申请日2016.07.26
公开(公告)日2017.04.19
IPC分类号C02F9/10; C01G49/10; C02F103/16
摘要
本实用新型公开了一种盐酸酸洗废水处理系统，包括预处理模块、异压蒸馏模块、结晶分离模块和氯氧化铁模块，酸洗废水处理时首先经过砂滤器预处理，再经异压蒸馏浓缩，然后结晶分离，最后经液氯氧化处理得到资源化成品FeCl3溶液。本实用新型中的高压换热器可以利用工业企业尾气余热，大幅度降低热成本，克服了现有酸洗废水处理技术成本高的问题;通过梯度结晶分离出亚铁盐，提高亚铁盐纯度，再溶解并经氯氧化得到经济价值高的工业用三氯化铁溶液，克服处理后的产品使用价值低的问题。
权利要求书
1.一种盐酸酸洗废水处理系统，其特征在于:预处理模块、异压蒸馏模块、结晶分离模块和氯氧化铁模块;
所述预处理模块包括砂滤器(A)及其附属的管道配件;所述砂滤器(A)连接有进水管(1)和带有流量控制阀(201)的出水管(2);
通过砂滤器(A)的进水管(1)向砂滤器(A)注入盐酸酸洗废水;经过砂滤器(A)的过滤的酸洗废水流入负压蒸发器(B);
所述异压蒸馏模块包括负压蒸发器(B)、高压换热器(C)、冷凝器(D)及其附属的管道配件、阀门和泵;
所述负压蒸发器(B)连接有砂滤器出水管(2)、管道(4)、管道(9)和管道(10);
所述管道(10)连通负压蒸发器(B)与冷凝器(D);负压蒸发器(B)中的气体经管道(10)进入冷凝器(D)中;所述冷凝器(D)包括排气管道和排水管道;所述冷凝器(D)的排气管道安装有真空泵(11);所述冷凝器(D)的排水管道排出冷凝的酸液;
所述管道(4)和管道(9)连通负压蒸发器(B)与高压换热器(C);在安装在管道(4)上的增压循环泵(401)的作用下，负压蒸发器(B)中的液体流入高压换热器(C)，并通过管道(9)回流到高压换热器(C);所述管道(9)上安装有液流稳压阀(901);
所述高压换热器(C)中安装有换热盘管(8);厂区热废气通入所述换热盘管(8)，与高压换热器(C)中的液体发生热交换后排放;
所述结晶分离模块包括冷凝离心器(E);所述冷凝离心器(E)包括结晶釜和自动出料离心机;所述高压换热器(C)底部的管道阀门(6)，排出的液体进入结晶釜冷却结晶后，进入自动出料离心机离心分离;
所述自动出料离心机分离出的废液回流自所述砂滤器(A)中;
所述自动出料离心机分离出的固体被送入氯氧化器(F)中;
所述氯氧化铁模块包括氯氧化器(F)及其附属的管道配件;所述氯氧化器(F)连接有：用于通入自来水的管道(14)、用于通入氯气的管道(15)和排水管道(16)。
2.根据权利要求1所述的一种盐酸酸洗废水处理系统，其特征在于，所述砂滤器为石英砂过滤器，壳体材质选用玻璃钢。
3.根据权利要求1所述的一种盐酸酸洗废水处理系统，其特征 在于，所述异压蒸馏为料液经增压循环泵(401)进入高压换热器(C)，经液流稳压阀(901)泄压后进入负压蒸发器(B)，通过阀件以达到两侧压力的差异组成的蒸发模块。
4.根据权利要求1所述的一种盐酸酸洗废水处理系统，其特征在于，所述冷却结晶器为结晶釡、自动出料离心机集成化组成。
5.根据权利要求1所述的一种盐酸酸洗废水处理系统，其特征在于，传送带外加套筒。
说明书
一种盐酸酸洗废水处理系统
技术领域
本实用新型属于污水处理领域，具体涉及一种盐酸酸洗废水处理系统。
背景技术
在钢铁加工行业，常需用盐酸对钢铁件表面进行清洗，以除去表面的氧化物。在酸洗过程中，盐酸不断被消耗，同时酸液中的二价铁离子也在不断增加，直至该盐酸洗液不再对钢材具有清洗作用，此时产生的洗涤废液即为盐酸酸洗废液。盐酸酸洗废液中一般含氯化亚铁10～20%，氯化氢3～10%，除锈剂3%，具有严重的腐蚀性。钢材镀锌行业，生产一吨镀锌钢材可产生盐酸酸洗废液约45～65kg，据有关部门统计，仅重点钢铁企业每年产出的酸洗废液量就有一亿多吨。
对于这类酸洗废液的处理，目前国内普遍采用两种方法来处理：一是焙烧法，二是中和法。焙烧法均采用加热蒸发、喷雾燃烧的方式，其工艺是对酸洗废液进行直接加热回收盐酸和氧化铁，少数大型钢铁联合企业采用鲁奇法和鲁特纳法;该处理工艺过于复杂，前期投入过于巨大，运行成本高、运行维护费用高、设备损坏严重、成本回收期限长，一般中小企业难以承受。而中和法不仅需要投入一定的资金及配备一套中和装置，还要经常性地购入碱性化工原料对酸洗废液进行中和处理，达到规定的pH值才能排放，并要处理大量无用的废渣，这种方法虽然解决了环保问题，但很不经济。目前国内的中小企业大都采用石灰中和法，使酸洗废液中和后达标排放，但此法需消耗大量的石灰，并产生大量的含水率99%的泥渣需干化处理，该方法处理设施投资和处理成本也都较高，且酸洗废液中的有用资源未能回收利用。
我国在二十世纪九十年代末期开始，有人提出蒸发结晶法回收稀盐酸和氯化亚铁晶体的工艺方法，此工艺也引起了国内外相关行业的普遍关注，国内有多家大专院校、研究所、行业从业人员申请过多项国家专利。现有的关于酸洗废液回收技术中，其提供的酸洗废液回收处理装置，通过对废酸液加热蒸发、冷凝器冷凝，形成能够返回车间重新使用的稀酸液;通过蒸发浓缩、冷却浓缩液而析出 固体结晶;从而能够实现废酸液的零排放。该技术在一定程度上解决了酸洗废液回收处理装置蒸发效率不高、设备防腐性差、操作运转费用高的问题，但其不足之处在于：该技术的生蒸汽利用率较低，回收处理周期较长，酸液的回收利用率较低。
现有技术中，将盐酸酸洗废液在真空状态下加热，使溶液中可挥发性的氯化氢和水一起蒸发，通过气体冷凝单元的冷凝，形成能够重新使用的洁净盐酸;溶液中不可挥发的金属盐的浓度不断增加，形成金属盐的过饱和溶液，然后通过冷却结晶单元冷却，使一部分金属盐以含水结晶物析出，达到溶液中溶质和溶剂分离的目的。该申请案在基本解决了酸洗废液回收处理装置设备防腐性差、蒸汽利用率较低的问题，但其不足之处在于：即使提高了蒸汽利用效率，运行成本仍然偏高，而且酸洗废水中的除锈剂未考虑去除，固体结晶体的纯度不高。
现有技术还存在一种方法，该方法通入氯气，将废液中的二价铁氧化为三价铁，按照国准进行化验合格即得液体氯化铁。该申请案在能耗低，不产生二次污染，生产成本低，但其不足之处在于：原废酸液中含有的除锈剂等未去除，除锈剂含有的有机表面活性剂不参与反应，影响液体氯化铁的品质。
实用新型内容
本实用新型的目的是主要是针对现有酸洗废水处理技术成本高、处理后的产品使用价值低的问题，提供一种酸洗废水处理系统。利用异压蒸馏系统，利用厂区废气余热，不再外加热源，大幅降低运行成本;该处理系统根据各盐溶解度不同，可以控制蒸发量与进料量的比例(即控制蒸发量与进料量的比例，不使溶液到饱和点，这样冷却结晶的晶体纯度高，而杂质由于高溶解度仍然存在于浓缩液中)梯度结晶分离出亚铁盐，提高亚铁盐纯度，再溶解并经氯氧化得到经济价值高的工业用三氯化铁溶液，其液体氯化铁品质高。
为实现本实用新型目的而采用的技术方案是这样的，一种盐酸酸洗废水处理系统，其特征在于:预处理模块、异压蒸馏模块、结晶分离模块和氯氧化铁模块。
所述预处理模块包括砂滤器A及其附属的管道配件。所述砂滤器A连接有进水管和带有流量控制阀的出水管。通过砂滤器A的进 水管向砂滤器A注入盐酸酸洗废水。经过砂滤器A的过滤的酸洗废水流入负压蒸发器B。
所述异压蒸馏模块包括负压蒸发器B、高压换热器C、冷凝器及其附属的管道配件、阀门和泵。
所述负压蒸发器B连接有砂滤器出水管、管道、管道和管道。
所述管道连通负压蒸发器B与冷凝器D。负压蒸发器B中的气体经管道进入冷凝器D中。所述冷凝器D包括排气管道和排水管道。所述冷凝器D的排气管道安装有真空泵。所述冷凝器D的排水管道排出冷凝的酸液。
所述管道和管道连通负压蒸发器B与高压换热器C。在安装在管道上的增压循环泵的作用下，负压蒸发器B中的液体流入高压换热器C，并通过管道回流到高压换热器C。所述管道上安装有液流稳压阀。
所述高压换热器C中安装有换热盘管。厂区热废气通入所述换热盘管，与高压换热器C中的液体发生热交换后排放。
所述结晶分离模块包括冷凝离心器E。所述冷凝离心器E包括结晶釜和自动出料离心机。所述高压换热器C底部的管道阀门，排出的液体进入结晶釜冷却结晶后，进入自动出料离心机离心分离。
所述自动出料离心机分离出的废液回流自所述砂滤器A中。所述自动出料离心机分离出的固体被送入氯氧化器F中。
所述氯氧化铁模块包括氯氧化器F及其附属的管道配件。所述氯氧化器F连接有：用于通入自来水的管道、用于通入氯气的管道和排水管道。
进一步，所述砂滤器为石英砂过滤器，壳体材质选用玻璃钢。
进一步，所述异压蒸馏为料液经增压循环泵进入高压换热器C，经液流稳压阀泄压后进入负压蒸发器B，通过阀件以达到两侧压力的差异组成的蒸发模块。
进一步，所述冷却结晶器为结晶釡、自动出料离心机集成化组成。
进一步，所述传送带外加套筒。
值得说明的是，处理酸洗废水，废水加热是能耗最高的部分，本实用新型考虑利用厂区大量低热效的锌锅余热。若直接采用锌锅 尾气余热作为热源，因为气体传热系数小，需要的换热器换热面积极大，一次性投资大，经济效益很难保证。而本实用新型的余热尾气通过加压，大幅减少换热器的换热面积，减少投资成本，使利用锌锅尾气余热作为热源变得有经济价值。
和常规的蒸发结晶法相比，本系统采用梯度结晶法几乎不含常规结晶法所带有锌盐、除锈剂、三价铁盐等杂质。由于固体亚铁盐成品标准很高(详见表1)，本工艺难以达到;且亚铁盐利用途径没有三价铁盐高，保存比较困难。故本系统将其结晶溶解后加液氯氧化为三氯化铁溶液，能达到工业要求(详见表2)，便于资源化利用后出售。
表1：《工业氯化亚铁(HG/T 4200-2011)》
GB/T 1621-2008
表2：《工业氯化铁(GB/T 1621-2008)》
HG/T 4200-2011
本实用新型的有益效果是：本酸洗废水处理系统实现废水零排放，工程酸与金属盐回收率高于80%;采用异压蒸馏工艺技术，可以使物料沸点降低，从而降低设备腐蚀程度，有效地延长设备的使用寿命，降低处理运行费用;由于工作温度降低使得设备在选取材质方面有很多有利条件和广泛可能性，以降低投资;处理过程负压操作，氯化氢外泄减少，操作环境大为改善;回收的再生酸纯度高;产品氯化铁溶液具有广泛的用途，经济价值高。
