CN218709805U

CN218709805U - 酸洗废水资源化浓缩回收系统

Info

Publication number: CN218709805U
Application number: CN202223036309.5U
Authority: CN
Inventors: 黄慧; 陈琦; 石驰; 黄佳伟
Original assignee: Baowu Water Technology Co Ltd
Current assignee: Baowu Water Technology Co Ltd
Priority date: 2022-11-15
Filing date: 2022-11-15
Publication date: 2023-03-24
Anticipated expiration: 2032-11-15

Abstract

本申请提供了一种酸洗废水资源化浓缩回收系统，其浓缩处理效果稳定、操作运行简便，酸性废水全部回用并且回收纯度较高的氧化铁粉和浓度较高的盐酸，实现冷轧酸洗废水资源化利用。并且产生的污泥产生量很少，降低危险废物的处理成本，降低污泥二次污染。同时，资源得到高效和循环利用，实现经济、社会和环境共赢发展。

Description

酸洗废水资源化浓缩回收系统

技术领域

本申请涉及水处理技术领域，特别涉及一种酸洗废水资源化浓缩回收系统。

背景技术

我国资源短缺、环境恶化的严峻形势日益突出，为了实现可持续发展，使资源得到高效和循环利用，发展循环经济是唯一出路。循环经济即是提高资源和能源的利用效率，最大限度地减少废弃物排放，将清洁生产、资源综合利用、可持续发展融为一体，实现经济、社会和环境共赢发展。

酸洗工序广泛应用于钢铁工业及电镀行业，是金属表面清洁、改善钢材表面结构的一道重要工序。从酸液中取出的金属材料，表面上仍附着残留的酸液，必须用水冲洗即为酸洗废水。酸洗废水酸度约为1-2％，主要污染物为Fe²⁺和Fe³⁺。冲洗的酸洗废水排入酸性酸洗废水处理站，采用中和沉淀法处理。虽然能够满足排放要求但资源浪费，且产生大量污泥造成二次污染。

在申请专利《冷轧酸洗废水资源化处理工艺系统》(申请号：CN201410235424.6)中运用过滤器、铁离子专项吸附树脂等技术手段，产水作为稀碱系统中和剂使用，另外需要外购盐酸进行再生，且资源化利用的途径具有一定限制性；申请专利《酸性酸洗废水的回收处理方法》(申请号：200710305461.X)中采用倒极式电渗析装置对酸性酸洗废水进行脱盐及移除金属离子的处理。产水可作为酸洗工艺的清洗水使用，装置回收率达85％，但此工艺仍会产生少部分浓水，无法达到酸洗废水的彻底资源化利用。

为实现企业的可持续性发展，使资源得到高效和循环利用，亟需一种钢铁行业冷轧酸洗废水的资源化浓缩回收工艺。

实用新型内容

为了解决上述问题，针对钢铁工业的酸洗废水水质特点，本申请提供了一种适用于钢铁行业冷轧酸洗废水的资源化浓缩回收系统，本申请处理效果稳定，酸洗废水全部资源化回用，并且回收纯度较高的氧化铁粉和浓度较高的盐酸，实现冷轧酸洗废水资源化利用。本申请设备自动化操作程度高，操作运行简便，适合工业化生产。

为实现上述目的，本申请提供了一种酸洗废水资源化浓缩回收系统，所述酸洗废水包括颗粒物、酸根离子和重金属离子，包括：

酸洗废水调节池，酸洗废水排入所述酸洗废水调节池；其中所述酸洗废水调节池池底部设有穿孔曝气管，以将重金属离子中的二价铁离子转化为三价铁离子；

斜板沉淀器，与所述酸洗废水调节池连接，以将酸洗废水中的大颗粒悬浮物进行沉淀；

微滤循环槽，与所述斜板沉淀器连接，以收集所述斜板沉淀器的出水并对其进行过滤；

管式微滤装置，与所述微滤循环槽连接，以收集所述微滤循环槽出水，并对该出水去除小颗粒悬浮物，得到SDI≤3的出水和浓缩液；其中，所述浓缩液回到所述微滤循环槽内；

微滤出水池，与所述管式微滤装置连接，以收集SDI≤3的出水；

螯合树脂床，与所述微滤出水池连接，以吸收所述SDI≤3的出水中的重金属离子；

树脂产水池，与所述螯合树脂床连接，以接收螯合树脂床的出水；

电渗析装置，与所述树脂产水池连接，对所述树脂产水池的出水进一步浓缩；得到浓水和淡水，其中，所淡水回到树脂产水池；以及，

单效负压低温蒸发装置，包括依次连接的蒸发原水池、预热器、分离器和蒸发浓缩单元；所述蒸发原水池与所述电渗析装置连接，并收集从所述电渗析装置出来的浓水；所述预热器对所述蒸发原水池中的浓水进行预热；并通过所述分离器进行气液分离；分离出的液体多次进入所述蒸发浓缩单元进行循环浓缩，以得到氯化氢浓度≥15％的浓缩液和冷凝液；

其中，部分所述氯化氢浓度≥15％的浓缩液和所述冷凝液进入所述螯合树脂床对其进行再生，得到再生浓液后送入酸再生焙烧。

可选的，在所述的酸洗废水资源化浓缩回收系统中，所述穿孔曝气管由UPVC材质制成，并且所述穿孔曝气管的孔眼与垂线成45°交叉排列；所述所述穿孔曝气管采用穿孔大理石石墩与所述酸洗废水调节池池底部固定。

可选的，在所述的酸洗废水资源化浓缩回收系统中，所述微滤循环槽内还包括活性炭粉末。

可选的，在所述的酸洗废水资源化浓缩回收系统中，所述管式微滤装置还包括膜壳和膜元件；所述膜壳采用PVC材质制成，所述膜元件采用PVDF材料制成，其中所述膜元件的膜孔直径径为0.025um-0.075um，其运行通量为300L/m²·h-350L/m²·h。

可选的，在所述的酸洗废水资源化浓缩回收系统中，所述螯合树脂床内填充有吸附树脂，以吸附铁离子。

可选的，在所述的酸洗废水资源化浓缩回收系统中，所述电渗析装置采用三级串联模式；所述浓水的盐酸浓度为6％-8％，所述淡水的盐酸浓度为0.5％-1％。

可选的，在所述的酸洗废水资源化浓缩回收系统中，所述电渗析装置采用盐酸浓度为6％-8％自产的所述浓水作为极水。

可选的，在所述的酸洗废水资源化浓缩回收系统中，所述单效负压低温蒸发装置控制料液温度为45℃，真空度不超过0.1MPa。

可选的，在所述的酸洗废水资源化浓缩回收系统中，所述单效负压低温蒸发装置的蒸发器、预热器和冷凝器均采用高温浸渍石墨材料制成。

可选的，在所述的酸洗废水资源化浓缩回收系统中，所述冷凝液的氯化氢含量≤50mg/L，并能够作为冲洗水使用；浓缩液酸浓度为15％-16％，并能够作为酸液使用。

与现有技术相比，本申请提供一种酸洗废水资源化浓缩回收系统，浓缩处理效果稳定、操作运行简便，酸性废水全部回用并且回收纯度较高的氧化铁粉和浓度较高的盐酸，实现冷轧酸洗废水资源化利用。并且产生的污泥产生量很少，降低危险废物的处理成本，降低污泥二次污染。同时，资源得到高效和循环利用，实现经济、社会和环境共赢发展。

附图说明

图1是本申请实施例提供的一种酸洗废水资源化浓缩回收系统的系统图；

图2是本申请实施例提供的一种酸洗废水资源化浓缩回收方法的流程图。

其中，附图1的附图标记说明如下：

1-酸洗废水调节池；2-斜板沉淀器；3-微滤循环槽；4-管式微滤装置；5-微滤出水池；6-螯合树脂床；7-树脂产水池；8-电渗析装置；9-蒸发原水池；10-单效负压低温蒸发装置；11-污泥浓缩池；12-离心脱水机器。

具体实施方式

为使本申请的目的、优点和特征更加清楚，以下结合附图1～2对本申请提出的酸洗废水资源化浓缩回收系统作进一步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本申请实施例的目的。

为了便于理解本申请，下面结合附图和具体实施例，对本申请进行更详细的说明。需要说明的是，当元件被表述“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。当一个元件被表述“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。本说明书所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”、“内”、“外”以及类似的表述只是为了说明的目的。在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示相对重要性，或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，除非另有说明，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；“多个”的含义是两个或两个以上。术语“包括”及其任何变形，意为不排他的包含，可能存在或添加一个或更多其他特征、整数、步骤、操作、单元、组件和/或其组合。

此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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，或是两个元件内部的连通。本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是用于限制本申请。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

此外，下面所描述的本申请不同实施例中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

参阅图1。本申请提供了一种酸洗废水资源化浓缩回收系统，所述酸洗废水包括颗粒物、酸根离子和重金属离子，具体的，所述酸洗废水中的总油≤3mg/L，COD≤50mg/L，悬浮物≤200mg/L，硬度≤50mg/L，铁离子≤5000mg/L，酸度为1％-2％，所述酸洗废水资源化浓缩回收系统包括：酸洗废水调节池1、斜板沉淀器2、微滤循环槽3、管式微滤装置4、微滤出水池5、螯合树脂床6、树脂产水池7、电渗析装置8和单效负压低温蒸发装置10。酸洗废水排入所述酸洗废水调节池1，其中，所述酸洗废水调节池1池底部设有穿孔曝气管，以将重金属离子中的二价铁离子转化为三价铁离子。所述斜板沉淀器2与所述酸洗废水调节池1连接，以将酸洗废水中的大颗粒悬浮物进行沉淀。所述微滤循环槽3与所述斜板沉淀器2连接，以收集所述斜板沉淀器2的出水并对其进行过滤。所述管式微滤装置4与所述微滤循环槽3连接，以收集所述微滤循环槽出水，并对该出水去除小颗粒悬浮物，得到SDI≤3的出水和浓缩液；其中，所述浓缩液回到所述微滤循环槽内。微滤出水池5与所述管式微滤装置4连接，以收集SDI≤3的出水。所述螯合树脂床6与所述微滤出水池5连接，以吸收所述SDI≤3的出水中的重金属离子。所述树脂产水池7与所述螯合树脂床6连接，以接收螯合树脂床6的出水。所述电渗析装置8与所述树脂产水池7连接，对所述树脂产水池7的出水进一步浓缩，得到浓水和淡水，其中，所淡水回到树脂产水池7，。所述单效负压低温蒸发装置10包括依次连接的蒸发原水池9、预热器、分离器和蒸发浓缩单元。所述蒸发原水池9与所述电渗析装置8连接，并收集从所述电渗析装置8出来的浓水。所述预热器对所述蒸发原水池中的浓水进行预热，并通过所述分离器进行气液分离。分离出的液体多次进入所述蒸发浓缩单元进行循环浓缩，以得到氯化氢浓度≥15％的浓缩液和冷凝液。其中，部分所述氯化氢浓度≥15％的浓缩液和所述冷凝液进入所述螯合树脂床对其进行酸洗，得到再生浓液后进行酸再生焙烧。

其中，浓缩后得到氯化氢浓度≥15％的浓缩液除了部分进入所述螯合树脂床对其进行酸洗外，其余的通过出料泵打出至回收盐酸收集罐。剩余的冷凝液通过冷凝液泵打出至冷凝液收集罐。将系统中的不凝气抽出，维持系统的较高真空，实现高真空低温蒸发。

本申请的酸洗废水资源化浓缩回收系统，浓缩处理效果稳定、操作运行简便，酸性废水全部回用并且回收纯度较高的氧化铁粉和浓度较高的盐酸，实现冷轧酸洗废水资源化利用。并且产生的污泥产生量很少，降低危险废物的处理成本，降低污泥二次污染。同时，资源得到高效和循环利用，实现经济、社会和环境共赢发展。

具体的，酸洗废水资源化浓缩回收系统还包括污泥浓缩池11和离心脱水机器12，所述污泥浓缩池11分别与所述斜板沉淀器2和所述微滤循环槽3连接，以接收所述斜板沉淀器2和所述微滤循环槽3排出的污泥，并对该污泥进行浓缩，并排入离心脱水机器12进行进一步脱水处理。

其中，所述酸洗废水调节池1出水经过斜板沉淀器2沉淀(如铁渣等)大颗粒悬浮物，防止大颗粒悬浮物损坏后端管式微滤装置4。并且斜板沉淀器2前端不加入PAC及PAM等混凝，例如絮凝药剂。

具体的，管式微滤装置4进水温度需要控制在38℃以下，如果来水温度偏高，需考虑换热降温措施。管式微滤装置4为错流过滤，运行15min-30min后进行反洗，反洗时间一般为15s-30s。运行过程中产水流量降低或进出水压差增高，表明膜已污堵，需要进行化学清洗。一般采用5％-10％盐酸进行酸性，5％-10％次氯酸钠和1％-3％氢氧化钠进行碱洗。

具体的，所述穿孔曝气管由UPVC材质制成，并且所述穿孔曝气管的孔眼与垂线成45°交叉排列。所述所述穿孔曝气管采用穿孔大理石石墩与所述酸洗废水调节池1池底部固定。

在其中一个实施例中，所述微滤循环槽3内还包括活性炭粉末。具体的，如果所述酸洗废水中的油类/有机物含量偏高(如总油≥1mg/L，COD≥30mg/L)，在微滤循环槽3可以投加活性炭粉末，可吸附酸洗废水中有机物污染物。由于管式微滤装置4在循环过滤过程中需要维持一定的固体浓度，具体的，固体浓度≥0.25％，当固体浓度太低时，可适当添加活性炭粉末。当固体浓度达到3％-5％左右，定期将污泥储池排泥，维持系统正常运行。

具体的，所述管式微滤装置4还包括膜壳和膜元件；所述膜壳采用PVC材质制成，所述膜元件采用PVDF材料制成，其中所述膜元件的膜孔直径径为0.025um-0.075um，其运行通量为300L/m2·h-350L/m2·h。

所述螯合树脂床6内填充有吸附树脂，以吸附铁离子。螯合树脂床6内填充的是吸附树脂是特定吸附树脂，该特定吸附树脂在酸性条件下对Fe³⁺吸附效果较好。螯合树脂床6采用2级串联模式运行，1床备用模式。一般设计运行吸附容量可达到全交容量70％-80％。采用8％-10％盐酸浸泡再生，树脂氢型运行。再生酸废液可满足焙烧氧化铁粉要求，悬浮物≤1000mg/L，硫酸根≤300mg/L，钠离子≤50mg/L，铁离子≥20000mg/L。再生水废液回到调节池。

所述电渗析装置8采用三级串联模式。所述浓水的盐酸浓度为6％-8％，所述淡水的盐酸浓度为0.5％-1％。其中，电渗析装置8采用特种专用酸浓缩膜，三级串联浓缩模式运行。每经过1级浓缩，可浓缩2％左右，浓水出水盐酸浓度在6％-8％，淡水出水盐酸浓度在0.5％-1％。根据浓缩膜污染情况，定期采用0.1％碱、纯水进行膜清洗。

其中，所述电渗析装置8采用盐酸浓度为6％-8％自产的浓液作为极水。

进一步的，所述单效负压低温蒸发装置10控制料液温度为45℃，真空度不超过0.1MPa。盐酸沸点较低，采用负压低温蒸发工艺，控制料液温度为45℃，真空度不超过MPa，约为0.099MPa。可以降低盐酸在蒸发过程中的沸点和防止氯化氢挥发，将含有氯化氢的水溶液，在高真空状态下加热，使溶液中的水份蒸发，通过冷凝器利用冷却水冷凝。随着溶液的体积减小，溶液中氯化氢的浓度增加，回收盐酸。冷凝液氯化氢含量≤50mg/L，可返回至酸洗机组，作为冲洗水使用。浓缩液酸浓度约为15-16％，可返回至酸洗机组，作为酸液回用。蒸发过程中可以利用钢厂低品质蒸汽，降低蒸发成本。

具体的，所述单效负压低温蒸发装置10的蒸发器、预热器和冷凝器均采用高温浸渍石墨材料制成。

所述冷凝液的氯化氢含量≤50mg/L，并能够作为冲洗水使用；浓缩液酸浓度为15％-16％，并能够作为酸液使用。

参阅图2，结合图1。另一方面，本申请还提供了一种酸洗废水资源化浓缩回收方法，提供一种上述的酸洗废水资源化浓缩回收系统，包括以下步骤：

步骤1S110：将所述酸洗废水中的二价铁离子转化为三价铁离子。酸洗废水排入废水调节池，池底部设有穿孔曝气管，保证来水在调节池内均质混合，并且尽量将二价铁离子转化为三价铁离子。

步骤2S120：将酸洗废水中的颗粒悬浮物进行沉淀并过滤。其中，所述颗粒物为大颗粒物和小颗粒物，具体的，经过步骤1的酸洗废水通过泵提升至斜板沉淀器2，沉淀大颗粒悬浮物，并过滤。经过后进入所述管式微滤装置4进一步去除小颗粒悬浮物，得到浓缩液和出水，并使得出水的SDI≤3，以满足后续装置进水要求。出水流至微滤出水池5，浓缩液回到微滤循环槽3内。

步骤3S130：对经过步骤2处理后的出水进行吸附。具体的，该出水进入所述螯合树脂床6，所述螯合树脂床6进一步吸附该出水中的重金属离子，(主要为铁离子，少量钙、镁等微量金属离子)。

步骤4S140：对经过步骤3处理后的出水进行浓缩，得到浓水和淡水。具体的，该出水进入电渗析装置8，其中电渗析装置8采用三级串联模式，将酸度1％-2％的该出水浓缩至8％浓水和酸浓度≤0.5％的淡水，浓水排至蒸发原水池9，淡水回到树脂产水池7，循环浓缩。

步骤5S150：对所述浓水进行预热并进行循环浓缩得到浓缩液和冷凝液。具体的，浓水进入热水预热器余热，再进入蒸发单元，经过余热蒸汽加热，达到设计沸点的稀盐酸在分离器内完成气液分离，经过多次强制循环并完成蒸发浓缩，浓缩后得到氯化氢浓度≥15％的浓缩液打出至回收盐酸收集罐。分离器产生的二次蒸汽进入冷凝器，被冷凝后进入冷凝液罐，通过冷凝液泵打出至冷凝液收集罐。将系统中的不凝气抽出，维持系统的较高真空，实现高真空低温蒸发。

综上可知，采用本申请的酸洗废水资源化浓缩回收系统和方法，处理效果稳定、能有效去除酸洗废水中的铁离子，降低污泥产生量，减少危险废物的处理成本。使酸洗废水全部回用并且回收纯度较高的氧化铁粉和浓度较高的盐酸，实现冷轧酸洗废水资源化利用，设备自动化操作程度高，操作运行简便。

上述描述仅是对本申请较佳实施例的描述，并非对本申请范围的任何限定，本申请领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims

1.一种酸洗废水资源化浓缩回收系统，所述酸洗废水包括颗粒物、酸根离子和重金属离子，其特征在于，包括：

微滤循环槽，与所述斜板沉淀器连接，以收集所述斜板沉淀器的出水；

2.根据权利要求1所述的酸洗废水资源化浓缩回收系统，其特征在于，所述穿孔曝气管由UPVC材质制成，并且所述穿孔曝气管的孔眼与垂线成45°交叉排列；所述穿孔曝气管采用穿孔大理石石墩与所述酸洗废水调节池池底部固定。

3.根据权利要求1所述的酸洗废水资源化浓缩回收系统，其特征在于，所述微滤循环槽内还包括活性炭粉末。

4.根据权利要求1所述的酸洗废水资源化浓缩回收系统，其特征在于，所述管式微滤装置还包括膜壳和膜元件；所述膜壳采用PVC材质制成，所述膜元件采用PVDF材料制成，其中所述膜元件的膜孔直径径为0.025um-0.075um，其运行通量为300L/m²·h-350L/m²·h。

5.根据权利要求1所述的酸洗废水资源化浓缩回收系统，其特征在于，所述螯合树脂床内填充有吸附树脂，以吸附铁离子。

6.根据权利要求1所述的酸洗废水资源化浓缩回收系统，其特征在于，所述电渗析装置采用三级串联模式；所述浓水的盐酸浓度为6％-8％，所述淡水的盐酸浓度为0.5％-1％。

7.根据权利要求1所述的酸洗废水资源化浓缩回收系统，其特征在于，所述电渗析装置采用盐酸浓度为6％-8％自产的所述浓水作为极水。

8.根据权利要求1所述的酸洗废水资源化浓缩回收系统，其特征在于，所述单效负压低温蒸发装置控制料液温度为45℃，真空度不超过0.1MPa。

9.根据权利要求1所述的酸洗废水资源化浓缩回收系统，其特征在于，所述单效负压低温蒸发装置的蒸发器、预热器和冷凝器均采用高温浸渍石墨材料制成。

10.根据权利要求1所述的酸洗废水资源化浓缩回收系统，其特征在于，所述冷凝液的氯化氢含量≤50mg/L，并能够作为冲洗水使用；浓缩液酸浓度为15％-16％，并能够作为酸液使用。