本發(fā)明屬于污水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種鋼鐵行業(yè)鹽酸廢液的處理回收方法及其系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

鋼鐵工業(yè)中的軋鋼、金屬制品等都需要酸洗去除鋼鐵表面的氧化鐵皮和其他雜物，一般采用鹽酸酸洗。酸洗后到漂洗槽用水洗掉鋼材表面的殘留酸。酸洗槽中酸液的鐵離子濃度達(dá)到控制值后，排出廢酸液，置換新?lián)Q酸液。因此酸洗過程有氯化氫廢氣的排放、酸性廢水的排放，以及大量的廢酸排放。廢酸液中鐵離子質(zhì)量濃度在120g/L左右，氯化氫質(zhì)量分?jǐn)?shù)<10%。由于酸性廢液具有嚴(yán)重的腐蝕性，因此已被列入《國家危險廢物名錄》。如果對該酸性廢液不進(jìn)行處理，排入下水道或者直接外排到附近受納水體，殘酸會腐蝕水泥和混凝土及周邊土地，并破壞水體中的碳酸鈣平衡，而使水中動物死亡，有害于農(nóng)作物，該類廢液直接排放不僅嚴(yán)重污染周邊環(huán)境，違反國家《環(huán)境保護(hù)法》，而且造成極大浪費(fèi)。

目前國內(nèi)外金屬加工行業(yè)針對鹽酸廢液的處理方法主要有酸堿中和法、鹽酸再生法，蒸發(fā)結(jié)晶法。

酸堿中和法：一般采用石灰、電石渣或燒堿對其進(jìn)行中和處理，使PH值達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn)后排放。其缺點(diǎn)是中和藥劑成本高，費(fèi)用大，廢酸處理量受到限制，而且酸洗廢液中的HCL、FeCl₂等資源沒有得到有效利用。處理過程中生成的氣體擴(kuò)散，引起二次污染；污泥量大，剩下的鹽類殘?jiān)幚砝щy。

鹽酸再生法：鹽酸再生法均采用加熱蒸發(fā)、噴霧燃燒的方式，目前國內(nèi)的鹽酸再生裝置都是引進(jìn)的，其工藝是對廢酸液進(jìn)行直接加熱回收鹽酸和氧化鐵，少數(shù)大型鋼鐵聯(lián)合企業(yè)采用魯奇法=法。該處理工藝一次性投資大、運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用高、設(shè)備損壞嚴(yán)重，一般中小企業(yè)難以承受。

蒸發(fā)結(jié)晶法：根據(jù)氯化氫易于揮發(fā)和易溶于水的特性，以及氯化亞鐵在鹽酸溶液中溶解度的規(guī)律，采用蒸汽間接加熱、負(fù)壓蒸發(fā)濃縮工藝，蒸發(fā)產(chǎn)生的氣體經(jīng)冷凝器冷凝成為稀鹽酸，返回酸洗車間再次使用；廢酸液經(jīng)蒸發(fā)濃縮使氯化亞鐵達(dá)到一定濃度后，冷卻濃縮液使氯化亞鐵以結(jié)晶的形式析出，再經(jīng)離心分離獲取氯化亞鐵的晶體。該處理工藝投資大、運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用高、設(shè)備能耗高，且間歇式操作。

在這種前提下，以膜技術(shù)為依托，開發(fā)研制成功了廢酸回用設(shè)備，它具有易于實(shí)現(xiàn)工藝改造、投資回報率高、易于操作、易于維護(hù)、運(yùn)行費(fèi)用低、自動化程度高等特點(diǎn)。廢酸回用設(shè)備能處理廢酸回用，變害為寶，為企業(yè)解決環(huán)保問題的同時還帶來不菲的經(jīng)濟(jì)效益，使用領(lǐng)域與前景十分可觀，具有巨大的投資回報價值。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的問題，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于提供一種節(jié)能、環(huán)保且在鋼鐵工業(yè)鹽酸廢液處理技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)鋼材酸洗過程中零污染，完全符合環(huán)保要求的鋼材鹽酸廢液處理及回收的方法及其系統(tǒng)。

本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述目的所采用的技術(shù)方案是：一種鋼鐵行業(yè)鹽酸酸洗廢液的處理回收系統(tǒng)，包括一級過濾單元、反應(yīng)單元和二級過濾單元，廢酸液入口通過管路經(jīng)水泵和閥門連接至一級過濾單元上部的過濾器入口，一級過濾單元底部的過濾器出口通過管路連接至反應(yīng)單元上部入口，由于鹽酸具有揮發(fā)性，所以所述反應(yīng)單元上部為密封式結(jié)構(gòu)，并與置于反應(yīng)單元頂部管路的間隙上設(shè)置有密封膠墊，反應(yīng)單元底部的反應(yīng)液出口通過管路經(jīng)水泵和閥門連接至二級過濾單元上部的過濾器入口，二級過濾單元底部的過濾器出口通過管路經(jīng)閥門連接至循環(huán)回用口，所述系統(tǒng)還包括雙極膜電滲析設(shè)備，所述雙極膜電滲析設(shè)備包括堿液循環(huán)箱、鹽液循環(huán)箱、酸液循環(huán)箱和極水循環(huán)箱，所述循環(huán)回用口通過管路連接至鹽液循環(huán)箱的入口，所述酸液循環(huán)箱上設(shè)置有密封蓋，所述堿液循環(huán)箱的出口通過管路連接至反應(yīng)單元上部入口，所述反應(yīng)單元腔內(nèi)底部還設(shè)置有均勻排列的曝氣頭，所述曝氣頭通過管路連接至反應(yīng)單元底部的進(jìn)氣口，所述進(jìn)氣口上還設(shè)置有鼓風(fēng)機(jī)，所述酸液循環(huán)箱的出口連接至酸洗生產(chǎn)線，所述酸洗生產(chǎn)線的排液口連接廢酸液入口。

進(jìn)一步的，系統(tǒng)還包括控制模塊，所述在閥門管路前還設(shè)置有PH值檢測儀，PH值檢測儀與控制模塊電連接，所述PH值檢測儀通過管路經(jīng)由閥門連接至排放口，所述閥門和閥門均為電控閥門并與控制模塊電連接。

進(jìn)一步的，所述一級過濾單元和二級過濾單元均為袋式過濾器。

進(jìn)一步的，本申請還提供一種應(yīng)用上述系統(tǒng)用于鋼鐵行業(yè)鹽酸酸洗廢液的處理回收方法，所述方法包括如下步驟：

步驟一、將指定濃度的NaCl溶液置于雙極膜電滲析設(shè)備的鹽室循環(huán)水槽中，啟動雙極膜電滲析設(shè)備，酸液循環(huán)槽進(jìn)行閉路循環(huán)10-15分鐘，產(chǎn)生的HCl溶液濃度也在不斷上升，當(dāng)HCl溶液濃度達(dá)到5%質(zhì)量比時，通過旁路引至生產(chǎn)線酸洗生產(chǎn)線，堿液循環(huán)箱不斷進(jìn)行閉路循環(huán)，產(chǎn)生的NaOH溶液濃度也在不斷上升，當(dāng)NaOH濃度達(dá)到4%質(zhì)量比時，雙極膜電滲析設(shè)備停止工作；

步驟二、所述廢酸液從酸洗生產(chǎn)線排放，進(jìn)入廢酸液入口，通過管路經(jīng)水泵和閥門連接進(jìn)入一級過濾單元，袋式過濾器將混合溶液進(jìn)行過濾，去除大顆粒雜質(zhì)和浮油；

步驟三、將步驟二得到的濾液經(jīng)一級過濾單元底部的出口通過管路進(jìn)入反應(yīng)單元，將雙極膜電滲析設(shè)備的堿液循環(huán)箱內(nèi)產(chǎn)生的NaOH，通過管道加入反應(yīng)單元；

步驟四、啟動鼓風(fēng)機(jī)，將空氣通過曝氣頭由下至上輸入至反應(yīng)單元，使NaOH溶液與鹽酸酸洗廢液在反應(yīng)單元內(nèi)均勻充分的混合，并不斷向混合溶液中曝氣；

步驟五、將步驟三得到的混合溶液通入二級過濾單元內(nèi)，袋式過濾器將混合溶液進(jìn)行過濾，將上清液和沉淀物進(jìn)行固液分離，固體為Fe(OH)₃經(jīng)晾干后回收；

步驟六、步驟五中的的上清液流經(jīng)PH值檢測儀，當(dāng)上清液PH≥8時，控制模塊控制下，開啟閥門，上清液通過循環(huán)回用口進(jìn)入鹽液循環(huán)箱，當(dāng)上清液6<PH<8時，控制模塊控制下，開啟閥門，上清液通過排放口進(jìn)入市政排水。

對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果是：雙極膜電滲析系統(tǒng)制得的鹽酸能夠返回酸洗生產(chǎn)線；產(chǎn)生的堿液用于處理鹽酸廢液的Fe²⁺并替換出鹽酸廢液中的氯離子回用到雙極膜電滲析系統(tǒng)重新制酸制堿；該技術(shù)能處理鋼鐵行業(yè)鹽酸廢液，使Fe²⁺全部以Fe（OH)₃固體形式沉淀排出；替換出95％以上的鹽酸根；從而能夠?qū)崿F(xiàn)廢酸液的零排放。

本法具有電流效率高、能連續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)、操作簡單、治理過程不需加新酸或堿、裝置中的設(shè)備、管線、閥門等均采用防腐材料與技術(shù)。裝置防腐耐用使用壽命長，無泄漏，布置緊湊，占地面積少，操作運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用低的諸多優(yōu)點(diǎn)，具體還包括如下特點(diǎn)： 1）流程簡潔、節(jié)能，操作方便，占地面積?。?2）系統(tǒng)消耗少，運(yùn)行費(fèi)用相對較低；3）得到的鹽酸，以直接進(jìn)入生產(chǎn)線使用；4）同時得到副產(chǎn)品氫氧化鐵，可以晾干后桶裝出售；5）節(jié)能、資源再生利用，污染物零排放，符合國家環(huán)保要求。

附圖說明

圖1為本發(fā)明酸洗廢液處理回收系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明的控制模塊原理示意圖；

圖3為本發(fā)明雙極膜電滲析設(shè)備工作原理示意圖；

圖4為本發(fā)明酸洗廢液處理回收方法的工藝流程圖。

圖中：1一級過濾單元、2反應(yīng)單元、3二級過濾單元、4廢酸液入口、5水泵、6閥門、8閥門、9循環(huán)回用口、10雙極膜電滲析設(shè)備、11堿液循環(huán)箱、12鹽液循環(huán)箱、13酸液循環(huán)箱、14極水循環(huán)箱、15曝氣頭、16進(jìn)氣口、17鼓風(fēng)機(jī)、18述酸洗生產(chǎn)線、19 PH值檢測儀口、20閥門、21控制模塊、22排放口。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖1-4對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述，需指出的是，以下所述實(shí)施例旨在便于對本發(fā)明的理解，而對其不起任何限定作用。

如圖1-3所示，本申請?zhí)峁┮环N鋼鐵行業(yè)鹽酸酸洗廢液的處理回收系統(tǒng)一種鋼鐵行業(yè)鹽酸酸洗廢液的處理回收系統(tǒng)，包括一級過濾單元1、反應(yīng)單元2和二級過濾單元3，廢酸液入口4通過管路經(jīng)水泵5和閥門6連接至一級過濾單元1上部的過濾器入口，由于鹽酸具有揮發(fā)性，為防止鹽酸在反應(yīng)過程中揮發(fā)，所述反應(yīng)單元2上部為密封式結(jié)構(gòu)，并與置于反應(yīng)單元2頂部管路的間隙上設(shè)置有密封膠墊，一級過濾單元1底部的過濾器出口通過管路連接至反應(yīng)單元2上部入口，反應(yīng)單元2底部的反應(yīng)液出口通過管路經(jīng)水泵5和閥門6連接至二級過濾單元3上部的過濾器入口，二級過濾單元3底部的過濾器出口通過管路經(jīng)閥門8連接至循環(huán)回用口9，所述系統(tǒng)還包括雙極膜電滲析設(shè)備10，所述雙極膜電滲析設(shè)備10包括堿液循環(huán)箱11、鹽液循環(huán)箱12、酸液循環(huán)箱13和極水循環(huán)箱14，所述循環(huán)回用口9通過管路連接至鹽液循環(huán)箱12的入口，由于鹽酸具有揮發(fā)性，所以在所述酸液循環(huán)箱13上設(shè)置有密封蓋，所述堿液循環(huán)箱11的出口通過管路連接至反應(yīng)單元2上部入口，所述反應(yīng)單元2腔內(nèi)底部還設(shè)置有均勻排列的曝氣頭15，所述曝氣頭15通過管路連接至反應(yīng)單元2底部的進(jìn)氣口16，所述進(jìn)氣口16上還設(shè)置有鼓風(fēng)機(jī)17，所述酸液循環(huán)箱13的出口連接至酸洗生產(chǎn)線18，所述酸洗生產(chǎn)線18的排液口連接廢酸液入口4。

進(jìn)一步的提高鋼鐵行業(yè)鹽酸酸洗廢液的處理回收系統(tǒng)的效率，還包括控制模塊21，所述在閥門8管路前還設(shè)置有PH值檢測儀19，PH值檢測儀19與控制模塊21電連接，所述PH值檢測儀19通過管路經(jīng)由閥門20連接至排放口22，所述閥門8和閥門20均為電控閥門并與控制模塊21電連接。

進(jìn)一步的提高鋼鐵行業(yè)鹽酸酸洗廢液的處理回收系統(tǒng)的效率，所述一級過濾單元1和二級過濾單元3均為袋式過濾器。

如圖4所示，上述權(quán)利要求所述系統(tǒng)用于鋼鐵行業(yè)鹽酸酸洗廢液的處理回收方法，所述方法包括如下步驟：

步驟一、將指定濃度的NaCl溶液置于雙極膜電滲析設(shè)備10的鹽室循環(huán)水槽12中，啟動雙極膜電滲析設(shè)備10，酸液循環(huán)槽13進(jìn)行閉路循環(huán)10-15分鐘，產(chǎn)生的HCl溶液濃度也在不斷上升，當(dāng)HCl溶液濃度達(dá)到5%質(zhì)量比時，通過旁路引至生產(chǎn)線酸洗生產(chǎn)線18，堿液循環(huán)箱11不斷進(jìn)行閉路循環(huán)，產(chǎn)生的NaOH溶液濃度也在不斷上升，當(dāng)NaOH濃度達(dá)到4%質(zhì)量比時，雙極膜電滲析設(shè)備10停止工作，為防止雙極膜電滲析設(shè)備10膜堵塞，鋼鐵工業(yè)鹽酸酸洗廢液不直接進(jìn)入雙極膜電滲析設(shè)備10，而是利用雙極膜電滲析設(shè)備10制的堿液去和鹽酸廢液進(jìn)行反應(yīng)；

步驟二、所述廢酸液從酸洗生產(chǎn)線18排放，進(jìn)入廢酸液入口4，通過管路經(jīng)水泵5和閥門6連接進(jìn)入一級過濾單元1，袋式過濾器將混合溶液進(jìn)行過濾，去除大顆粒雜質(zhì)和浮油；

步驟三、將步驟二得到的濾液經(jīng)一級過濾單元1底部的出口通過管路進(jìn)入反應(yīng)單元2，將雙極膜電滲析設(shè)備10的堿液循環(huán)箱11內(nèi)產(chǎn)生的NaOH，通過管道加入反應(yīng)單元2；

步驟四、啟動鼓風(fēng)機(jī)17，將空氣通過曝氣頭15由下至上輸入至反應(yīng)單元2，使NaOH溶液與鹽酸酸洗廢液在反應(yīng)單元2內(nèi)均勻充分的混合，并不斷向混合溶液中曝氣；

步驟五、將步驟三得到的混合溶液通入二級過濾單元3內(nèi)，袋式過濾器將混合溶液進(jìn)行過濾，將上清液和沉淀物進(jìn)行固液分離，固體為Fe(OH)₃經(jīng)晾干后回收；

步驟六、步驟五中的的上清液流經(jīng)PH值檢測儀19，當(dāng)PH=9時，說明反應(yīng)水箱內(nèi)反應(yīng)充分，廢酸液中Fe²⁺已經(jīng)完全沉淀，經(jīng)過濾后的上清液為成分為NaCl和少量NaOH，此時控制模塊21控制閥門8，將管路內(nèi)的液體引至鹽液循環(huán)箱；當(dāng)PH=8時，說明反應(yīng)水箱內(nèi)反應(yīng)充分，廢酸液中Fe²⁺已經(jīng)完全沉淀，經(jīng)過濾后的上清液為成分為NaCl和少量NaOH，此時控制模塊21控制閥門8，將管路內(nèi)的液體引至鹽液循環(huán)箱；當(dāng)上清液PH=7時，雖然呈中性，但此時溶液中仍可能含有微量未沉淀的Fe²⁺和大量Na₂Cl溶液，為防止Fe²⁺進(jìn)入鹽液循環(huán)箱，這時控制模塊21控制閥門20，將管路內(nèi)液體排入市政管網(wǎng)，且滿足環(huán)保要求；當(dāng)上清液PH=6時，說明反應(yīng)水箱內(nèi)反應(yīng)不充分，一般呈弱酸性，此時溶液中含有少量未沉淀的Fe²⁺和大量NaCl溶液，為防止Fe²⁺進(jìn)入鹽液循環(huán)箱，這時控制模塊21控制閥門20，將管路內(nèi)液體排入市政管網(wǎng)，且滿足環(huán)保要求；控制模塊21采用PLC控制系統(tǒng)和人機(jī)界面，系統(tǒng)可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)，功能完善，客戶端免維護(hù)，形成人機(jī)對話。

綜上所述，將雙極膜電滲析設(shè)備制得得酸液用于鋼鐵工業(yè)酸洗生產(chǎn)線用于酸洗鋼材，節(jié)省了原料成本；而利用雙極膜電滲析設(shè)備制的堿液去處理鹽酸廢液。并采用反應(yīng)水箱底部曝氣的方式使反應(yīng)液混合更加充分，并不斷向混合溶液內(nèi)提供充足的氧氣，大大縮短反應(yīng)時間。并用袋式過濾器將反應(yīng)后混合溶液進(jìn)行過濾，將上清液和沉淀物進(jìn)行固液分離。反應(yīng)后，鹽酸廢液中的氯離子被替換出來，鹽酸廢液中的Fe²⁺形成沉淀析出。通過袋式過濾器過濾后的上清液可回到雙極膜電滲析設(shè)備重新制酸制堿，大大減少了原料投入成本。沉淀物可以晾干后外售。從而能夠?qū)崿F(xiàn)鹽酸廢液的零排放。本方法處理效果明顯，能連續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)，設(shè)備、管路閥門等均采用防腐材料，防腐耐用，且系統(tǒng)操作運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用低。

盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施方式，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以理解在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下可以對這些實(shí)施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求及其等同物限定。