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      含亞鐵離子酸性廢水資源回收方法

      發布時間:2019-9-16 10:28:09  中國污水處理工程網

        申請日2019.07.10

        公開(公告)日2019.09.06

        IPC分類號C02F9/04; C02F11/00; C02F11/122; B01D53/52; B01D53/78; C01B25/37; C02F101/20

        摘要

        本發明提供一種含亞鐵離子酸性廢水資源回收系統及方法,屬于環境工程領域;本發明處理冶金行業酸洗廢水,氯化亞鐵回收系統包括硫化反應裝置、固廢減量化裝置、磷酸鐵制備裝置、廢氣吸收裝置等;本發明為處理冶金行業酸洗廢水提供一整套的解決方法,減少處理工藝流程設備,簡化操作流程;能夠有效穩定其他重金屬雜離子,實現危險廢物穩定化;回收利用酸洗廢水中的氯化亞鐵離子,制備磷酸鐵;另外,使用酸浸等方法使重金屬硫化污泥最大程度實現減量化。

        權利要求書

        1.一種含亞鐵離子酸性廢水資源回收系統,其特征在于:包括依次設于鋼架結構上的硫化反應裝置、固廢減量化裝置和磷酸鐵制備裝置;

        所述硫化反應裝置包括硫化反應釜、第一板框壓濾機和第一調控裝置;所述硫化反應釜上分別設有第一投加器、第一加料口、第一排氣口和出料口;所述硫化反應釜的出料口通過管道連接第一板框壓濾機的進料口;所述第一板框壓濾機的出液口通過液體管道連接所述第一調控裝置的進液口;

        所述固廢減量化裝置包括酸液加藥裝置、酸浸污泥減量化反應釜、第二板框壓濾機和第二調控裝置;所述酸浸污泥減量化反應釜上分別設有酸液進料口、第二加料口、第二排氣口和出料口,所述酸液加藥裝置通過液體管道與所述酸浸污泥減量化反應釜的酸液進料口相連;所述酸浸污泥減量化反應釜的出料口通過液體管道與所述第二板框壓濾機的進料口連接;所述第二板框壓濾機的出液口通過液體管道連接所述第二調控裝置的進液口;

        所述第一調控裝置和第二調控裝置結構相同且呈漏斗狀;所述第一調控裝置和第二調控裝置上均設有第一出液口和第二出液口;各所述第一出液口分別位于所述第一調控裝置和第二調控裝置的底部,且各所述第一出液口通過液體管道連接所述硫化反應釜的第一加料口;各所述第二出液口分別位于所述第一調控裝置和第二調控裝置的頂部;

        所述磷酸鐵制備裝置包括抽水裝置和磷酸鐵制備反應釜,所述抽水裝置包括抽水泵和集液桶;所述磷酸鐵制備反應釜上設有第二投加器、溶液出料口、以及兩個進料口;所述第一調控裝置和第二調控裝置的第二出液口分別通過液體管道與所述磷酸鐵制備反應釜的兩個進料口相連。

        2.根據權利要求1所述的一種含亞鐵離子酸性廢水資源回收系統,其特征在于:所述含亞鐵離子酸性廢水資源回收系統還包括廢氣吸收裝置;所述廢氣吸收裝置包括堿液加藥裝置和廢氣吸收裝置主體;所述廢氣吸收裝置主體上分別設有堿液進料口、廢氣進氣口、廢氣排氣口和出料口;所述堿液加藥裝置的出料口通過液體管道與所述廢氣吸收裝置主體的堿液進料口相連;所述硫化反應釜的第一排氣口和所述酸浸污泥減量化反應釜的第二排氣口通過氣體管道與所述廢氣進氣口相連。

        3.根據權利要求2所述的一種含亞鐵離子酸性廢水資源回收系統,其特征在于:所述廢氣吸收裝置主體為垂直放置的環形管道,堿液進料口和廢氣進氣口均位于管道上部,且堿液進料口位于廢氣進氣口下方,廢氣進氣口與廢氣排氣口呈中心對稱設置設于環形管道上。

        4.根據權利要求2所述的一種含亞鐵離子酸性廢水資源回收系統,其特征在于:所述堿液加藥裝置和所述酸液加藥裝置結構相同,與其出料口相連的液體管道上均設有加藥泵;所述酸液加藥裝置和所述堿液加藥裝置上分別設有入水口,通過入水口與自來水管道的出水口相連且連接位置處設有控制閥。

        5.根據權利要求1所述的一種含亞鐵離子酸性廢水資源回收系統,其特征在于:所述硫化反應釜、所述酸浸污泥減量化反應釜和所述磷酸鐵制備反應釜內部均設有攪拌裝置。

        6.根據權利要求1所述的一種含亞鐵離子酸性廢水資源回收系統,其特征在于:所述硫化反應釜的出料口、酸浸污泥減量化反應釜的出料口、第一板框壓濾機的出液口、第二板框壓濾機的出液口、第一調控裝置和第二調控裝置的第一出液口和第二出液口以及磷酸鐵制備反應釜的溶液出料口處均設有化工泵和控制閥。

        7.根據權利要求1所述的一種含亞鐵離子酸性廢水資源回收系統,其特征在于:所述第一板框壓濾機、第二板框壓濾機、第一調控裝置和第二調控裝置固定設于鋼架結構上,且依次對應所述硫化反應裝置、固廢減量化裝置、廢氣吸收裝置和磷酸鐵制備裝置下方位置處。

        8.采用權利要求1-7任一項所述的一種含亞鐵離子酸性廢水資源回收系統進行回收的方法,其特征在于,包括如下具體步驟:

        S1、酸性廢水處理:將酸性廢水通過硫化反應釜上的第一加料口加入硫化反應釜中,采用硫化反應釜內的攪拌裝置攪拌,使酸性廢水混合均勻;

        S2、硫化反應:在密封狀態下,通過硫化反應釜上的第一投加器將硫化鈉粉末狀固體加入硫化反應釜中,重金屬鐵鋅和硫化鈉的摩爾比為1:2-3,采用硫化反應釜內的攪拌裝置攪拌,使離子態的鐵和鋅充分發生硫化反應并形成硫化物沉淀;

        S3、一次固液分離:打開硫化反應釜靠近出料口的液體管道上的控制閥,將步驟S2反應形成的固液混合物通過化工泵動力輸送至第一板框壓濾機,通過第一板框壓濾機實現固液分離;打開第一板框壓濾機靠近出液口的液體管道上的控制閥,將壓濾得到的氯化亞鐵溶液通過化工泵動力輸送至第一調控裝置內;

        S4、酸浸反應:將步驟S3經第一板框壓濾機壓縮后的硫化物固體通過第二加料口加入酸浸污泥減量化反應釜中;在密封狀態下,通過加藥泵將酸液加藥裝置中PH為3-5的鹽酸溶液經液體管道動力輸送至酸液進料口并進入到酸浸污泥減量化反應釜中;采用酸浸污泥減量化反應釜內的攪拌裝置進行攪拌,使得回收亞鐵離子的同時溶出未穩定的重金屬雜離子;

        S5、二次固液分離:打開酸浸污泥減量化反應釜靠近出料口的液體管道上的控制閥,將步驟S4酸浸后的固液混合物通過化工泵動力輸送至第二板框壓濾機進行固液分離;將壓濾得到的固體沉淀物外送處置;打開第二板框壓濾機靠近出液口的液體管道上的控制閥,將分離得到的含氯化亞鐵和重金屬的混合溶液通過化工泵動力輸送至第二調控裝置內;

        S6、取樣檢測:將步驟S5輸送至第二調控裝置內的含氯化亞鐵和重金屬的混合溶液進行取樣檢測,檢測重金屬鋅和鐵離子濃度;若重金屬離子濃度存在超標10%以上,分別打開第一調控裝置和第二調控裝置靠近第一出液口的液體管道上的控制閥,將上述步驟S5分離得到的含氯化亞鐵和重金屬的混合溶液通過化工泵、經由第一加料口重新輸送至硫化反應釜中,再次進行硫化反應,重復上述工藝流程;若存在重金屬含量超標10%以內,通過向第二調控裝置內加水稀釋,實現重金屬離子濃度達標;

        S7、磷酸鐵制備:打開第一調控裝置和第二調控裝置靠近第二出液口的液體管道上的控制閥,將步驟S6檢測達標的含氯化亞鐵和重金屬的混合溶液和步驟S3得到的氯化亞鐵溶液通過化工泵動力輸送至磷酸鐵制備反應釜中;將磷酸鈉粉末狀固體通過第二投加器投放至磷酸鐵制備反應釜中,亞鐵離子和磷酸根的摩爾比為1:1-3;采用磷酸鐵制備反應釜內的攪拌裝置攪拌,使得氯化亞鐵溶液、檢測達標的含氯化亞鐵和重金屬的混合溶液與磷酸鈉充分反應并形成磷酸鐵沉淀;

        S8、磷酸鐵成品:開啟抽水裝置中的抽水泵,將磷酸鐵制備反應釜上層水體抽離至集液桶內;然后打開磷酸鐵制備反應釜底部靠近溶液出料口的液體管道上的控制閥,將步驟S7得到的磷酸鐵沉淀物輸出并最終桶裝成磷酸鐵產品后,送入到磷酸鐵微生物燃料電池系統進行進一步處理。

        9.根據權利要求8所述的一種含亞鐵離子酸性廢水資源回收系統的回收方法,其特征在于:將步驟S2、步驟S4反應過程中產生的硫化氫等有害氣體,通過抽風負壓將其分別從第一排氣口和第二排氣口排出、經氣體管道輸送至廢氣吸收裝置,通過加藥泵將堿液加藥裝置中的堿溶液經液體管道動力輸送至堿液進料口并進入到整個廢氣吸收裝置主體中,使得硫化氫氣體充分被中和溶解。

        10.根據權利要求8所述的一種含亞鐵離子酸性廢水資源回收系統的回收方法,其特征在于:所述第一板框壓濾機和第二板框壓濾機的板框間距均為0.1mm-1mm。

        說明書

        一種含亞鐵離子酸性廢水資源回收系統及方法

        技術領域

        本發明屬于環境工程技術領域,具體涉及一種現代工業中產生的酸性廢水中亞鐵離子資源回收利用工藝系統以及其資源化產品的應用方法。

        背景技術

        第二次工業革命以來,社會經濟顯著發展,而經濟社會的構建越來越離不開鋼材的支撐。無論是不銹鋼還是其他合金材料制成成品之前,都有道工序,稱之為酸洗;利用酸溶液去除鋼鐵表面上的氧化皮和銹蝕物的方法,是清潔金屬表面的一種方法。除此之外,電鍍工藝中也會產生酸性廢液,主要來自于電鍍液呈強酸性,重金屬離子在電場作用下,覆蓋于鐵金屬表面,此過程中會產生大量廢液,改該廢液含金屬離子和氯離子。

        現有技術中酸性廢水產生的重金屬污泥的處理方法,多以高溫焚燒后填埋的方式和絮凝沉淀膜過濾等方式處理,一是成本高,二是容易帶來二次污染的問題;且針對傳統處理工藝,無法有效實現酸性廢水資源的回收利用和污泥減量化、穩定化。

        發明內容

        本發明的目的是提供一種含亞鐵離子酸性廢水資源回收系統及方法,以解決現有技術中酸性廢水產生重金屬污泥的處理方法存在成本高、易帶來二次污染,且無法實現酸性廢水資源的回收利用、污泥減量化和穩定化的問題。

        本發明提供了如下的技術方案:

        一種含亞鐵離子酸性廢水資源回收系統,包括依次設于鋼架結構上的硫化反應裝置、固廢減量化裝置和磷酸鐵制備裝置;所述硫化反應裝置包括硫化反應釜、第一板框壓濾機和第一調控裝置;所述硫化反應釜上分別設有第一投加器、第一加料口、第一排氣口和出料口;所述硫化反應釜的出料口通過管道連接第一板框壓濾機的進料口;所述第一板框壓濾機的出液口通過液體管道連接所述第一調控裝置的進液口;所述固廢減量化裝置包括酸液加藥裝置、酸浸污泥減量化反應釜、第二板框壓濾機和第二調控裝置;所述酸浸污泥減量化反應釜上分別設有酸液進料口、第二加料口、第二排氣口和出料口,所述酸液加藥裝置通過液體管道與所述酸浸污泥減量化反應釜的酸液進料口相連;所述酸浸污泥減量化反應釜的出料口通過液體管道與所述第二板框壓濾機的進料口連接;所述第二板框壓濾機的出液口通過液體管道連接所述第二調控裝置的進液口;所述第一調控裝置和第二調控裝置結構相同且呈漏斗狀;所述第一調控裝置和第二調控裝置上均設有第一出液口和第二出液口;各所述第一出液口分別位于所述第一調控裝置和第二調控裝置的底部,且各所述第一出液口通過液體管道連接所述硫化反應釜的第一加料口;各所述第二出液口分別位于所述第一調控裝置和第二調控裝置的頂部;所述磷酸鐵制備裝置包括抽水裝置和磷酸鐵制備反應釜,所述抽水裝置包括抽水泵和集液桶;所述磷酸鐵制備反應釜上設有第二投加器、溶液出料口、以及兩個進料口;所述第一調控裝置和第二調控裝置的第二出液口分別通過液體管道與所述磷酸鐵制備反應釜的兩個進料口相連。

        進一步的,所述含亞鐵離子酸性廢水資源回收系統還包括廢氣吸收裝置;所述廢氣吸收裝置包括堿液加藥裝置和廢氣吸收裝置主體;所述廢氣吸收裝置主體上分別設有堿液進料口、廢氣進氣口、廢氣排氣口和出料口;所述堿液加藥裝置的出料口通過液體管道與所述廢氣吸收裝置主體的堿液進料口相連;所述硫化反應釜的第一排氣口和所述酸浸污泥減量化反應釜的第二排氣口通過氣體管道與所述廢氣進氣口相連。

        進一步的,所述廢氣吸收裝置主體為垂直放置的環形管道,堿液進料口和廢氣進氣口均位于管道上部,且堿液進料口位于廢氣進氣口下方,廢氣進氣口與廢氣排氣口呈中心對稱設置設于環形管道上。

        進一步的,所述堿液加藥裝置和所述酸液加藥裝置結構相同,與其出料口相連的液體管道上均設有加藥泵;所述酸液加藥裝置和所述堿液加藥裝置上分別設有入水口,通過入水口與自來水管道的出水口相連且連接位置處設有控制閥。

        進一步的,所述硫化反應釜、所述酸浸污泥減量化反應釜和所述磷酸鐵制備反應釜內部均設有攪拌裝置。

        進一步的,所述硫化反應釜的出料口、酸浸污泥減量化反應釜的出料口、第一板框壓濾機的出液口、第二板框壓濾機的出液口、第一調控裝置和第二調控裝置的第一出液口和第二出液口以及磷酸鐵制備反應釜的溶液出料口處均設有化工泵和控制閥。

        進一步的,所述第一板框壓濾機、第二板框壓濾機、第一調控裝置和第二調控裝置固定設于鋼架結構上,且依次對應所述硫化反應裝置、固廢減量化裝置、廢氣吸收裝置和磷酸鐵制備裝置下方位置處。

        一種含亞鐵離子酸性廢水資源回收系統的回收方法,包括如下具體步驟:

        S1、酸性廢水處理:將酸性廢水通過硫化反應釜上的第一加料口加入硫化反應釜中,采用硫化反應釜內的攪拌裝置攪拌,使酸性廢水混合均勻;

        S2、硫化反應:在密封狀態下,通過硫化反應釜上的第一投加器將硫化鈉粉末狀固體加入硫化反應釜中,重金屬鐵鋅和硫化鈉的摩爾比為1:2-3,采用硫化反應釜內的攪拌裝置攪拌,使離子態的鐵和鋅充分發生硫化反應并形成硫化物沉淀;

        S3、一次固液分離:打開硫化反應釜靠近出料口的液體管道上的控制閥,將步驟S2反應形成的固液混合物通過化工泵動力輸送至第一板框壓濾機,通過第一板框壓濾機實現固液分離;打開第一板框壓濾機靠近出液口的液體管道上的控制閥,將壓濾得到的氯化亞鐵溶液通過化工泵動力輸送至第一調控裝置內;

        S4、酸浸反應:將步驟S3經第一板框壓濾機壓縮后的硫化物固體通過第二加料口加入酸浸污泥減量化反應釜中;在密封狀態下,通過加藥泵將酸液加藥裝置中PH為3-5的鹽酸溶液經液體管道動力輸送至酸液進料口并進入到酸浸污泥減量化反應釜中;采用酸浸污泥減量化反應釜內的攪拌裝置進行攪拌,使得回收亞鐵離子的同時溶出未穩定的重金屬雜離子;

        S5、二次固液分離:打開酸浸污泥減量化反應釜靠近出料口的液體管道上的控制閥,將步驟S4酸浸后的固液混合物通過化工泵動力輸送至第二板框壓濾機進行固液分離;將壓濾得到的固體沉淀物外送處置;打開第二板框壓濾機靠近出液口的液體管道上的控制閥,將分離得到的含氯化亞鐵和重金屬的混合溶液通過化工泵動力輸送至第二調控裝置內;

        S6、取樣檢測:將步驟S5輸送至第二調控裝置內的含氯化亞鐵和重金屬的混合溶液進行取樣檢測,檢測重金屬鋅和鐵離子濃度;若重金屬離子濃度存在超標10%以上,分別打開第一調控裝置和第二調控裝置靠近第一出液口的液體管道上的控制閥,將上述步驟S5分離得到的含氯化亞鐵和重金屬的混合溶液通過化工泵、經由第一加料口重新輸送至硫化反應釜中,再次進行硫化反應,重復上述工藝流程;若存在重金屬含量超標10%以內,通過向第二調控裝置內加水稀釋,實現重金屬離子濃度達標;

        S7、磷酸鐵制備:打開第一調控裝置和第二調控裝置靠近第二出液口的液體管道上的控制閥,將步驟S6檢測達標的含氯化亞鐵和重金屬的混合溶液和步驟S3得到的氯化亞鐵溶液通過化工泵動力輸送至磷酸鐵制備反應釜中;將磷酸鈉粉末狀固體通過第二投加器投放至磷酸鐵制備反應釜中,亞鐵離子和磷酸根的摩爾比為1:1-3;采用磷酸鐵制備反應釜內的攪拌裝置攪拌,使得氯化亞鐵溶液、檢測達標的含氯化亞鐵和重金屬的混合溶液與磷酸鈉充分反應并形成磷酸鐵沉淀;

        S8、磷酸鐵成品:開啟抽水裝置中的抽水泵,將磷酸鐵制備反應釜上層水體抽離至集液桶內;然后打開磷酸鐵制備反應釜底部靠近溶液出料口的液體管道上的控制閥,將步驟S7得到的磷酸鐵沉淀物輸出并最終桶裝成磷酸鐵產品后,送入到磷酸鐵微生物燃料電池系統進行進一步處理。

        進一步的,將步驟S2、步驟S4反應過程中產生的硫化氫等有害氣體,通過抽風負壓將其分別從第一排氣口和第二排氣口排出、經氣體管道輸送至廢氣吸收裝置,通過加藥泵將堿液加藥裝置中的堿溶液經液體管道動力輸送至堿液進料口并進入到整個廢氣吸收裝置主體中,使得硫化氫氣體充分被中和溶解。

        進一步的,所述第一板框壓濾機和第二板框壓濾機的板框間距均為0.1mm-1mm。

        本發明的有益效果是:

        1、本發明通過硫化反應裝置發生硫化反應,穩定酸性廢水中的重金屬離子;通過酸浸反應使得固廢減量化;通過氧化還原反應使亞鐵離子資源化,并實現磷酸鐵資源化,以此形成一整套工作系統,降低了成本,實現了資源回收工藝簡易化。

        2、本發明可以根據需要處理的污泥量和酸洗廢液量,能夠保證污染物連續化處理以及生產生活過程中的安全,危廢經過處理可實現穩定化,減量化的要求,并回收酸性廢液中的亞鐵離子,制成磷酸鐵產品,實現了處理量規模化。

        3、本發明通過設置廢氣吸收裝置,能夠將反應形成的硫化氫等有害氣體全部吸收并中和溶解,實現了廢氣“零排放”。

        4、綜上所述,本發明簡化了全流程工藝系統設備,操作簡單,省工省時,大大降低成本的同時,實現了危廢(酸性廢水)沉淀穩定化和固定化處置,提高了氯化亞鐵資源化利用;實現了工藝系統規模化處置含亞鐵離子的酸性廢水;有效實現了全工藝系統中污染物排放量和磷酸鐵質量的可控性。

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