申请日2016.01.11
公开(公告)日2016.06.08
IPC分类号C02F9/14; C02F1/04; C02F1/74; C02F1/52; C02F3/02; B01D53/18; C02F103/16
摘要
本发明涉及一种钢材盐酸酸洗废水处理装置，包括负压蒸发器、蒸汽冷凝器、气体吸收池、曝气氧化沉淀池、调节池和折流曝气滤池;负压蒸发器包括负压蒸发器进水管、负压蒸发器出水管、加热与压力调控装置和出气管，蒸汽冷凝器包括蒸汽入口、盐酸接收池、冷却液入口、冷却液出口、蒸汽出口，气体吸收池内设置有盐酸气体吸收剂，气体吸收池设有上盖，气体吸收池的上盖设计成圆锥形结构，圆锥形结构顶端设有集气管，曝气氧化沉淀池包括曝气混合区和沉淀区，曝气混合区底部设置有曝气盘，曝气盘的上方设有曝气氧化沉淀池布水支管,折流曝气滤池中上部为圆柱形、下部为圆锥形结构，包括下流区、上流区和污泥区。
权利要求书
1.一种钢材盐酸酸洗废水处理装置，其特征在于：包括负压蒸发器(1)、蒸汽冷凝器(2)、气体吸收池(3)、曝气氧化沉淀池(4)、调节池和折流曝气滤池(5);
所述的负压蒸发器(1)包括负压蒸发器进水管(1-1)、负压蒸发器出水管(1-2)、加热与压力调控装置(1-3)和负压蒸发器出气管(1-4)，所述的负压蒸发器进水管(1-1)、负压蒸发器出水管(1-2)上设有开关阀门;
所述的负压蒸发器出气管(1-4)连接蒸汽冷凝器(2);
所述的蒸汽冷凝器(2)包括蒸汽入口(2-1)、蒸汽出口(2-2)、盐酸接收池(2-3)、冷却液入口(2-4)和冷却液出口(2-5);
所述的气体吸收池(3)设有气体吸收池进气管(3-1)，气体吸收池设有气体吸收池上盖(3-2)，气体吸收池上盖设计成圆锥形结构，圆锥形结构顶端设有气体吸收池集气管(3-3)，气体吸收池接收来自蒸汽冷凝器和曝气氧化沉淀池的气体，气体吸收池内盛放有盐酸气体吸收剂(3-4);
所述的负压蒸发器出水管(1-2)连接曝气氧化沉淀池进水管;
所述的曝气氧化沉淀池(4)包括曝气混合区(4-1)和沉淀区(4-2)，曝气混合区底部设置有曝气盘(4-3)，所述的曝气盘的上方设有曝气氧化沉淀池布水支管(4-4)，所述的曝气氧化沉淀池布水支管(4-4)连接曝气氧化沉淀池进水管(4-5)，所述的曝气盘(4-3)连接有曝气氧化沉淀池外的鼓风机(4-6)，所述沉淀区内设有挡板(4-7)，该挡板与沉淀池的内壁形成作为废水进入沉淀区的废水流道，沉淀区的出口处设有曝气氧化沉淀池三相分离器(4-8)，沉淀区的出口上部设有曝气氧化沉淀池溢水堰(4-9)，沉淀区底部设计成锥形结构，在沉淀区底部设置有沉淀物排放阀(4-10);曝气氧化沉淀池溢水堰(4-9)连接曝气氧化沉淀池出水管和调节池;曝气氧化沉淀池设有圆锥形的曝气氧化沉淀池上盖(4-11)，曝气氧化沉淀池上盖(4-11)的顶端设有废气收集管(4-12);
所述的调节池包括调节池进水管和调节池出水管，用于调节废水的pH值;调节池出水管的出水进入折流曝气滤池(5);
所述折流曝气滤池(5)中上部为圆柱形、下部为圆锥形结构，包括下流区(5-1)、上流区(5-2)和污泥区(5-3);所述下流区(5-1)位于折流曝气滤池的圆柱形结构的中部，为圆柱形结构，下流区上部设有折流曝气滤池进水管(5-4)和折流曝气滤池布水管(5-5)，下流区中部设有下流区填料(5-6)，下流区下部设有下流区曝气管(5-7)，所述下流区的底部设有折流板(5-8)，所述的折流板的纵断面呈喇叭状;所述上流区(5-2)位于下流区(5-1)的外围、折流板(5-8)的上部，上流区中部设有上流区填料(5-9)，下部设有上流区曝气管，上流区上部的出口处设有折流曝气滤池溢水堰(5-10);所述污泥区(5-3)位于折流曝气滤池的底部、下流区和上流区的下部，污泥区的底部设有折流曝气滤池污泥排放阀(5-11)。
2.一种采用如权利要求1所述的钢材盐酸酸洗废水处理装置进行废水处理的方法，其特征在于：具有如下步骤;
①钢材盐酸酸洗废水通过负压蒸发器进水管(1-1)进入负压蒸发器，加热与压力调控装置(1-3)调节负压蒸发器的温度为80～90℃、真空度为0.05～0.07，真空度的提高可以大幅度降低废水的反应温度，使废水在相对较低的温度下沸腾，加快HCl气体的扩散速率，减少蒸发时间;废水中的HCl气体从废水中蒸发出去，通过负压蒸发器出气管(1-4)进入蒸汽冷凝器(2);蒸发后的废水通过负压蒸发器出水管(1-2)进入曝气氧化沉淀池进水管(4-5);
②HCl气体通过蒸汽入口(2-1)进入蒸汽冷凝器(2)，冷却液由冷却液入口(2-4)进入蒸汽冷凝器，蒸汽与冷却液接触，蒸汽中的热量被冷却液吸收带走，HCl气体变成盐酸液体，在重力的作用下落入盐酸接收池(2-3)，盐酸接收池中的盐酸回收再利用;吸收热量后的冷却液由冷却液出口(2-5)流出，冷却后的蒸汽由蒸汽出口(2-2)和气体吸收池进气管(3-1)进入气体吸收池(3)，气体吸收池(3)内的盐酸气体吸收剂(3-4)进一步吸收气体中的HCl成分，气体吸收池集气管(3-3)把吸收处理后的气体收集排放;
③蒸发后的废水通过曝气氧化沉淀池进水管(4-5)以及曝气氧化沉淀池布水支管(4-4)进入曝气氧化沉淀池的中下部;位于曝气氧化沉淀池布水支管(4-4)下方的曝气盘(4-3)产生大量细小气泡，把废水中的Fe2+氧化成Fe3+，生成Fe2O3，氧化反应后的废水进入沉淀区的废水流道，曝气氧化沉淀池三相分离器(4-8)实现固液分离;Fe2O3在重力的作用下下沉到曝气氧化沉淀池沉淀区的下部，通过底部的沉淀物排放阀(4-10)排出;废水通过曝气氧化沉淀池溢水堰(4-9)、曝气氧化沉淀池出水管进入调节池，调节废水的pH值，调节池调节后的废水进入折流曝气滤池(5);
④曝气氧化沉淀池产生的废气由圆锥形上盖顶端的废气收集管(4-12)收集，进入气体吸收池(3)，气体吸收池内的盐酸气体吸收剂(3-4)进一步吸收废气中的HCl成分，气体吸收池集气管(3-3)把吸收处理后的气体收集排放;
⑤废水通过折流曝气滤池进水管(5-4)、折流曝气滤池布水管(5-5)进入折流曝气滤池的下流区(5-1)，下流区曝气管(5-7)产生的空气与废水在下流区填料(5-6)中交汇发生生化反应，同时下流区填料(5-6)对废水进行过滤，废水通过折流板(5-8)后进入上流区(5-2)，在上流区填料(5-9)中发生生化反应，同时上流区填料(5-9)对废水进行过滤，下流区和上流区产生的污泥下沉到污泥区(5-3)，通过污泥区底部的折流曝气滤池污泥排放阀(5-11)排放出去，折流曝气滤池处理后的水通过折流曝气滤池溢水堰(5-10)达标排放;
⑥曝气氧化沉淀池排出的Fe2O3经脱水、干燥后回收利用;
⑦折流曝气滤池产生的剩余污泥脱水后外运。
说明书
钢材盐酸酸洗废水处理装置
技术领域
本发明涉及废水处理技术领域，具体涉及一种钢材盐酸酸洗废水处理装置。
背景技术
酸洗是清洁金属表面的一种方法，也是钢材生产加工的必要过程，其目的是去除金属表面的氧化物。在酸洗过程中，酸清洗剂与金属表面接触并与之反应，随着酸液中氢离子浓度的减小和金属离子浓度的增加，酸液的酸洗效率也不断降低，成为需要外排的酸洗废液。对于普通钢材，盐酸的酸洗效果较硫酸更为显著，并且盐酸酸洗的剥离作用使基铁损失较少，因此盐酸逐渐成为钢材清洗工艺中的主流清洗剂。
钢材盐酸酸洗废液中含有大量的氢离子和以Fe2+为主的金属离子，若直接排放将严重影响水体和土壤的生态环境，毒害周围动植物，引起土质钙化、破坏土层结构;人畜若误饮酸度较大的水，轻则引发肠胃炎，重则烧伤消化系统;若摄入过多重金属离子，还会造成人畜金属中毒，最终对人类健康造成严重危害。除此之外，酸洗废水因其酸度高，对废水生物处理系统中的生物繁殖也有一定影响，还会危害下水管道和钢筋混凝土等水工构筑物，造成腐蚀、破坏等。同时，盐酸酸洗废水酸度高，铁盐含量大，若直接排放也是一种资源的浪费。
在中小型企业中，盐酸酸洗废水传统的处理方式是外运委托处理和加碱中和处理。其中加碱中和处理使用电石渣或石灰消化产物与酸洗废液中的酸、金属离子反应，产生Fe(OH)2沉淀，固液分离后将两者分别处理。该工艺包括中和、絮凝、沉淀、过滤等过程，处理效果一般，需要投加大量碱和絮凝剂，存在流程冗长、出水水质达标不稳定、占地面积大等问题，产生的大量泥渣脱水困难，因此在实践应用过程中逐渐被淘汰。而大型企业一般采用高温焙烧法，其优势在于再生酸和铁盐的回收率高，但是投资巨大，设备要求高，操作条件严格，运行和维护成本也高，这对该工艺的大规模推广有所限制。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：为了解决上述钢材盐酸酸洗废水处理中的难题，本发明提供一种钢材盐酸酸洗废水处理装置。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种钢材盐酸酸洗废水处理装置，包括负压蒸发器、蒸汽冷凝器、气体吸收池、曝气氧化沉淀池、调节池和折流曝气滤池。
所述的负压蒸发器包括负压蒸发器进水管、负压蒸发器出水管、加热与压力调控装置和出气管，所述的负压蒸发器进水管和负压蒸发器出水管上设有开关阀门。
所述的负压蒸发器出气管连接蒸汽冷凝器。
所述的蒸汽冷凝器包括蒸汽入口、盐酸接收池、冷却液入口、冷却液出口、蒸汽出口。
所述的气体吸收池设有气体吸收池进气管，气体吸收池设有气体吸收池上盖，气体吸收池上盖设计成圆锥形结构，圆锥形结构顶端设有气体吸收池集气管，气体吸收池接收来自蒸汽冷凝器和曝气氧化沉淀池的气体，气体吸收池内盛放有盐酸气体吸收剂。
所述的负压蒸发器出水管连接曝气氧化沉淀池进水管。
所述的曝气氧化沉淀池包括曝气混合区和沉淀区，曝气混合区底部设置有曝气盘，所述的曝气盘的上方设有曝气氧化沉淀池布水支管，所述的曝气氧化沉淀池布水支管连接曝气氧化沉淀池进水管，所述的曝气盘通过曝气管连接有曝气氧化沉淀池外的鼓风机，所述沉淀区内设有挡板，该挡板与沉淀池的内壁形成作为废水进入沉淀区的废水流道，沉淀区的出口处设有曝气氧化沉淀池三相分离器，沉淀区的出口上部设有曝气氧化沉淀池溢水堰，沉淀区底部设计成锥形结构，在沉淀区底部设置有沉淀物排放阀。曝气氧化沉淀池溢水堰连接曝气氧化沉淀池出水管和调节池。曝气氧化沉淀池设有圆锥形上盖，圆锥形上盖的顶端设有废气收集管。
所述的调节池包括调节池进水管和调节池出水管，用于调节废水的pH值;调节池出水管的出水进入折流曝气滤池。
所述折流曝气滤池中上部为圆柱形、下部为圆锥形结构，包括下流区、上流区和污泥区;所述下流区位于折流曝气滤池的圆柱形结构的中部，为圆柱形结构，下流区上部设有折流曝气滤池进水管和折流曝气滤池布水管，下流区中部设有下流区填料，下流区下部设有下流区曝气管，所述下流区的底部设有折流板，所述的折流板的纵断面呈喇叭状;所述上流区位于下流区的外围、折流板的上部，上流区中部设有上流区填料，下部设有上流区曝气管，上流区上部的出口处设有折流曝气滤池溢水堰;所述污泥区位于折流曝气滤池的底部、下流区和上流区的下部，污泥区的底部设有折流曝气滤池污泥排放阀。
一种采用上述钢材盐酸酸洗废水处理装置进行废水处理的方法，具有如下步骤：
①钢材盐酸酸洗废水通过负压蒸发器进水管进入负压蒸发器，加热与压力调控装置调节负压蒸发器的温度为80～90℃、真空度为0.05～0.07，真空度的提高可以大幅度降低废水的反应温度，使废水在相对较低的温度下沸腾，加快HCl的扩散速率，减少蒸发时间。废水中的HCl从废水中蒸发出去，通过负压蒸发器出气管进入蒸汽冷凝器;蒸发后的废水通过负压蒸发器出水管进入曝气氧化沉淀池进水管。
②蒸汽通过蒸汽入口进入蒸汽冷凝器，冷却液由冷却液入口进入蒸汽冷凝器，蒸汽与冷却液接触，蒸汽中的热量被冷却液吸收带走，HCl气体变成盐酸液体，在重力的作用下落入盐酸接收池，盐酸接收池中的盐酸回收再利用;吸收热量后的冷却液由冷却液出口流出，冷却后的蒸汽由蒸汽出口和气体吸收池进气管进入气体吸收池，气体吸收池内的盐酸气体吸收剂进一步吸收气体中的HCl成分，气体吸收池顶端的集气管把吸收处理后的气体收集排放。
③蒸发后的废水通过曝气氧化沉淀池进水管以及曝气氧化沉淀池布水支管进入曝气氧化沉淀池的中下部;位于曝气氧化沉淀池布水支管下方的曝气盘产生大量细小气泡，把废水中的Fe2+氧化成Fe3+，生成Fe2O3，氧化反应后的废水进入沉淀区的废水流道，曝气氧化沉淀池三相分离器实现固液分离;Fe2O3在重力的作用下下沉到曝气氧化沉淀池沉淀区的下部，通过底部的沉淀物排放阀排出;废水通过曝气氧化沉淀池溢水堰、曝气氧化沉淀池出水管进入调节池，调节废水的pH值，调节池调节后的废水进入折流曝气滤池。
④曝气氧化沉淀池产生的废气通过圆锥形上盖顶端的废气收集管收集，进入气体吸收池，气体吸收池内的盐酸气体吸收剂进一步吸收废气中的HCl成分，气体吸收池顶端的集气管把吸收处理后的气体收集排放。
⑤废水通过折流曝气滤池进水管、折流曝气滤池布水管进入折流曝气滤池的下流区，下流区曝气管产生的空气与废水在下流区填料中交汇发生生化反应，同时下流区填料对废水进行过滤，废水通过折流板后进入上流区，在上流区填料中发生生化反应，同时上流区填料对废水进行过滤，下流区和上流区产生的污泥下沉到污泥区，通过污泥区底部的折流曝气滤池污泥排放阀排放出去，折流曝气滤池处理后的水通过折流曝气滤池溢水堰达标排放。
⑥曝气氧化沉淀池排出的Fe2O3脱水、干燥后回收利用。
⑦折流曝气滤池产生的剩余污泥脱水后外运。
本发明的有益效果是：因地制宜，基建投资少，维护方便，能耗较低，对钢材盐酸酸洗废水具有比较好的处理深度效果，能够实现污水资源化，对污水进行综合利用。