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)硫酸廢液的處理回收方法及其系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

在鋼材生產(chǎn)過程電鍍和噴涂生產(chǎn)單元之前，應(yīng)清除掉外表面的氧化鐵皮。目前除氧化鐵皮的方式，基本使用酸洗技術(shù)，使用濃度較大的酸液對(duì)鋼材進(jìn)行酸洗處理。所謂的廢酸液是指經(jīng)過酸洗后酸洗液中酸的濃度降低，鐵鹽的含量增加，從而使酸洗能力不能滿足生產(chǎn)速度和質(zhì)量要求的酸洗液，這時(shí)的溶液中仍含有5%質(zhì)量比左右的酸，也含有20%~24%的鐵鹽（FeSO₄），由于嚴(yán)重的腐蝕性，已被列入《國家危險(xiǎn)廢物名錄》。如果對(duì)該廢酸液不進(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(huì)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(dòng)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)外鋼鐵工業(yè)硫酸廢液的處理方法主要有中和法、硫酸鐵鹽法、滲析法、生物法等方法。

中和法：一般采用石灰、電石渣或燒堿對(duì)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，廢酸處理量收到限制，而且酸洗廢液中的硫酸、FeSO₄）等資源沒有得到有效利用。

硫酸鐵鹽法采用濃縮、冷卻、結(jié)晶等手段，使硫酸亞鐵結(jié)晶析出，并烘干回收。其缺點(diǎn)是設(shè)備投資大，操作麻煩，處理頻繁，生產(chǎn)周期長，能耗高，只能回收硫酸亞鐵，不能回收硫酸。

電滲析法：利用電場的作用，將離子向電極處牽引，透過離子交換膜。其缺點(diǎn)是耗電量太高。

生物法：通常氧化酸洗廢液法式在PH較高的條件下進(jìn)行。國外研究結(jié)果表明，可以用微生物一硫桿菌氧化二價(jià)鐵鹽，然后在水解生產(chǎn)黃鉸鐵釩。其缺點(diǎn)此方法有一定局限性，需要在NH⁴⁺存在的條件下才能順利完成。操作和處理過程比較復(fù)雜，很難控制反應(yīng)條件。

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)硫酸廢液處理技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)鋼材酸洗過程中零污染，完全符合環(huán)保要求的鋼材硫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)硫酸酸洗廢液的處理回收系統(tǒng)，包括一級(jí)過濾單元、反應(yīng)單元和二級(jí)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(jí)過濾單元上部的過濾器入口，一級(jí)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，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(jí)過濾單元上部的過濾器入口，二級(jí)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(cè)儀，PH值檢測(cè)儀與控制模塊電連接，所述PH值檢測(cè)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(jí)過濾單元和二級(jí)過濾單元均為袋式過濾器。

進(jìn)一步的，本申請(qǐng)還提供一種應(yīng)用上述系統(tǒng)用于鋼鐵行業(yè)硫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Na₂SO₄溶液置于雙極膜電滲析設(shè)備的鹽室循環(huán)水槽中，啟動(dòng)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H₂SO₄溶液濃度也在不斷上升，當(dāng)H₂SO₄溶液濃度達(dá)到5%質(zhì)量比時(shí)，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(shí)，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(jí)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(jí)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(dòng)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溶液與硫酸酸洗廢液在反應(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(jí)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(cè)儀，當(dāng)上清液PH≥8時(shí)，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(shí)，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(duì)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)制得的硫酸能夠返回酸洗生產(chǎn)線；產(chǎn)生的堿液用于處理硫酸廢液的Fe²⁺并替換出硫酸廢液中的硫酸根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)硫酸廢液，使Fe²⁺全部以Fe（OH)₃固體形式沉淀排出；替換出95％以上的硫酸根；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(duì)較低；3）得到的硫酸，以直接進(jìn)入生產(chǎn)線使用；4）同時(shí)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(jí)過濾單元、2反應(yīng)單元、3二級(jí)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(cè)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(duì)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(duì)本發(fā)明的理解，而對(duì)其不起任何限定作用。

如圖1-3所示，本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N鋼鐵行業(yè)硫酸酸洗廢液的處理回收系統(tǒng)，包括一級(jí)過濾單元1、反應(yīng)單元2和二級(jí)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(jí)過濾單元1上部的過濾器入口，一級(jí)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(jí)過濾單元3上部的過濾器入口，二級(jí)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，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)硫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(cè)儀19，PH值檢測(cè)儀19與控制模塊21電連接，所述PH值檢測(cè)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)硫酸酸洗廢液的處理回收系統(tǒng)的效率，所述一級(jí)過濾單元1和二級(jí)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)硫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Na₂SO₄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(dòng)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H₂SO₄溶液濃度也在不斷上升，當(dāng)H₂SO₄溶液濃度達(dá)到5%質(zhì)量比時(shí)，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(shí)，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)硫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制的堿液去和硫酸廢液進(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(jí)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(jí)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(dòng)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溶液與硫酸酸洗廢液在反應(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(jí)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(cè)儀19，當(dāng)PH=9時(shí)，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Na₂SO₄和少量NaOH，此時(shí)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(shí)，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Na₂SO₄和少量NaOH，此時(shí)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(shí)，雖然呈中性，但此時(shí)溶液中仍可能含有微量未沉淀的Fe²⁺和大量Na₂SO₄溶液，為防止Fe²⁺進(jìn)入鹽液循環(huán)箱，這時(shí)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(shí)，說明反應(yīng)水箱內(nèi)反應(yīng)不充分，一般呈弱酸性，此時(shí)溶液中含有少量未沉淀的Fe²⁺和大量Na₂SO₄溶液，為防止Fe²⁺進(jìn)入鹽液循環(huán)箱，這時(shí)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(duì)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)備制的堿液去處理硫酸廢液。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(shí)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，硫酸廢液中的硫酸根被替換出來，硫酸廢液中的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)硫酸廢液的零排放。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(duì)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(duì)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。