CN213327113U - 铝加工阳极废液的处理装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于废液处理技术领域，尤其涉及一种铝加工阳极废液的处理装置，包括：铝回收单元，悬浮物分离单元，软化单元，纳滤分离单元，反渗透单元，氯化钠回收单元，电渗析单元，重金属脱除单元和硫酸钠回收单元。本实用新型提供的铝加工阳极废液的处理装置，通过各特定处理单元的综合处理，使阳极废液中水资源、铝资源和盐分资源分别被分离纯化，且回收的水资源，硫酸钠、氯化钠等盐分资源纯度高，符合国家产品质量标准，可直接回收利用，能够实现以产品的形式开路销售。

Description

铝加工阳极废液的处理装置

技术领域

本实用新型属于废液处理技术领域，尤其涉及一种铝加工阳极废液的处理装置。

背景技术

铝加工行业是国民经济中不可或缺的重要行业，涉及多个技术领域。铝加工行业的阳极氧化废液来源于阳极氧化槽定期外排废液，成分复杂，包括较高浓度铝离子、钠离子、硫酸根离子、氯离子、钙离子、镁离子、重金属离子等。目前绝大多数企业采用常规混凝法处理达标后外排，对环境污染仍较大。随着企业对污水排放控制力度日趋严格，实行废水的零排放处理是行业趋势。目前，常规的零排放技术是采用蒸发的处理方法。但针对于阳极氧化废水，蒸发处理虽然能够实现零排放处理，但会产生大量的混盐，混盐作为危险固废，不但加重了企业的环保管理负担，而且产生了高昂的危险固废处置费。因此结合废水水质特征，在零排放的前提下，研发合理可行的技术，实现废液的资源化处理、变废为宝，仍旧是企业迫切需要解决的问题。

目前，在一些现有技术中，采用冷冻法处理含盐废水，该方法虽然能分离盐分，但盐分纯度不高，含水率过大，无法达到产品质量标准，同时，冷冻法无法回收废液中的铝资源和水资源。在另一些现有技术中，采用预处理+中压反渗透处理+高压反渗透处理进行初步减量化，反渗透浓盐液经二级电渗析单元进行深度浓缩，进一步减量化处理。但该方法无法分离一价盐和二价盐，最终只能形成混盐，同样也无法实现资源化处理。

综上所述，对于铝加工行业阳极氧化废液，目前的处理方法仍无法同时保障回收盐份的纯度、水资源和铝资源均有效回收。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种铝加工阳极废液的处理装置，旨在一定程度上解决现有技术对铝加工行业阳极废液无法同时实现水资源、铝资源、盐分的回收利用，且回收盐份的纯度低，难以产品的形式开路销售的问题。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种铝加工阳极废液的处理装置，包括：

铝回收单元，悬浮物分离单元，软化单元，纳滤分离单元，反渗透单元，氯化钠回收单元，电渗析单元，重金属脱除单元和硫酸钠回收单元；

其中，所述铝回收单元的出水端与所述悬浮物分离单元的进水端连接；

所述悬浮物分离单元的出水端与所述软化单元的进水端连接；

所述软化单元的出水端与所述纳滤分离单元的进水端连接；

所述纳滤分离单元的淡水出水端与所述反渗透单元的进水端连接；所述反渗透单元的浓水出水端与所述氯化钠回收单元的进水端连接；

所述纳滤分离单元的浓水出水端与所述电渗析单元的进水端连接；所述电渗析单元的浓水出水端与所述重金属脱除单元的进水端连接；所述重金属脱除单元的出水端与所述硫酸钠回收单元的进水端连接。

本实用新型提供的铝加工阳极废液的处理装置，通过各特定处理单元的综合处理，使阳极废液中水资源、铝资源和盐分资源分别被分离纯化，且回收的水资源，硫酸钠、氯化钠等盐分资源纯度高，符合国家产品质量标准，可直接回收利用，能够实现以产品的形式开路销售。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的铝加工阳极废液的处理装置的结构示意图。

其中，图中各附图标记：

1—铝回收单元，2—悬浮物分离单元，21—分离储水单元，3—软化单元，4—纳滤分离单元，41—纳滤淡水储水单元，42—纳滤浓水储水单元，5—反渗透单元，51—氯化钠回收单元，6—电渗析单元，7—重金属脱除单元，71—硫酸钠回收单元71，8—补水口。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如图1所示，一种铝加工阳极废液的处理装置，包括：铝回收单元1，悬浮物分离单元2，软化单元3，纳滤分离单元4，反渗透单元5，氯化钠回收单元51，电渗析单元6，重金属脱除单元7和硫酸钠回收单元71；

其中，铝回收单元1的出水端与悬浮物分离单元2的进水端连接；

悬浮物分离单元2的出水端与软化单元3的进水端连接；

软化单元3的出水端与纳滤分离单元4的进水端连接；

纳滤分离单元4的淡水出水端与反渗透单元5的进水端连接；反渗透单元5的浓水出水端与氯化钠回收单元51的进水端连接；

纳滤分离单元4的浓水出水端与电渗析单元6的进水端连接；电渗析单元6的浓水出水端与重金属脱除单元7的进水端连接；重金属脱除单元7的出水端与硫酸钠回收单元71的进水端连接。

本实用新型实施例提供的铝加工阳极废液的处理装置，阳极废液进入铝回收单元1后，首先进行铝回收处理，沉淀回收铝后，出水通过悬浮物分离单元2去除废液中悬浮物，再进入软化单元3降低出水总硬度，然后通过纳滤分离单元4对废液进行分盐和浓缩处理；其中，纳滤分离单元4的淡水出水进入反渗透单元5进行分离浓缩处理，反渗透单元5的浓水出水进入氯化钠回收单元51进行干燥，得到氯化钠，产品纯度高，可直接回收利用或销售；反渗透单元5的淡水出水符合工业企业用水要求，可直接回收利用。纳滤分离单元4的浓水出水进入电渗析单元6进行浓缩减量，电渗析淡水可直接回收利用；电渗析浓水出水通过重金属脱除单元7脱除重金属后，通过硫酸钠回收单元71可得到纯度高硫酸钠产品，符合工业硫酸钠一级优等品产品质量标准。本实用新型提供的铝加工阳极废液的处理装置，通过各特定处理单元的综合处理，使阳极废液中水资源、铝资源和盐分资源分别被分离纯化，且回收的水资源，硫酸钠、氯化钠等盐分资源纯度高，符合国家产品质量标准，可直接回收利用，能够实现以产品的形式开路销售。

在一些实施例中，铝加工行业的阳极氧化过程中排出的废液，主要成分为硫酸铝、硫酸钠、氯化钠、少量COD、镍锌铅等重金属及硬度。阳极废液中，盐分浓度大于5g/L，铝浓度大于1g/L，重金属浓度为0.1～1.0g/L，pH小于3，阳极废液成分复杂，包括较高浓度铝离子、钠离子、硫酸根离子、氯离子、钙离子、镁离子、重金属离子等，酸性强。本实用新型实施例铝加工阳极废液的处理装置，可实现对上述阳极废中液水资源、铝资源和盐分资源的分离提纯，并实现以产品的形式开路销售，解决企业目前迫切需要解决的难题。

在一些实施例中，铝回收单元1采用pH值为6～9的回收单元，阳极废液中铝资源在该pH值为6～9的回收单元的碱性条件下，以氢氧化铝的形式可选择性的分离沉降出来，沉降的氢氧化铝资源可直接作为工业原料回收利用，出水再进入悬浮物分离单元2进行分离处理。若铝回收单元1中pH值低于6，则无法有效沉降分离废液中的铝资源；若铝回收单元1中pH值高于9，则不但会导致重金属等杂质成分沉降下来，降低铝资源的产品纯度，不利于铝资源的集中回收处理，而且碱性药剂用量大，成本高。

在一些实施例中，阳极废液经铝回收单元1收处理后，阳极废液中铝的回收率大于98％，即选择性回收沉降了废液中98％的铝资源。

在一些实施例中，铝回收单元1中设置有搅拌装置，通过对废液进行搅拌处理，使废液中铝资源更充分的反应形成氢氧化物沉淀，提高分离提纯效果。

在一些实施例中，悬浮物分离单元2为超滤膜分离单元，其中，滤膜孔径为50nm～100nm。本实用新型实施例采用滤膜孔径为50nm～100nm的超滤膜分离单元分离去除悬浮物，分离效率高，可除去废液中大部分悬浮物，便于后续分离提纯。在一些具体实施例中，超滤膜采用孔径为50nm～100nm的PVDF材质膜，超滤分离处理可采用错流过滤的形式，调节浓水量，将出水回收率控制在大于90％，以便后续进一步分离纯化处理。在一些实施例中，超滤膜分离单元中超滤膜的孔径为50nm～60nm、60nm～70nm、70nm～80nm、80nm～90nm、90nm～100nm等。

在一些实施例中，软化单元3中包括大孔弱酸性阳离子交换树脂，通过大孔弱酸性阳离子交换树脂，对进入的废液进行树脂软化处理，去除废液中钙、镁等矿物无机盐的含量，降低出水硬度，便于后续进一步分离提纯，使各阶段得到纯度高的产品。在一些实施例中，软化单元3的出水硬度低于3mg/L，有利于后续进一步分离纯化废液，提高各阶段产物的分离纯度，实现不同阶段的分离开路。在一些具体实施例中，软化单元3的出水硬度为1mg/L、2mg/L、3mg/L等。在一些实施例中，大孔弱酸性阳离子交换树脂的型号可以是D113、D152、D151、110等，这些大孔结构的丙烯酸共联高分子基体上带有羧酸基(-COOH)的离子交换树脂，具有交换容量高、体积变化小、机械强度高、化学稳定性好、抗污染、抗氧性能优越、交换速度快等特点，有利于去除分离液中钙、镁等矿物无机盐的含量，降低出水硬度，得到软化液。

在一些实施例中，悬浮物分离单元2与软化单元3之间还包括分离储水单元21，分离储水单元21用于收集存储悬浮物分离单元2中超滤产水，有利于铝加工阳极废液的处理装置对废液处理速率的调节，确保各处理单元对废液充分有效的分离提纯。

在一些实施例中，纳滤分离单元4还包括补水口8。由于软化单元3出水中主要含有硫酸根和氯根，通过纳滤分离单元4中纳滤膜分离处理，可带出氯根，提高硫酸根的比例，实现硫酸根离子与氯离子的分离，通过补水口8补充自来水等干净水资源，有利于更充分的带出溶液中的氯根，更有利于分离处理单元内的废液。

在一些实施例中，纳滤分离单元4采用补水量为15％～35％的纳滤分离单元，补水量为从补水口输入的水量；即，纳滤分离单元4中从补水口8补充的补水量与从软化单元3中输送的液体量的体积比为(15％～35％)：(65～85)。该补水量有效确保了硫酸根离子与氯离子的充分分离，实现后续对不同产品的高纯度分离，使产品能够直接回收利用，实现开路销售。在一些具体实施例中，纳滤分离单元4中，补水量与从软化单元3中输送的液体量的体积比可以是0.5:1、1:3、1:4或1:5，即纳滤分离单元4采用补水量为33.3％、25％、20％或者16.7％的纳滤分离单元。

在一些实施例中，纳滤分离单元4中，纳滤膜的孔径为1～2nm，纳滤膜的价态为1～2价，该孔径和价态的纳滤膜对氯离子有更好的吸附分离效果，有利于分离带出软化液中氯离子，使硫酸根离子与氯离子的充分分离。

在一些实施例中，纳滤分离单元4的淡水出水进入反渗透单元5后，通过反渗透的分离浓缩处理，分别得到反渗透淡水和反渗透浓水，其中，反渗透浓水出水进入氯化钠回收单元51，通过回收单元蒸发干燥，得到氯化钠产品。

在一些实施例中，氯化钠回收单元51采用用于回收纯度大于98％的氯化钠的回收单元，回收的氯化钠产品的纯度大于98％，达到工业干盐一级品质量标准(参考国标GB/T6009-2014)，可直接回收利用，或者对外销售。其中，反渗透淡水的电导率小于200uS/cm，符合企业生产用水水质标准，可返回企业生产线。在一些具体实施例中，反渗透单元5的淡水出水端与纳滤分离单元4的补水口8连接，将反渗透淡水直接作为纳滤分离单元4的补水使用。

在一些实施例中，纳滤分离单元4的淡水出水端与反渗透单元5之间还设置有纳滤淡水储水单元41，通过纳滤淡水储水单元41收集出存储纳滤淡水出水，便于调控整个处理装置的速率，使各处理单元之间有更好的协调处理效果，更有利于分离提纯阳极废液，实现其中水资源、铝资源、盐分资源等的开路提纯、回收利用、销售。

在一些实施例中，纳滤分离单元4的浓水出水进入电渗析单元6进行的浓缩减量处理，电渗析单元6对进水的浓缩倍数为5～15倍，该浓缩倍数进一步浓缩了硫酸钠，便于后续纯化处理，提高后续蒸发干燥的效率，分别得到电渗析淡水和电渗析浓水。

在一些实施例中，电渗析淡水出水中硫酸钠的浓度为0.1～1.0g/L，不但保证了电渗析浓缩处理中电流效率，减少电耗；而且该淡水出水符合企业杂用水标准，可直接回收利用。在一些实施例中，电渗析淡水中硫酸钠的浓度为0.1g/L、0.2g/L、0.4g/L、0.5g/L、0.7g/L、0.8g/L、0.9g/L、1.0g/L等。在一些具体实施例中，电渗析单元6的淡水出水端与纳滤分离单元4的补水口8连接，直接循环用于纳滤分离的补水量。

在一些实施例中，电渗析浓水出水进入pH值为10～14的重金属脱除单元7，通过强碱性条件，分离沉淀电渗析浓水中重金属元素，进一步纯化硫酸钠，得到高纯度的硫酸钠浓水。重金属脱除单元7的出水进入硫酸钠回收单元71，通过干燥处理得到硫酸钠产品。

在一些实施例中，硫酸钠回收单元71采用用于回收纯度大于99％的硫酸钠的回收单元，回收硫酸钠产品的纯度大于99％，达到工业硫酸钠一级优等品产品质量标准(参考国标GB/T 6009-2014)，可直接回收利用，并实现开路销售。若重金属脱除单元7中pH值调节过低，则无法有效分离沉降浓水中重金属元素。

在一些实施例中，硫酸钠回收单元71和氯化钠回收单元51中包含有热源装置，热源可分别采用蒸汽、天然气或电加热等。在一些具体实施例中，硫酸钠回收单元71和氯化钠回收单元51可以是喷雾干燥设备。

在一些实施例中，重金属脱除单元7中还设置有搅拌装置，通过搅拌处理，更充分的分离沉降单元内的重金属，得到出水和产品纯度。

在一些实施例中，纳滤分离单元4的浓水出水端与电渗析单元6之间还设置有纳滤浓水储水单元42，通过纳滤浓水储水单元42收集存储纳滤浓水出水，便于调控整个处理装置的速率，使各处理单元之间有更好的协调处理效果，更有利于分离提纯阳极废液，实现其中水资源、铝资源、盐分资源等的开路提纯、回收利用、销售。

在一些实施例中，在铝回收单元1和悬浮物分离单元2之间、软化单元3和纳滤分离单元4之间、反渗透单元5和氯化钠回收单元51、电渗析单元6和重金属脱除单元7、以及重金属脱除单元7和硫酸钠回收单元71之间，均可以设置中间储水罐，通过中间出水罐更好的调节铝加工阳极废液的处理装置对废液的处理效率。

在一些实施例中，在铝回收单元1、悬浮物分离单元2、软化单元3、纳滤分离单元4、反渗透单元5、氯化钠回收单元51、电渗析单元6、重金属脱除单元7和硫酸钠回收单元71，各处理单元之间通过管道连通，在各单元的连通管道上还设置有流量计等计量装置，用于调控各处理单元之间的水量和流速，更好的平衡协调处理对阳极废液的处理效率。

实施例1

以广东省一铝加工行业阳极氧化废水为例，每天产生废液共15m³，废液TDS浓度为20g/L，其中硫酸根浓度为7g/L，氯离子浓度为0.5g/L，镍浓度为0.3g/L，铝浓度3g/L，总硬度(CaCO₃计)为50mg/L。

采用如附图1所示铝加工阳极废液的处理装置对上述废液进行处理，包括：铝回收单元1，悬浮物分离单元2，软化单元3，纳滤分离单元4，反渗透单元5，氯化钠回收单元51，电渗析单元6，重金属脱除单元7和硫酸钠回收单元71；

阳极氧化废水进入pH值为6～9的铝回收单元1进行铝资源回收处理后，其出水端与悬浮物分离单元2的进水端连接，进行悬浮物分离处理；

悬浮物分离单元2为超滤膜分离单元，其中，滤膜孔径为50nm～100nm，其出水端先进入分离储水单元21，在进入软化单元3；

软化单元3为大孔弱酸性阳离子交换树脂软化单元，其出水端与纳滤分离单元4的进水端连接；

纳滤分离单元4包括补水口8，纳滤分离单元采用补水量为33.4％的纳滤分离单元，即补水量与从软化单元中输送的液体量的体积比为0.5:1。

纳滤分离单元4的淡水出水端先进入纳滤淡水储水单元41，再进入反渗透单元5；反渗透单元5的浓水出水端与氯化钠回收单元51的进水端连接，通过干燥处理，得到氯化钠产品。反渗透单元5的淡水出水端与纳滤分离单元的补水口8连通，为纳滤分离单元补充水量，也可以直接回收他用。

纳滤分离单元4的浓水出水端先进入纳滤浓水储水单元42，再进入电渗析单元6；电渗析单元6的浓水出水端与pH值为10～14的重金属脱除单元7的进水端连接；重金属脱除单元7的出水端与硫酸钠回收单元71的进水端连接，通过干燥处理，得到硫酸钠产品。电渗析单元6的淡水出水可以直接回收他用。

进一步的，为了验证本实用新型实施例铝加工阳极废液的处理装置的进步性，对实施例1制得的硫酸钠产品和氯化钠产品进行了如下表1检测：

表1

由上述测试结果可知，本实用新型实施例1所得硫酸钠、氯化钠产品各项质量指标分别优于GB/T 6009-2014精制工业盐一级标准的质量标准，完全可作为副产品对外销售，实现了阳极废液中硫酸钠、氯化钠等钠盐的资源化回收和利用，实现以产品的形式开路销售。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种铝加工阳极废液的处理装置，其特征在于，包括：

铝回收单元，悬浮物分离单元，软化单元，纳滤分离单元，反渗透单元，氯化钠回收单元，电渗析单元，重金属脱除单元和硫酸钠回收单元；

其中，所述铝回收单元的出水端与所述悬浮物分离单元的进水端连接；

所述悬浮物分离单元的出水端与所述软化单元的进水端连接；

所述软化单元的出水端与所述纳滤分离单元的进水端连接；

所述纳滤分离单元的淡水出水端与所述反渗透单元的进水端连接；所述反渗透单元的浓水出水端与所述氯化钠回收单元的进水端连接；

所述纳滤分离单元的浓水出水端与所述电渗析单元的进水端连接；所述电渗析单元的浓水出水端与所述重金属脱除单元的进水端连接；所述重金属脱除单元的出水端与所述硫酸钠回收单元的进水端连接。

2.根据权利要求1所述的铝加工阳极废液的处理装置，其特征在于，所述铝回收单元采用pH值为6～9的回收单元。

3.根据权利要求2所述的铝加工阳极废液的处理装置，其特征在于，所述悬浮物分离单元为超滤膜分离单元，其中，滤膜孔径为50nm～100nm。

4.根据权利要求3所述的铝加工阳极废液的处理装置，其特征在于，所述软化单元中包括大孔弱酸性阳离子交换树脂。

5.根据权利要求4所述的铝加工阳极废液的处理装置，其特征在于，所述纳滤分离单元采用补水量为15％～35％的纳滤分离单元，所述纳滤分离单元还包括补水口，所述补水量为从所述补水口输入的水量；

和/或，所述纳滤分离单元中，纳滤膜的孔径为1～2nm，纳滤膜的价态为1～2价。

6.根据权利要求5所述的铝加工阳极废液的处理装置，其特征在于，所述反渗透单元的淡水出水端与所述纳滤分离单元的补水口连接。

7.根据权利要求6所述的铝加工阳极废液的处理装置，其特征在于，所述电渗析单元对进水的浓缩倍数为5～15倍；

和/或，所述电渗析单元的淡水出水端与所述纳滤分离单元的补水口连接。

8.根据权利要求1所述的铝加工阳极废液的处理装置，其特征在于，所述重金属脱除单元采用pH值为10～14的脱除单元。

9.根据权利要求1所述的铝加工阳极废液的处理装置，其特征在于，所述铝回收单元和所述重金属脱除单元中还设置有搅拌装置；

和/或，所述悬浮物分离单元与所述软化单元之间还包括分离储水单元；

和/或，所述纳滤分离单元的淡水出水端与所述反渗透单元之间还设置有纳滤淡水储水单元；

和/或，所述纳滤分离单元的浓水出水端与所述电渗析单元之间还设置有纳滤浓水储水单元。

10.根据权利要求1～9任一所述的铝加工阳极废液的处理装置，其特征在于，所述硫酸钠回收单元采用用于回收纯度大于99％的硫酸钠的回收单元；

和/或，所述氯化钠回收单元采用用于回收纯度大于98％的氯化钠的回收单元。

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