粒的粒径的平方成反比例。因此，减少吸酸树脂粒的一半的粒径大约可以提高400％的交换效率。因此更高的流速显著降低了所需的树脂量。较细的粒径吸酸树脂粒也有助于流体的均匀分布，因此可以减少所要求的冲洗量。

上盖板22遮蔽于上开口。洗脱口和金属废液口形成于上盖板22。下盖板23遮蔽于下开口。酸回收口和废水进口形成于下盖板23。布水板24的数量为两块。一布水板24垫设于上盖板22与上开口之间、另一布水板24垫设于下盖板23与下开口之间。

布水板24的两侧分别形成有同心设置的多个环形水槽241。布水板24的每一侧的多个环形水槽241之间连接有贯通水槽242。布水板24的两侧的环形水槽241相对设置。相对设置的二环形水槽241之间开设有多个第一贯孔。第一贯孔的内径为5mm。

布水板是树脂罐的关键部件，极大程度上影响运行效果。本实用新型的布水板，其特点是模拟蜘蛛网形状，并且采用双面水槽结构，不仅有利于进液的均匀布液，也有利于洗脱后的废酸的稳定收集，同时在满填的吸酸树脂粒的内部避免短流和死区。

布水板为PP板或其它耐酸工程塑料板。

二布水板24与上开口、下开口之间分别垫设有滤布。二滤布与上开口、下开口之间分别垫设有支承板25。支承板25上开设有多个第二贯孔。第二贯孔的内径为10mm。

树脂罐的罐体、上盖板、下盖板采用碳钢材质(防腐内衬)或玻璃钢材质。精密的滤布采用耐酸涤纶或丙纶材质，多孔的支承板采用PP板或玻璃钢材质。布水板与上下盖板，布水板与罐体之间采用双面密封。

上盖板、布水板、支承板以及罐体的上开口采用法兰连接；下盖板、布水板、支承板以及罐体的下开口采用法兰连接。

需要说明的是，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。

以上结合附图实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本实用新型做出种种变化例。因而，实施例中的某些细节不应构成对本实用新型的限定，本实用新型将以所附权利要求书界定的范围作为保护范围。

Claims (7)

1.一种含废酸和重金属的废水的处理设备，其特征在于，包括：

用于去除废水中的固体杂质颗粒的过滤装置；

树脂罐，所述树脂罐的底端设有酸回收口和连接于所述过滤装置的废水进口，所述树脂罐的顶端设有洗脱口和金属废液口，所述树脂罐内满填有吸酸树脂粒；

中和罐，所述中和罐具有一进液口和一出液口，所述中和罐的进液口连接于所述金属废液口，所述中和罐的出液口连接有金属沉淀池；

反冲洗罐，连接于所述洗脱口；以及

回收酸罐，连接于所述酸回收口。

2.根据权利要求1所述的含废酸和重金属的废水的处理设备，其特征在于，所述过滤装置包括串联在一起的粗过滤器和精过滤器，所述精过滤器连接于所述废水进口。

3.根据权利要求1所述的含废酸和重金属的废水的处理设备，其特征在于，所述吸酸树脂粒的粒径为0.16mm～0.18mm。

4.根据权利要求1所述的含废酸和重金属的废水的处理设备，其特征在于，所述树脂罐包括：

罐体，所述罐体具有上开口和下开口，所述吸酸树脂粒满填于所述罐体内；

上盖板，遮蔽于所述上开口，所述洗脱口和所述金属废液口形成于所述上盖板；

下盖板，遮蔽于所述下开口，所述酸回收口和所述废水进口形成于所述下盖板；

二布水板，二所述布水板分别垫设于所述上盖板与所述上开口之间、所述下盖板与所述下开口之间，所述布水板的两侧分别形成有同心设置的多个环形水槽，所述布水板的每一侧的多个环形水槽之间连接有贯通水槽，所述布水板的两侧的所述环形水槽相对设置，相对设置的二所述环形水槽之间开设有多个第一贯孔；以及

滤布，二所述布水板与所述上开口、所述下开口之间垫设有所述滤布，所述滤布的过滤孔的孔径小于所述吸酸树脂的粒径。

5.根据权利要求4所述的含废酸和重金属的废水的处理设备，其特征在于，所述罐体内满填的所述吸酸树脂粒的高度为0.15m～0.61m。

6.根据权利要求4所述的含废酸和重金属的废水的处理设备，其特征在于，二所述滤布与所述上开口、所述下开口之间分别垫设有支承板，所述支承板上开设有多个第二贯孔。

7.根据权利要求1所述的含废酸和重金属的废水的处理设备，其特征在于，所述吸酸树脂粒为强碱性阴离子树脂粒。

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