申请日 20200227
公开（公告）日 20201110
IPC分类号 C02F1/42; C01F7/74; C02F101/16
摘要
本实用新型公开了一种含硝酸铝的硝酸废水处理系统，包括两级过柱分离系统，还包括硫酸铝提纯系统，所述硫酸铝提纯系统包括依次连接的硫酸铝进料罐、预热器、用于硫酸铝溶液多次蒸发浓缩的两效三级降膜蒸发器、冷却结晶罐、结晶中转罐、压滤机、用于接收压滤后固体的高位罐及刮片机；所述硫酸铝进料罐与硫酸铝溶液罐连接。基于该废水处理系统进行的含硝酸铝的硝酸废水处理方法蒸发量小，生产危险性较低；置换彻底，获得硫酸铝溶液中硝酸含量较少，可进一步生产出优于国家标准的硫酸铝；本实用新型工艺更节能，得到的硫酸铝产品品质更高，整体温度又不是太高，有利于长时间稳定运行。
权利要求书
1.一种含硝酸铝的硝酸废水处理系统，其特征在于：包括：
两级过柱分离系统，所述两级过柱分离系统用于将含硝酸铝的硝酸废水中的铝离子分离出，包括至少3根树脂柱和具有与树脂柱相同数量的串联管线，所述树脂柱的顶端并联设有上串联接口、进料口、压缩空气进口、清洗水进口和硫酸进口，所述树脂柱的底端并联设有下串联接口、硫酸铝溶液出口、硝酸废液出口和含硝酸铝的硝酸废水出口；所述树脂柱通过连接在下串联接口和上串联接口之间的所述串联管线依次串联连接形成回路；
硝酸铝槽，所述硝酸铝槽设有与所述进料口连接的出液口和与所述含硝酸铝的硝酸废水出口连接的回液口；
还包括与所述压缩空气进口连接的压缩空气管线，与所述清洗水进口连接的清洗水罐，与所述硫酸进口连接的硫酸罐，与所述硫酸铝溶液出口连接的硫酸铝溶液罐；
还包括硫酸铝提纯系统，所述硫酸铝提纯系统包括依次连接的硫酸铝进料罐、预热器、用于硫酸铝溶液多次蒸发浓缩的两效三级降膜蒸发器、冷却结晶罐、结晶中转罐、压滤机、用于接收压滤后固体的高位罐及刮片机；所述硫酸铝进料罐与硫酸铝溶液罐连接。
2.根据权利要求1所述的含硝酸铝的硝酸废水处理系统，其特征在于：所述树脂柱有4个，分别为A柱、B柱、C柱和D柱，所述串联管线有4根，分别为用于将A柱的下串联接口与B柱的上串连接口连接的A串联管线、用于将B柱的下串联接口与C柱的上串连接口连接的B串联管线、用于将C柱的下串联接口与D柱的上串连接口连接的C串联管线，以及用于将D柱的下串联接口与A柱的上串连接口连接的D串联管线。
3.根据权利要求1所述的含硝酸铝的硝酸废水处理系统，其特征在于：还包括与所述硝酸废液出口连接的回用硝酸罐，所述树脂柱的低端还并联设有稀硝酸出口，所述稀硝酸出口连接有稀硝酸罐，用于接收树脂柱中进行铝离子解吸前水置换排出的稀硝酸；所述稀硝酸罐还与树脂柱的所述清洗水进口连接，用于向树脂柱中通入稀硝酸用于置换；
和/或，所述树脂柱的低端还并联设有稀硫酸出口，所述稀硫酸出口连接有稀硫酸罐，用于接收树脂柱中进行铝离子解吸后水置换排出的稀硫酸；所述稀硫酸罐与树脂柱的所述清洗水进口连接，用于向树脂柱中通入稀硫酸用于置换。
4.根据权利要求1所述的含硝酸铝的硝酸废水处理系统，其特征在于：所述树脂柱的底端并联设有硫酸出口，所述硫酸出口与硫酸罐连接。
5.根据权利要求1所述的含硝酸铝的硝酸废水处理系统，其特征在于：所述两效三级降膜蒸发器包括：
一效降膜蒸发器，用于对来自预热器预热后的硫酸铝溶液进行一效降膜蒸发，形成一效浓缩液；
二效降膜蒸发器，用于对来自一效降膜蒸发器的一效浓缩液进行二效降膜蒸发，形成二效浓缩液；
三级降膜蒸发器，用于对来自二效降膜蒸发器的二效浓缩液进行三效降膜蒸发，形成三效浓缩液；
一效降膜蒸发器设有一效二次蒸汽出口，一效二次蒸汽出口通过管道与二效降膜蒸发器连接，用于将一效降膜蒸发器生成的二次蒸汽送入二效降膜蒸发器，用作二效降膜蒸发器的换热介质；还包括蒸汽管道，所述蒸汽管道分别与所述一效降膜蒸发器和三级降膜蒸发器的蒸汽入口连接，用作一效降膜蒸发器和三级降膜蒸发器的换热介质。
6.根据权利要求5所述的含硝酸铝的硝酸废水处理系统，其特征在于：所述硫酸铝提纯系统还包括第一冷凝水罐和第二冷凝水罐，所述第一冷凝水罐用于接收二效降膜蒸发室和三效降膜蒸发室产生的二次蒸汽和二效降膜换热器的壳层内产生的冷凝水，所述第二冷凝水罐用于接收一效降膜换热器的壳层和三效降膜换热器的壳层内产生的冷凝水。
7.根据权利要求6所述的含硝酸铝的硝酸废水处理系统，其特征在于：所述第二冷凝水罐与所述预热器连接，用于将冷凝水通入预热器作为硫酸铝溶液的换热介质。
8.根据权利要求1所述的含硝酸铝的硝酸废水处理系统，其特征在于：还包括第一换热器，所述第一换热器的管程进口和管程出口均与高位罐连接，用于冷凝回流高位罐生成的热蒸汽。
说明书
含硝酸铝的硝酸废水处理系统
技术领域
本实用新型涉及废酸处理技术领域，尤其涉及一种含硝酸铝的硝酸废水处理系统。
背景技术
电极箔生产过程中的腐蚀工序需要大量混合酸，由此产生大量含强酸废水，主要废水之一为含铝硝酸废水，一般的处理方法为直接中和后进行排放，虽然可以大大降低酸性，但其中有大量的NO3-、Al3+仍以离子态存在，会造成总氮、严重超标和资源浪费，不符合环保要求。中国专利文献(申请号为201711286050.0)公开了一种含铝硝酸废水的处理方法，包括步骤：将含铝硝酸废水进行多效蒸发处理，得到浓缩液；将浓缩液进行冷却结晶处理，得到结晶液；将结晶液进行固液分离，得到滤液和晶体硝酸铝；将滤液进行回收利用，将晶体硝酸铝进行溶解，并加入硫酸进行置换处理，得到硝酸和硫酸铝；冷却结晶处理过程中，在浓缩液中补加浓度为10～11mol/L的硝酸，补加硝酸与浓缩液的体积之比为(1.3～1.5):1。
但现有技术存在以下缺点：
需要蒸发的量大，而且水合硝酸铝在135度分解，采用三效蒸发，由于硝酸铝溶解度随温度变化较大，末效温度不能太低，这样第一效温度就比较高，生产危险性较大；
分离后的硝酸铝加入硫酸，可以置换，但置换不完全，得到的硫酸铝中含硝酸较多，而且残留的硫酸也未处理，造成硝酸浪费和硫酸铝不纯。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是克服上述现有技术中的不足，提供一种含硝酸铝的硝酸废水处理系统及其处理方法。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种含硝酸铝的硝酸废水处理系统，包括：
两级过柱分离系统，所述两级过柱分离系统用于将含硝酸铝的硝酸废水中的铝离子分离出，包括至少3根树脂柱和具有与树脂柱相同数量的串联管线，所述树脂柱的顶端并联设有上串联接口、进料口、压缩空气进口、清洗水进口和硫酸进口，所述树脂柱的底端并联设有下串联接口、硫酸铝溶液出口、硝酸废液出口和含硝酸铝的硝酸废水出口；所述树脂柱通过连接在下串联接口和上串联接口之间的所述串联管线依次串联连接形成回路；
硝酸铝槽，所述硝酸铝槽设有与所述进料口连接的出液口，用于向所述树脂柱中通入预处理的含硝酸铝的硝酸废水；所述硝酸铝槽还设有与所述含硝酸铝的硝酸废水出口连接的回液口，用于接收所述树脂柱中达到饱和后的含硝酸铝的硝酸废水；
与所述压缩空气进口连接的压缩空气管线，用于向所述树脂柱中通入压缩空气；与所述清洗水进口连接的清洗水罐，用于向树脂柱中提供清洗用水，与所述硫酸进口连接的硫酸罐，用于向树脂柱中提供铝离子解吸用硫酸溶液；与所述硫酸铝溶液出口连接的硫酸铝溶液罐，用于接收树脂柱中排出的硫酸铝溶液；还包括与所述硝酸废液出口连接的回用硝酸槽，用于接收经两级过柱分离系统进行铝吸附后排出的硝酸废液；
还包括硫酸铝提纯系统，所述硫酸铝提纯系统包括依次连接的硫酸铝进料罐、预热器、用于硫酸铝溶液多次蒸发浓缩的两效三级降膜蒸发器、冷却结晶罐、结晶中转罐、压滤机、用于接收压滤后固体的高位罐及刮片机；所述硫酸铝进料罐与硫酸铝溶液罐连接。
进一步的，所述树脂柱有4个，分别为A柱、B柱、C柱和D柱，所述串联管线有4根，分别为用于将A柱的下串联接口与B柱的上串连接口连接的A串联管线、用于将B柱的下串联接口与C柱的上串连接口连接的B串联管线、用于将C柱的下串联接口与D柱的上串连接口连接的C串联管线，以及用于将D柱的下串联接口与A柱的上串连接口连接的D串联管线。
进一步的，还包括与所述硝酸废液出口连接的回用硝酸罐，所述树脂柱的低端还并联设有稀硝酸出口，所述稀硝酸出口连接有稀硝酸罐，用于接收树脂柱中进行铝离子解吸前水置换排出的稀硝酸；所述稀硝酸罐还与树脂柱的所述清洗水进口连接，用于向树脂柱中通入稀硝酸用于置换。用稀硝酸置换的目的是减少洗水用量，提高稀硝酸中硝酸含量，后用于配硝酸，减少硝酸的损耗，如果直接用水置换，洗水中的硝酸浓度太低，而且产生的洗水量太多，前面配硝酸用不了这么多的水，也导致硝酸的浪费。
进一步的，树脂柱的低端还并联设有稀硫酸出口，所述稀硫酸出口连接有稀硫酸罐，用于接收树脂柱中进行铝离子解吸后水置换排出的稀硫酸；所述稀硫酸罐与树脂柱的所述清洗水进口连接，用于向树脂柱中通入稀硫酸用于置换，稀硫酸置换后还是放入稀硫酸罐。
进一步的，所述树脂柱的底端并联设有硫酸出口，所述硫酸出口与硫酸罐连接。当树脂柱中铝离子解析接近完全后(硫酸铝溶液出口处检测铝离子浓度接近0时)，树脂柱中的基本就是硫酸，这部分硫酸则通过硫酸出口放空到硫酸罐，下次解析时使用。
进一步的，两效三级降膜蒸发器包括：
一效降膜蒸发器，用于对来自预热器预热后的硫酸铝溶液进行一效降膜蒸发，形成一效浓缩液；
二效降膜蒸发器，用于对来自一效降膜蒸发器的一效浓缩液进行二效降膜蒸发，形成二效浓缩液；
三级降膜蒸发器，用于对来自二效降膜蒸发器的二效浓缩液进行三效降膜蒸发，形成三效浓缩液；
一效降膜蒸发器设有一效二次蒸汽出口，一效二次蒸汽出口通过管道与二效降膜蒸发器连接，用于将一效降膜蒸发器生成的二次蒸汽送入二效降膜蒸发器，用作二效降膜蒸发器的换热介质；还包括蒸汽管道，所述蒸汽管道分别与所述一效降膜蒸发器和三级降膜蒸发器的蒸汽入口连接，用作一效降膜蒸发器和三级降膜蒸发器的换热介质。
具体的，所述一效降膜蒸发器包括一效降膜换热器、一效循环管道、配置在一效循环管道上的一效循环泵及一效降膜蒸发室，所述预热器通过管道与一效降膜换热器的管程顶端连通，所述一效降膜换热器的管程的底端与一效降膜蒸发室的下端连通，一效降膜换热器的管程的上端通过二效循环管道与一效降膜蒸发室的底端连通，所述一效降膜蒸发室的顶端设有所述一效二次蒸汽出口；
所述二效降膜蒸发器包括二效降膜换热器、二效循环管道、配置在二效循环管道上的二效循环泵及二效降膜蒸发室，所述二效降膜蒸发室的下端与二效降膜换热器的管程的底端连通，二效降膜换热器的管程的上端通过二效循环管道与二效降膜蒸发室的底端连通，所述一效降膜蒸发室的下端与二效降膜换热器的管程的上端连通，所述二效降膜蒸发室的顶端设有二效二次蒸汽出口；
所述三级降膜蒸发器包括三效降膜换热器、三效循环管道、配置在三效循环管道上的三效循环泵及三效降膜蒸发室，所述三效降膜蒸发室的下端与三效降膜换热器的管程的底端连通，三效降膜换热器的管程的上端通过三效循环管道与三效降膜蒸发室的底端连通，所述二效降膜蒸发室的下端与三效降膜换热器的管程的上端连通，所述三效降膜蒸发室的顶端设有三效二次蒸汽出口。
更具体的，所述硫酸铝提纯系统还包括第一冷凝水罐和第二冷凝水罐，所述第一冷凝水罐用于接收二效降膜蒸发室和三效降膜蒸发室产生的二次蒸汽和二效降膜换热器的壳层内产生的冷凝水，所述第二冷凝水罐用于接收一效降膜换热器的壳层和三效降膜换热器的壳层内产生的冷凝水。
进一步的，所述第二冷凝水罐与所述预热器连接，用于将冷凝水通入预热器作为硫酸铝溶液的换热介质。
为了维持高压管的常压状态，避免超压，作为优选还包括第一换热器，所述第一换热器的管程进口和管程出口均与高位罐连接，用于冷凝回流高位罐生成的热蒸汽。
本实用新型的有益效果是：本实用新型的含硝酸铝的硝酸废水处理系统及基于该系统的含硝酸铝的硝酸废水的处理方法蒸发量小，生产危险性较低；置换彻底，获得硫酸铝溶液中硝酸含量较少；本实用新型将铝分离后，用20～30％硫酸解析(20-30％硫酸才能很好地解析，而且最终浓缩到55—60％时硫酸铝的溶解度最小，便于充分取出硫酸铝，需要蒸发的量还小，硫酸浓度再高会损毁树脂)后将含硫酸的硫酸铝浓缩，在硫酸含量达到55％-60％，硫酸铝在55％-60％的硫酸中溶解度最低，只要将解析硫酸浓缩2-3倍，通过结晶分离，再将残留的少量硫酸反应掉，即可生产出优于国家标准的硫酸铝；本实用新型工艺更节能，整体温度又不是太高，有利于长时间稳定运行。
发明人 （徐晨;姚洪齐;）