公布日：2023.12.19
申请日：2023.11.02
分类号：C02F1/66(2023.01)I;B01D53/78(2006.01)I;B01D53/96(2006.01)I;B01D53/40(2006.01)I;C02F101/20(2006.01)N
摘要
本发明公开了一种不锈钢酸洗废水和废气同步资源化的处理方法及设备，所述处理方法包括以下步骤：步骤1，废水预处理，得到第一可溶性盐溶液；步骤2，废气预处理，得到第二可溶性盐溶液；步骤3，将第一可溶性盐溶液和第二可溶性盐溶液混合得到高盐废水，所述高盐溶液通入双极膜系统进行处理，制备得到回收碱溶液和回收酸溶液，所述回收碱溶液于步骤1和步骤2循环使用，所述回收酸溶液用于前端的不锈钢酸洗过程。本发明的处理方法可以同时处理不锈钢清洗过程中废水和废气，生成的碱可用于废水和废气的预处理及双极膜的极液，混酸可用于前期的不锈钢预处理过程，实现废水和废气同时资源化处理。
权利要求书
1.一种不锈钢酸洗废水和废气同步资源化的处理方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，废水预处理：使用碱溶液去除废水中的重金属离子，得到第一可溶性盐溶液；步骤2，废气预处理：采用膜吸收的方式，吸收处理待处理废气，得到第二可溶性盐溶液；步骤3，将第一可溶性盐溶液和第二可溶性盐溶液混合得到高盐废水，所述高盐溶液通入双极膜系统进行处理，制备得到回收碱溶液和回收酸溶液，所述回收碱溶液于步骤1和步骤2循环使用，所述回收酸溶液用于前端的不锈钢酸洗过程。
2.如权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述重金属离子通过以下方法去除：废水通过与碱进行中和，同时通过机械混合进行充分反应，并调节pH＞7后过滤沉淀得到所述第一可溶性盐溶液。
3.如权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述步骤2中废气通过引风集气收集，废气捕集率不低于95％。
4.如权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述步骤2中膜吸收通过以下方法进行：将压力为0-150kPa的待处理废气和压力为0-150kPa的吸收液按照气液流量比为5:1～500:1进行膜吸收处理。
5.如权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述膜吸收的吸收液为NaOH，所述吸收液的流量为0.5-5m3/h。
6.如权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述双极膜系统的电流密度为200-900A/m2，所述高盐废水的盐浓度为10-15wt％。
7.如权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述双极膜系统的极液的溶质为NaOH、NaSO4或NaCl，优选为NaOH，所述双极膜系统的极液的浓度为2-4wt％。
8.如权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述双极膜系统的初始酸池中的酸液和初始碱池中的碱液的浓度均为0-0.1mol/L，所述回收碱溶液中氢氧根的浓度为1.2-2.0mol/L，所述回收酸溶液中氢离子的浓度为1.0-1.5mol/L。
9.一种用于如权利要求1-8任意一项所述的处理方法的设备，其特征在于，包括废水处理单元、膜吸收单元和双极膜单元，所述废水处理单元包括通过管路连接的反应池和沉降池以及污泥浓缩池，所述沉降池和膜吸收单元的出液管道一起连接至所述双极膜装置的进液口，所述双极膜装置的碱出液口分别连接至反应池和膜吸收单元，所述沉降池的沉淀进入所述污泥浓缩池处理。
10.如权利要求9所述的设备，其特征在于，所述膜吸收单元包括膜吸收装置、吸收液储罐和循环泵，所述吸收液储罐的出液口连接至所述循环泵的进液口，所述循环泵的出液口连接至所述膜吸收装置的碱液进液口，所述膜吸收装置的出液口连接至所述吸收液储罐的循环液进液口，所述双极膜单元的碱池的出液口连接至所述吸收液储罐的碱进液口；所述双极膜单元包括双极膜装置、盐循环模块、碱循环模块、酸循环模块和极液循环模块；所述盐循环模块包括依次通过管路连接的中间水池、盐循环泵、盐热交换器和盐过滤器，所述盐过滤器的出液口连接至所述双极膜装置的盐进液口，所述双极膜装置的盐出液口连接至所述中间水池的进液口，所述沉降池的出液口和循环液储罐的出液口分别连接至所述中间水池的进液口；所述碱循环模块包括依次通过管路连接的碱池、碱循环泵、碱热交换器和碱过滤器，所述碱过滤器的出液口连接至所述双极膜装置的碱进液口，所述双极膜装置的碱出液口连接至所述碱池的进液口，所述碱池的出液口分别连接至所述吸收液储罐的碱进液口和反应池的碱进液口；所述酸循环模块包括依次通过管路连接的酸池、酸循环泵、酸热交换器和酸过滤器，所述酸过滤器的出液口连接至所述双极膜装置的酸进液口，所述双极膜装置的酸出液口连接至所述酸池的进液口；所述极液循环模块依次通过管路连接的极液池、极液循环泵、极液热交换器和极液过滤器，所述极液过滤器的出液口连接至所述双极膜装置的极液进液口，所述双极膜装置的极液出液口连接至所述极液池的进液口。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中不锈钢酸洗过程中废气未得到有效处理，而提供一种不锈钢酸洗废水和废气同步资源化的处理方法。
本发明的另一目的，提供一种基于所述处理方法的工艺设备。
为实现本发明的目的所采用的技术方案是：
一种不锈钢酸洗废水和废气同步资源化的处理方法，包括以下步骤：
步骤1，废水预处理：使用碱溶液去除废水中的重金属离子，得到第一可溶性盐溶液；
步骤2，废气预处理：采用膜吸收的方式，吸收处理待处理废气，得到第二可溶性盐溶液；
步骤3，将第一可溶性盐溶液和第二可溶性盐溶液混合得到高盐废水，所述高盐溶液通入双极膜系统进行处理，制备得到回收碱溶液和回收酸溶液，所述回收碱溶液于步骤1和步骤2循环使用，所述回收酸溶液用于前端的不锈钢酸洗过程。
在上述技术方案中，所述重金属离子通过以下方法去除：
废水通过与碱进行中和，同时通过机械混合进行充分反应，并调节pH＞7后过滤沉淀得到所述第一可溶性盐溶液。
在上述技术方案中，所述步骤2中废气通过引风集气收集，废气捕集率不低于95％。
在上述技术方案中，所述步骤2中膜吸收通过以下方法进行：将压力为0-150kPa的待处理废气和压力为0-150kPa的吸收液按照气液流量比为5:1～500:1进行膜吸收处理。
在上述技术方案中，所述膜吸收的吸收液为NaOH，所述吸收液的流量为0.5-5m3/h。
在上述技术方案中，所述双极膜系统的电流密度为200-900A/m2，所述高盐废水的盐浓度为10-15wt％。
在上述技术方案中，所述双极膜系统的极液的溶质为NaOH、NaSO4或NaCl，优选为NaOH，所述双极膜系统的极液的浓度为2-4wt％。
在上述技术方案中，所述双极膜系统的初始酸池中的酸液和初始碱池中的碱液的浓度均为0-0.1mol/L，所述回收碱溶液中氢氧根的浓度为1.2-2.0mol/L，所述回收酸溶液中氢离子的浓度为1.0-1.5mol/L。
本发明的另一方面，提供一种用于所述的处理方法的设备，包括废水处理单元、膜吸收单元和双极膜单元，所述废水处理单元包括通过管路连接的反应池和沉降池以及污泥浓缩池，所述沉降池和膜吸收单元的出液管道一起连接至所述双极膜装置的进液口，所述双极膜装置的碱出液口分别连接至反应池和膜吸收单元，所述沉降池的沉淀进入所述污泥浓缩池处理。
在上述技术方案中，所述膜吸收单元包括膜吸收装置、吸收液储罐和循环泵，所述吸收液储罐的出液口连接至所述循环泵的进液口，所述循环泵的出液口连接至所述膜吸收装置的碱液进液口，所述膜吸收装置的出液口连接至所述吸收液储罐的循环液进液口，所述双极膜单元的碱池的出液口连接至所述吸收液储罐的碱进液口；
所述双极膜单元包括双极膜装置、盐循环模块、碱循环模块、酸循环模块和极液循环模块；
所述盐循环模块包括依次通过管路连接的中间水池、盐循环泵、盐热交换器和盐过滤器，所述盐过滤器的出液口连接至所述双极膜装置的盐进液口，所述双极膜装置的盐出液口连接至所述中间水池的进液口，所述沉降池的出液口和循环液储罐的出液口分别连接至所述中间水池的进液口；
所述碱循环模块包括依次通过管路连接的碱池、碱循环泵、碱热交换器和碱过滤器，所述碱过滤器的出液口连接至所述双极膜装置的碱进液口，所述双极膜装置的碱出液口连接至所述碱池的进液口，所述碱池的出液口分别连接至所述吸收液储罐的碱进液口和反应池的碱进液口；
所述酸循环模块包括依次通过管路连接的酸池、酸循环泵、酸热交换器和酸过滤器，所述酸过滤器的出液口连接至所述双极膜装置的酸进液口，所述双极膜装置的酸出液口连接至所述酸池的进液口；
所述极液循环模块依次通过管路连接的极液池、极液循环泵、极液热交换器和极液过滤器，所述极液过滤器的出液口连接至所述双极膜装置的极液进液口，所述双极膜装置的极液出液口连接至所述极液池的进液口。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.本发明的处理方法可以同时处理不锈钢清洗过程中废水和废气，生成的碱可用于废水和废气的预处理及双极膜的极液，混酸可用于前期的不锈钢预处理过程，实现废水和废气同时资源化处理。
2.本发明的处理装置可以达到废气处理量100t/a，废水处理量500m3/d可以满足现有不锈钢清洗工艺使用。
（发明人：徐守疆;侯东艳;赵平易;李国才;张世凯;李浩;刘国昌;范乐）