一種鋼材鹽酸酸洗廢水預處理裝置與方法與流程
2023-09-23 05:26:10
本發明涉及廢水處理技術領域，具體涉及一種鋼材鹽酸酸洗廢水預處理裝置與方法。
背景技術：
鋼材酸洗是指在鍍鋅等表面處理前，要使帶鋼具有潔淨並有活性的表面，以保證所生產的鋼材的表面質量，為了獲得這樣的表面，需要對鋼材表面進行酸洗處理以除去表面的氧化鐵皮等雜質。在酸洗過程中，酸清洗劑與金屬表面接觸並與之反應，隨著酸液中氫離子濃度的減小和金屬離子濃度的增加，酸液的酸洗效率也不斷降低，成為需要外排的酸洗廢液。對於普通鋼材，鹽酸的酸洗效果較硫酸更為顯著，並且鹽酸酸洗的剝離作用使基鐵損失較少，因此鹽酸逐漸成為鋼材清洗工藝中的主流清洗劑。
鋼材鹽酸酸洗廢液中含有大量的氫離子和以Fe2+為主的金屬離子，若直接排放將嚴重影響水體和土壤的生態環境，毒害周圍動植物，引起土質鈣化、破壞土層結構；人畜若誤飲酸度較大的水，輕則引發腸胃炎，重則燒傷消化系統；若攝入過多重金屬離子，還會造成人畜金屬中毒，最終對人類健康造成嚴重危害。除此之外，酸洗廢水因其酸度高，對廢水生物處理系統中的生物繁殖也有一定影響，還會危害下水管道和鋼筋混凝土等水工構築物，造成腐蝕、破壞等。同時，鹽酸酸洗廢水酸度高，鐵鹽含量大，若直接排放也是一種資源的浪費。
在中小型企業中，鹽酸酸洗廢水傳統的處理方式是外運委託處理和加鹼中和處理。其中加鹼中和處理使用電石渣或石灰消化產物與酸洗廢液中的酸、金屬離子反應，產生Fe(OH)2沉澱，固液分離後將兩者分別處理。該工藝包括中和、絮凝、沉澱、過濾等過程，處理效果一般，需要投加大量鹼和絮凝劑，存在流程冗長、出水水質達標不穩定、佔地面積大等問題，產生的大量泥渣脫水困難，因此在實踐應用過程中逐漸被淘汰。而大型企業一般採用高溫焙燒法，其優勢在於再生酸和鐵鹽的回收率高，但是投資巨大，設備要求高，操作條件嚴格，運行和維護成本也高，這對該工藝的大規模推廣有所限制。
技術實現要素：
本發明要解決的技術問題是：為了解決上述鋼材鹽酸酸洗廢水處理中的難題，本發明提供一種鋼材鹽酸酸洗廢水預處理裝置與方法。
本發明解決其技術問題所採用的技術方案是：一種鋼材鹽酸酸洗廢水預處理裝置，包括旋轉式太陽能熱水器、負壓蒸發池、冷凝池、氣體吸收池、氧化沉澱池和多層濾塔。
所述的旋轉式太陽能熱水器包括底座、熱水管、熱水器進水管、熱水器出水管和水泵，熱水器進水管和水泵連通。
所述的負壓蒸發池包括負壓蒸發池進水管、負壓蒸發池出水管、熱交換器、壓力調控裝置和負壓蒸發池出氣管，所述的負壓蒸發池進水管和負壓蒸發池出水管上設有開關閥門；熱交換器設有熱交換器進水管和熱交換器出水管。熱交換器出水管與旋轉式太陽能熱水器的水泵連通，熱交換器進水管與熱水器出水管連通。
所述的負壓蒸發池出氣管連接冷凝池的蒸汽入口。
所述的冷凝池包括蒸汽入口、鹽酸接收池、冷卻液入口、冷卻液出口、蒸汽出口。
所述的氣體吸收池設有氣體吸收池進氣管，氣體吸收池進氣管與冷凝池的蒸汽出口連通，氣體吸收池設有氣體吸收池上蓋，氣體吸收池上蓋設計成圓錐形結構，圓錐形結構頂端設有氣體吸收池集氣管，氣體吸收池內盛放有鹽酸氣體吸收劑。
所述的負壓蒸發池出水管連接氧化沉澱池進水管。
所述的氧化沉澱池包括混合區和沉澱區，混合區底部設置有曝氣盤，所述的曝氣盤的上方設有氧化沉澱池布水支管，所述的氧化沉澱池布水支管連接氧化沉澱池進水管，所述的曝氣盤通過曝氣管連接有氧化沉澱池外的鼓風機，所述沉澱區內設有擋板，該擋板與沉澱池的內壁形成作為廢水進入沉澱區的廢水流道，沉澱區的出口處設有氧化沉澱池三相分離器，沉澱區的出口上部設有氧化沉澱池溢水堰，沉澱區底部設計成錐形結構，在沉澱區底部設置有沉澱物排放閥。氧化沉澱池溢水堰連接氧化沉澱池出水管。
所述多層濾塔包括頂蓋、多層濾塔進水管、多層濾塔布水管、濾料、濾料支撐架、進風口和多層濾塔出水管；多層濾塔採用多層設置，最頂部設有頂蓋，頂蓋與塔體之間留有出風口；濾塔的頂蓋下面設有多層濾塔進水管，多層濾塔進水管的一端連接氧化沉澱池出水管，多層濾塔進水管的另一端連接多層濾塔布水管；多層濾塔布水管安置在最上面一層的濾料上部；濾料放置在濾料支撐架上，從上層到下層，濾料的粒徑逐漸變小；濾料支撐架設計成倒梯形抽屜式，便於觀察和更換濾料，當該層濾料堵塞嚴重，濾速很低時，只需把該層濾料抽出更換即可；多層濾塔的底部設有進風口和多層濾塔出水管。
多層濾塔出水管的出水進入廢水深度處理系統。
採用上述鋼材鹽酸酸洗廢水預處理裝置進行廢水處理的方法，具有如下步驟：
①鋼材鹽酸酸洗廢水通過負壓蒸發池進水管進入負壓蒸發池，來自太陽能熱水器的熱水在熱交換器中與廢水進行熱交換，廢水被加熱，壓力調控裝置調節負壓蒸發池的真空度，真空度的提高可以大幅度降低廢水的反應溫度，使廢水在相對較低的溫度下沸騰，加快HCl的擴散速率，減少蒸發時間。廢水中的HCl從廢水中蒸發出去，通過負壓蒸發池出氣管進入冷凝池；蒸發後的廢水通過負壓蒸發池出水管進入氧化沉澱池進水管。旋轉式太陽能熱水器根據太陽的位置調整方向，保證最大限度接收太陽的熱能。
②蒸汽通過蒸汽入口進入冷凝池，冷卻液由冷卻液入口進入冷凝池，蒸汽與冷卻液接觸，蒸汽中的熱量被冷卻液吸收帶走，HCl氣體變成鹽酸液體，在重力的作用下落入鹽酸接收池，鹽酸接收池中的鹽酸回收再利用；吸收熱量後的冷卻液由冷卻液出口流出，冷卻後的蒸汽由蒸汽出口和氣體吸收池進氣管進入氣體吸收池，氣體吸收池內的鹽酸氣體吸收劑進一步吸收氣體中的HCl成分，氣體吸收池頂端的集氣管把吸收處理後的氣體收集排放。
③蒸發後的廢水通過氧化沉澱池進水管以及氧化沉澱池布水支管進入氧化沉澱池的中下部；位於氧化沉澱池布水支管下方的曝氣盤產生大量細小氣泡，把廢水中的Fe2+氧化成Fe3+，生成Fe2O3，氧化反應後的廢水進入沉澱區的廢水流道，氧化沉澱池三相分離器實現固液分離；Fe2O3在重力的作用下下沉到沉澱區的下部，通過底部的沉澱物排放閥排出；廢水通過氧化沉澱池溢水堰和氧化沉澱池出水管進入多層濾塔進水管。
④廢水通過多層濾塔進水管和多層濾塔布水管進入多層濾塔，空氣與廢水在濾料中交匯，濾料對廢水進行過濾，同時發生生化反應，多層濾塔處理後的水進入多層濾塔出水管，多層濾塔出水管的出水進入廢水深度處理系統進行進一步的處理。
⑤氧化沉澱池排出的Fe2O3脫水、乾燥後回收利用。
本發明的有益效果是：因地制宜，基建投資少，維護方便，能耗較低，對鋼材鹽酸酸洗廢水具有比較好的處理深度效果，能夠實現汙水資源化，對汙水進行綜合利用。
附圖說明
下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。
圖1是本發明實施例負壓蒸發池的結構示意圖。
圖1中：1.負壓蒸發池，1-1.負壓蒸發池進水管，1-2.負壓蒸發池出水管，1-3.熱交換器，1-4.壓力調控裝置，1-5.負壓蒸發池出氣管，1-6.熱交換器進水管，1-7.熱交換器出水管。
圖2是本發明實施例冷凝池的結構示意圖。
圖2中：2.冷凝池，2-1.蒸汽入口，2-2.蒸汽出口，2-3.鹽酸接收池，2-4.冷卻液入口，2-5.冷卻液出口。
圖3是本發明實施例氣體吸收池的結構示意圖。
圖3中：3.氣體吸收池，3-1.氣體吸收池進氣管，3-2.氣體吸收池上蓋，3-3.氣體吸收池集氣管，3-4.鹽酸氣體吸收劑。
圖4是本發明實施例氧化沉澱池的結構示意圖。
圖4中：4.氧化沉澱池，4-1.混合區，4-2.沉澱區，4-3.曝氣盤，4-4.氧化沉澱池布水支管，4-5.氧化沉澱池進水管，4-6.鼓風機，4-7.擋板，4-8.氧化沉澱池三相分離器，4-9.氧化沉澱池溢水堰，4-10.沉澱物排放閥。
圖5是本發明實施例多層濾塔的結構示意圖。
圖5中：5.多層濾塔，5-1.頂蓋，5-2.多層濾塔進水管，5-3.多層濾塔布水管，5-4.濾料，5-5.濾料支撐架，5-6.進風口，5-7.多層濾塔出水管。
圖6是本發明實施例的工藝流程圖。
具體實施方式
現在結合附圖對本發明作進一步詳細的說明。這些附圖均為簡化的示意圖，僅以示意方式說明本發明的基本結構，因此其僅顯示與本發明有關的構成。
實施例
如圖1～圖6所示，本發明一種鋼材鹽酸酸洗廢水預處理裝置，包括旋轉式太陽能熱水器、負壓蒸發池1、冷凝池2、氣體吸收池3、氧化沉澱池4和多層濾塔5。
所述的旋轉式太陽能熱水器包括底座、熱水管、熱水器進水管、熱水器出水管和水泵，熱水器進水管和水泵連通。
所述的負壓蒸發池1包括負壓蒸發池進水管1-1、負壓蒸發池出水管1-2、熱交換器1-3、壓力調控裝置1-4、負壓蒸發池出氣管1-5，所述的負壓蒸發池進水管1-1、負壓蒸發池出水管1-2上設有開關閥門；熱交換器1-3設有熱交換器進水管1-6和熱交換器出水管1-7。熱交換器出水管1-7與旋轉式太陽能熱水器的水泵連通，熱交換器進水管1-6與熱水器出水管連通。
所述的負壓蒸發池出氣管1-5連接蒸汽入口2-1。
所述的冷凝池2包括蒸汽入口2-1、蒸汽出口2-2、鹽酸接收池2-3、冷卻液入口2-4、冷卻液出口2-5。
所述的氣體吸收池3設有氣體吸收池進氣管3-1，氣體吸收池設有氣體吸收池上蓋3-2，氣體吸收池上蓋設計成圓錐形結構，圓錐形結構頂端設有氣體吸收池集氣管3-3，氣體吸收池內盛放有鹽酸氣體吸收劑3-4。
所述的負壓蒸發池出水管1-2連接氧化沉澱池進水管。
所述的氧化沉澱池4包括混合區4-1和沉澱區4-2，混合區底部設置有曝氣盤4-3，所述的曝氣盤的上方設有氧化沉澱池布水支管4-4，所述的氧化沉澱池布水支管4-4連接氧化沉澱池進水管4-5，所述的曝氣盤4-3通過曝氣管連接有氧化沉澱池外的鼓風機4-6，所述沉澱區內設有擋板4-7，該擋板與沉澱池的內壁形成作為廢水進入沉澱區的廢水流道，沉澱區的出口處設有氧化沉澱池三相分離器4-8，沉澱區的出口上部設有氧化沉澱池溢水堰4-9，沉澱區底部設計成錐形結構，在沉澱區底部設置有沉澱物排放閥4-10。氧化沉澱池溢水堰4-9連接氧化沉澱池出水管。
多層濾塔5包括頂蓋5-1、多層濾塔進水管5-2、多層濾塔布水管5-3、濾料5-4、濾料支撐架5-5、進風口5-6和多層濾塔出水管5-7；多層濾塔5採用多層設置，最頂部設有頂蓋5-1，頂蓋5-1與塔體之間留有出風口；濾塔的頂蓋5-1下面設有多層濾塔進水管5-2，多層濾塔進水管5-2連接多層濾塔布水管5-3；多層濾塔布水管5-3安置在最上面一層的濾料上部；濾料5-4放置在濾料支撐架5-5上，從上層到下層濾料的粒徑逐漸變小；濾料支撐架設計成倒梯形抽屜式，一方面加強通風，避免產生臭氣，另一方面便於觀察和更換濾料，當該層濾料堵塞嚴重，濾速很低時，只需把該層濾料抽出更換即可；多層濾塔的底部設有進風口5-6和多層濾塔出水管5-7。
多層濾塔出水管的出水進入廢水深度處理系統。
採用上述鋼材鹽酸酸洗廢水預處理裝置進行廢水處理的方法，具有如下步驟：
①鋼材鹽酸酸洗廢水通過負壓蒸發池進水管1-1進入負壓蒸發池，來自太陽能熱水器的熱水在熱交換器1-3中與廢水進行熱交換，廢水被加熱，壓力調控裝置1-4調節負壓蒸發池的真空度，真空度的提高可以大幅度降低廢水的反應溫度，使廢水在相對較低的溫度下沸騰，加快HCl的擴散速率，減少蒸發時間。廢水中的HCl從廢水中蒸發出去，通過負壓蒸發池出氣管1-5進入冷凝池2；蒸發後的廢水通過負壓蒸發池出水管1-2進入氧化沉澱池進水管4-5。。旋轉式太陽能熱水器根據太陽的位置調整方向，保證最大限度接收太陽的熱能。
②HCl蒸汽通過蒸汽入口2-1進入冷凝池2，冷卻液由冷卻液入口2-4進入冷凝池，蒸汽與冷卻液接觸，蒸汽中的熱量被冷卻液吸收帶走，HCl氣體變成鹽酸液體，在重力的作用下落入鹽酸接收池2-3，鹽酸接收池中的鹽酸回收再利用；吸收熱量後的冷卻液由冷卻液出口2-5流出，冷卻後的蒸汽由蒸汽出口2-2和氣體吸收池進氣管3-1進入氣體吸收池3，氣體吸收池3內的鹽酸氣體吸收劑3-4吸收氣體中的HCl成分，氣體吸收池集氣管3-3把吸收處理後的氣體收集排放。
③蒸發後的廢水通過氧化沉澱池進水管4-5以及氧化沉澱池布水支管4-4進入氧化沉澱池的中下部；位於氧化沉澱池布水支管4-4下方的曝氣盤4-3產生大量細小氣泡，把廢水中的Fe2+氧化成Fe3+，生成Fe2O3，氧化反應後的廢水進入沉澱區的廢水流道，氧化沉澱池三相分離器4-8實現固液分離；Fe2O3在重力的作用下下沉到氧化沉澱池的沉澱區的下部，通過底部的沉澱物排放閥4-10排出；廢水通過氧化沉澱池溢水堰4-9和氧化沉澱池出水管進入多層濾塔進水管。
④廢水通過多層濾塔進水管5-2和多層濾塔布水管5-3進入多層濾塔，空氣與廢水在濾料5-4中交匯，濾料對廢水進行過濾，同時發生生化反應，多層濾塔處理後的水進入多層濾塔出水管5-7，多層濾塔出水管的出水進入廢水深度處理系統進行進一步的處理。
⑤氧化沉澱池排出的Fe2O3脫水、乾燥後回收利用。
以上述依據本發明的理想實施例為啟示，通過上述的說明內容，相關工作人員完全可以在不偏離本項發明技術思想的範圍內進行多樣的變更以及修改。本項發明的技術性範圍並不局限於說明書上的內容，必須要根據權利要求範圍來確定其技術性範圍。