一种含铁废盐酸提纯回收系统及方法
一种含铁废盐酸提纯回收系统及方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于环境工程水处理技术领域，涉及一种废酸提纯回收工艺，具体涉及一 种含铁废盐酸提纯回收系统及方法。
【背景技术】
[0002] 含铁废盐酸一般是在化工、冶金、机械、电镀等行业表面处理的酸洗工序中产生， 铁件酸洗是表面处理工段中必不可少的生产工序。在目前的铁件酸洗工艺中，大多采用盐 酸作为酸洗介质。铁件表面的氧化铁皮与盐酸反应后形成FeCl 2、FeCl3溶解在酸液中。酸 液中盐酸的质量浓度通常为200g/L，随着酸洗过程的进行，酸液中的铁离子浓度逐步升高， 而游离酸的浓度相应降低。当Fe 2+的质量浓度达到110~130g/L时，酸液就失去了高效酸 洗的能力，成为废酸被连续排出。排出的废酸液不仅量大，Fe 2+、Fe3+和C厂浓度高，腐蚀性 强，温度也高达80°C，如不经处理排放，不仅会造成严重的环境污染，也会降低企业的经济 效益。
[0003] 含铁废盐酸的回收与利用的方法主要有中和法、直接焙烧法、萃取法、蒸发浓缩 法、膜分离法（扩散渗析法，电渗析法，气升式膜过滤法等）等。目前，国内多数工厂采用中 和法处理含酸废液，虽然中和法具有工艺简单、对设备要求不高、易操作的特点，但在处理 废酸液过程中，会产生氢氧化铁和大量废水，致使污水难以达标排放，带来二次污染。焙烧 法适合钢铁酸洗行业产生的废盐酸处理，回收盐酸较多，但是，却存在二次污染，投资大，需 要消耗高能燃料，技术难度大，设备体积大，管理、维修困难等缺点。萃取法是使用有机相组 成的萃取液进行逆流萃取，萃取相循环使用的方法。投资仍然较高，操作也不方便，不太适 用。而蒸发法主要消耗蒸汽，对含盐酸废水（废盐酸）进行加热蒸发，获得盐酸和浓缩液相。 优点是投资低，操作方便，但是回收得到的盐酸浓度较低，无法直接使用。另外，由于设备腐 蚀严重，一般来讲，设备运行不超过3个月。膜分离法利用膜的离子选择性将铁和酸分离， 从而回收酸和铁盐。膜分离法具有有较高的经济和环保价值，能耗低、运转费用省，其投资 仅为焙烧法的1/5左右，环境污染小，但该法分离效率低而且由于膜技术的限制，使得该技 术的广泛应用受到了限制。
[0004] 综上所述，鉴于目前废水、废酸液治理的严峻形势，开发新型、先进的废酸液工艺 与装置势在必行，对加强我国的环境保护具有重要的意义。
【发明内容】
[0005] 本发明提供一种H2O2氧化与强碱阴离子交换树脂吸附相结合的含铁废盐酸提纯 回收系统，以解决废酸采用中和法、直接焙烧法等常规处理出水难以达标排放、产生二次污 染、燃料消耗大、设备体积大、投资大、管理与维修困难等问题，以实现消除废酸对环境的污 染，并同步有效回收盐酸。
[0006] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
[0007] -种含铁废盐酸提纯回收系统，该系统由H2O2氧化单元、树脂吸附单元、H 2O2投药 单元和电器自控单元四部分组成，H2O2氧化单元包括依次连接的废酸储槽、废酸输送泵I和 废酸氧化槽，废酸氧化槽内安装有氧化槽搅拌机；树脂吸附单元包括依次连接的废酸输送 泵II、预过滤器、树脂吸附塔、树脂捕捉器、回收酸储槽、回收酸输送泵；树脂吸附塔设有两 条支路，一条与纯水再生槽相连，该支路上树脂吸附塔和纯水再生槽之间设有纯水输送泵， 另一条与再生水储槽、再生水输送泵依次相连；H 2O2投药单元由双氧水储槽和双氧水加药 泵组成，H2O2投药单元与废酸氧化槽管路连接；PLC和自动阀门组成了模块化的集数据采集 和控制与一体的电器自控单元。
[0008] 作为优选，树脂吸附塔共三个进出口，顶部两个，底部一个；顶部中间进出口总管 上分出三条支路，分别装有上进阀I、上进阀II和上排阀；顶部靠边出口为排气口，装有排 气阀；底部进出口总管上分出五条支路，分别装有下进阀I、下进阀II、下排阀I、下排阀Π 和下出阀。
[0009] 作为优选，废酸氧化槽、废酸输送泵II、预过滤器和上进阀I依次由管道相连；上 进阀II与下进阀II汇成一条支路，与纯水输送泵和纯水再生槽依次相连；上排阀和下排阀 I汇成一条支路，通向再生水储槽；下排阀II通向废酸氧化槽；下出阀、树脂捕捉器、回收 酸储槽顶进水口依次相连；下进阀I与回收酸输送泵出口的一条支路上接。
[0010] 作为优选，纯水再生槽、再生水储槽、双氧水储槽均选用PE立式平底水箱。
[0011] 作为优选，废酸氧化槽内分别设有低液位开关和高液位开关；回收酸储槽、纯水再 生槽和再生水储槽均设有高液位开关和低液位开关；预过滤器、树脂吸附塔和树脂捕捉器 进出水处均设有压力表。
[0012] 作为优选，预过滤器和树脂捕捉器均选用过滤精度为20 μ m、耐压5kg/cm2、主体材 质为高性能聚丙烯（PPH)、滤网材质是丙纶的过滤器。
[0013] 作为优选，双氧水加药泵和双氧水储槽用U-PVC管道连接，双氧水加药泵的进口 装有阀门，双氧水加药泵的出口装有阀门与管道流量计，管路通往废酸氧化槽进口处。
[0014] 作为优选，所述的电器自控单元以PLC为自控中心，采集废酸储槽、废酸氧化槽、 回收酸储槽、纯水再生槽、再生水储槽的液位状态信号、废酸输送泵I、废酸输送泵II、回收 酸输送泵、双氧水加药泵、纯水输送泵、再生水输送泵与氧化槽搅拌机的开/停信号、各自 控阀门的开/关信号，由PLC发号指令控制上述各泵、氧化槽搅拌机和自控阀门的开/停。
[0015] -种采用所述系统的含铁废盐酸提纯回收方法，该方法包括如下步骤：废盐酸收 集在废酸储槽，经由废酸输送泵I打入废酸氧化槽，同时H2O2投药装置连续地往废酸氧化 槽中打入H 2O2药剂，在氧化槽搅拌机的搅动下，废盐酸与从双氧水投药装置输送过来的H2O 2 充分混合反应，经氧化后的废盐酸由废酸输送泵II从废酸氧化槽打入预过滤器，预过滤器 滤去废液中较大的悬浮物，之后自上而下顺流进入树脂吸附塔，纯净后的回收酸经过树脂 捕捉器进入回收酸储槽，最终由回收酸输送泵送至车间回收使用。本发明的工艺流程图如 图3所示。
[0016] 该工艺由H2O2氧化与强碱阴呙子交换树脂吸附两部分组成。H2O 2氧化是米用H2O2 将废盐酸中的Fe2+氧化成Fe 3+，以便进入树脂吸附塔的废水中铁以Fe3+为主。强碱阴离子 交换树脂吸附工艺是利用强碱阴离子交换树脂对Fe 3+的吸附作用，将Fe3+从废水中去除，从 而实现废酸除杂并回收利用。树脂再生时使用纯水即可将饱和树脂上的Fe 3+洗脱出来。本 法解决了废酸采用中和法、直接焙烧法等常规处理出水难以达标排放、产生二次污染、燃料 消耗大、设备体积大、投资大、管理与维修困难等问题，能有效地使含铁废酸中铁的去除，以 实现消除废酸对环境的污染，并同步有效回收盐酸。
[0017] 废酸储槽、废酸氧化槽及回收酸储槽选用玻璃钢（FRP)材质，耐强酸腐蚀，增加设 备使用年限。树脂吸附塔为碳钢衬胶，衬胶5mm厚。纯水再生槽、再生水储槽、双氧水储槽 均选用PE立式平底水箱。
[0018] 所述的H2O2氧化单元中，废酸储槽靠近底部的区域开孔，与废酸输送泵I进口通 过U-PVC管道连接，废酸输送泵I出口安装调节流量的阀门与止回阀，管道接至废酸氧化 槽上部。氧化槽搅拌机安装于废酸氧化槽之上，转速一般控制为65rpm，桨叶材料选用碳钢 衬PP材质。废酸储槽内设有液位开关，以保护废酸输送泵I在废盐酸低液位时空抽。废 酸氧化槽内分别设有低液位开关和高液位开关，当废酸氧化槽处于高液位时，废酸输送泵 I自动停机；废酸氧化槽在低液位时，废酸输送泵II自动停机，直至不再处于低液位。
[0019] 废酸氧化槽中，废盐酸与H2O2充分混合反应，因为H 2O2的氧化性与Fe 2+发生氧化 还原反应，将Fe2+氧化成Fe 3+，其反应原理：2Fe2++H202+2H += = 2Fe 3++2H20。H2O2的投加量由 废盐酸中的Fe 2+决定，可通过小试得知投加 H2O2的量。根据试验结果，从二价铁的氧化效率 和双氧水的利用率两方面考虑，双氧水的最佳投药量达到理论投加量的1. 25倍，体系统中 Fe2+的去除率可达到99%以上。
[0020] 树脂吸附单元内，由于废盐酸体系经过氧化处理后，铁离子的主导形态为 [FeCl4F络合阴离子，因此为了吸附分离氧化后废酸体系中的铁，宜选用阴离子交换树脂。 本发明通过几种阴离子交换树脂的实验数据，选择大孔强碱性苯乙烯系阴离子交换树脂 (型号：D201-TR)，其具有的大孔道结构更有利于[?冗1 4]1各合阴离子的交换吸附，含有的 强碱性基团与[FeClJ-离子具有较高的亲和力，更易将[FeCl4F离子从溶液中吸附分离。 该树脂使用pH范围为1-14,最高使用温度100°C，外观乳白色，质量交换容量3. 7_01/ g(干），体积交换容量I. lmmol/ml，含水率50-60%，堆积密度650g/L。吸附过程机理如下： R-N+ · Cl +[FeCl4] 一 R-N+ · [FeCl4] +Cl。
[0021] 预过滤器和树脂捕捉器均选用过滤精度为20 μπκ耐压5kg/cm2、主体材质为高性 能聚丙烯（PPH)、滤网材质是丙纶的过滤器。预过滤器滤去废 酸中的悬浮物等较大颗粒，以 及水槽和管路中残留的杂物，保证较大杂物不进入树脂吸附塔堵塞树脂。树脂捕捉器是为 了截留吸附塔出水带出的树脂，保护后段的输送泵正常工作。
[0022] 预过滤器、树脂吸附塔和树脂捕捉器进出水处均设有在线注油压力表，SS304材 质，抗振，耐蚀。运行的过程中可根据进出口的两块压力表的压差来判断预过滤器、树脂 吸附塔和树脂捕捉器是否堵塞，当压差大于〇. IMPA时，认为该设备运行受阻，可打开预过 滤器和树脂捕捉器，排除杂物或更换过滤袋，对于树脂吸附塔可对吸附塔进行正洗一一反 洗一一正洗，洗出污堵物。
[0023] 树脂吸附塔的三条进水管路均安装有管道流量计，通过调节泵前的阀门来控制进 水流量，方便根据时间来计算控制总进水量。
[0024] 回收酸储槽、纯水再生槽和再生水储槽都设有高液位开关和低液位开关，当各水 槽低液位时，其对应的输送泵自动停止工作，低液位信号消失后恢复；当回收酸储槽和再 生水储槽高液位时，废酸输送泵II自动停止工作，高液位信号消失后恢复；纯水再生槽高液 位时，纯水进水管路上的自动补水阀关闭，高液位信号消失后补水阀打开供水。
[0025] 树脂吸附塔共分四个工作状态：运行、置换I、再生、置换II。"运行"指树脂吸附废 酸中络合阴离子[FeCl4F的工作状态；当树脂吸附饱和后，树脂失去吸附作用，需将吸附的 [FeCl 4F从树脂骨架上洗脱，这个过程就叫"再生";在"再生"之前，需将吸附塔内的废酸顶 出塔内，这个过程为"置换I ";当"再生"过程完成之后，用回收酸将再生液顶出吸附塔至再 生水储槽，称为"置换II"。
[0026] "再生"即"运行"的逆向发生，在低酸并低氯离子环境下，可使树脂上的三氯化铁 洗脱下来，再生过程为：R_N+ · [FeCl4] - R-N+ · Cl +FeCl3。该再生过程不使用酸或喊等再 生剂，不产生酸/碱再生液，仅使用纯水，将树脂处于弱酸性环境中即可将[FeCl 4F络合阴 离子洗脱出来，节省再生的酸和碱，又不需要处理再生后的废酸与废碱，是一种环境友好型 的处理工艺。
[0027] 本发明的一种含铁废盐酸提纯回收系统，运行成本低廉，管理与维修简单，不产生 二次污染，同时满足了较高金属离子去除率和较高酸加收率的双重要求，回收后的纯酸具 有较高浓度，为工业废酸治理提供了一种新的思路。
【附图说明】
[0028] 图1为本发明的结构示意图；
[0029] 图2为本发明的树脂吸附塔结构示意图；
[0030] 图3为本发明的工艺流程图；
[0031] 图中：1-1H202氧化单兀、2-2树脂吸附单兀、3_3H 202投药单兀、1 一废酸储槽、2 - 废酸输送泵I、3 -止回阀、4 一氧化槽搅拌机、5 -废酸氧化槽、6 -液位开关、7 -废酸输 送泵11、8 -压力表、9 一预过滤器、10 -管道流量计、11 一树脂吸附塔、12 -树脂捕捉器、 13 -回收酸储槽、14 一回收酸输送泵、15 -回收酸出口阀、16 -去车间、17 -双氧水储槽、 18 -双氧水加药泵、19 一纯水补水阀、20 -纯水再生槽、21 -纯水输送泵、22 -再生水储 槽、23 -再生水输送泵、24 -去综合废水处理系统、25 -上进阀I、26 -上进阀II、27 -上 排阀、28 -排气阀、29 -下进阀I、30 -下进阀II、31 -下排阀I、32 -下排阀II、33 -下 出阀。
【具体实施方式】
[0032] 下面通过具体实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的具体说明。应 当理解，本发明的实施并不局限于下面的实施例，对本发明所做的任何形式上的变通和/ 或改变都将落入本发明保护范围。
[0033] 在本发明中，若非特指，所有的份、百分比均为重量单位，所采用的设备和原料等 均可从市场购得或是本领域常用的。下述实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域的常 规方法。
[0034] 实施例：
[0035] 一种含铁废盐酸提纯回收工艺及设备，图1和图2为本发明的结构示意图，该实施 例设备的处理量为lm3/h，包括H2O2氧化单元1-1、树脂吸附单元2-2、H 2O2投药单元3-3、电 器自控单元四大部分。H2O2氧化单元包括废酸储槽1、废酸输送泵I 2、废酸氧化槽5和氧化 槽搅拌机4 ;树脂吸附单元含废酸输送泵II 7、预过滤器9、树脂吸附塔11、树脂捕捉器12、 回收酸储槽13、回收酸输送泵14、纯水再生槽20、纯水输送泵21、再生水储槽22及再生水 输送泵23出202投药单元由双氧水储槽17和双氧水加药泵18组成，H2O 2投药单元与废酸氧 化槽管路连接；PLC、自动阀门组成了模块化的集数据采集和控制与一体的电器自控单元。
[0036] 废酸储槽、废酸输送泵I和废酸氧化槽依次相连，废酸输送泵I和废酸氧化槽之 间设有止回阀3,废酸氧化槽内安装有氧化槽搅拌机；废酸输送泵II、预过滤器、树脂吸附 塔、树脂捕捉器、回收酸储槽、回收酸输送泵依次相连，回收酸输送泵的出口设有回收酸出 口阀15 ;树脂吸附塔设有两条支路，一条与纯水再生槽相连，该支路上树脂吸附塔和纯水 再生槽之间设有纯水输送泵，另一条与再生水储槽、再生水输送泵依次相连。
[0037] 废酸储槽、废酸氧化槽及回收酸储槽选用玻璃钢（FRP)材质，耐强酸腐蚀，增加设 备使用年限。树脂吸附塔为碳钢衬胶，衬胶5mm厚。纯水再生槽、再生水储槽、双氧水储槽 均选用PE立式平底水箱。
[0038] H2O2氧化单元中，废酸储槽靠近底部的区域开孔，与废酸输送泵I进口通过U-PVC 管道连接，废酸输送泵I出口安装调节流量的阀门与止回阀，管道接至废酸氧化槽上部。氧 化槽搅拌机安装于废酸氧化槽之上，转速一般控制为65rpm，桨叶材料选用碳钢衬PP材质。 废酸储槽内设有2个液位开关6,以保护废酸输送泵I在废盐酸低液位时空抽。废酸氧化 槽内分别设有低液位开关和高液位开关，当废酸氧化槽处于高液位时，废酸输送泵I自动 停机；废酸氧化槽在低液位时，废酸输送泵II自动停机，直至不再处于低液位。
[0039] 树脂吸附塔共三个进出口，顶部两个，底部一个。顶部中间进出口总管上分出三条 支路，分别装有上进阀I 25、上进阀II 26和上排阀27 ;顶部靠边出口为排气口，装有排气阀 28;底部进出口总管上分出五条支路，分别装有下进阀I 29、下进阀II 30、下排阀I 31、下 排阀II 32和下出阀33。废酸氧化槽、废酸输送泵II、预过滤器和上进阀I依次由管道相连； 上进阀II与下进阀II汇成一条支路，与纯水输送泵和纯水再生槽依次相连；上排阀和下排 阀I汇成一条支路，通向再生水储槽；下排阀II通向废酸氧化槽；下出阀、树脂捕捉器、回 收酸储槽顶进水口依次相连；下进阀I与回收酸输送泵出口的一条支路上连接。此处所述 的树脂吸附塔上的阀门均为自动控制阀门。树脂吸附塔的三条进水管路均安装有管道流量 计10,通过调节泵前的阀门来控制进水流量，方便根据时间来计算控制总进水量。
[0040] 预过滤器和树脂捕捉器均选用过滤精度为20 μπκ耐压5kg/cm2、主体材质为高性 能聚丙烯（PPH)、滤网材质是丙纶的过滤器。预过滤器滤去废酸中的悬浮物等较大颗粒，以 及水槽和管路中残留的杂物，保证较大杂物不进入树脂吸附塔堵塞树脂。树脂捕捉器是为 了截留吸附塔出水带出的树脂，保护后段的输送泵正常工作。
[0041] 预过滤器、树脂吸附塔和树脂捕捉器进出水处均设有在线注油压力表8, SS304材 质，抗振，耐蚀。运行的过程中可根据进出口的两块压力表的压差来判断预过滤器、树脂 吸附塔和树脂捕捉器是否堵塞，当压差大于〇. IMPa时，认为该设备运行受阻，可打开预过 滤器和树脂捕捉器，排除杂物或更换过滤袋，对于树脂吸附塔可对吸附塔进行正洗一一反 洗一一正洗，洗出污堵物。
[0042] 回收酸储槽、纯水再生槽和再生水储槽都设有高液位开关和低液位开关，当各水 槽低液位时，其对应的输送泵自动停止工作，低液位信号消失后恢复；当回收酸储槽和再生 水储槽高液位时，废酸输送泵II自动停止工作，高液位信号消失后恢复；纯水再生槽高液位 时，纯水进水管路上的自动补水阀关闭，高液位信号消失后补水阀打开供水。
[0043] 双氧水加药泵和双氧水储槽用U-PVC管道连接，双氧水加药泵的进口装有阀门， 双氧水加药泵的出口装有阀门与管道流量计，管路通往废酸氧化槽进口处。
[0044] 所述的电器自控单元以PLC为自控中心，采集废酸储槽、废酸氧化槽、回收酸储 槽、纯水再生槽、再生水储槽的液位状态信号、废酸输送泵I、废酸输送泵II、回收酸输送 泵、双氧水加药泵、纯水输送泵、再生水输送泵与氧化槽搅拌机的开/停信号、各自控阀门 的开/关信号，由PLC发号指令控制上述各泵、氧化槽搅拌机和自控阀门的开/停。设备 运行工作过程中，PLC程序自控，一键启动，控制方式设有两种模式，即手动控制、自动控制。 手动控制：当对控制箱上的电机"手动/停止/自动"和自控阀门"手动/关闭/自动"开 关选择"手动"方式时，可实现对设备的手动开启操作；各电机与自控阀门全部选择"自动" 时，可通过PLC编写好的程序一步步启动运行。各输送 泵与各水槽液位状态连锁，选择开启 /停止；双氧水加药泵与废酸输送泵I连锁，两台同时开启，同时停止。在电控柜面板上设 了"运行" "置换I " "再生" "置换II "四个按钮，根据实际需求来选择树脂吸附塔的工作 状态。废盐酸收集在废酸储槽1，经由废酸输送泵I 2打入废酸氧化槽5,同时H2O2投药装 置3-3不停地往废酸氧化槽5中打入H 2O2药剂，在氧化槽搅拌机4的搅动下，废盐酸与从 双氧水投药装置输送过来的H2O 2充分混合反应，因为H2O2的氧化性与Fe 2+发生氧化还原反 应，将Fe2+氧化成Fe 3+，氧化时间为150分钟。废酸中的Fe2+浓度在120g/L，H2O 2的理论投 加量为36. 43g/L，双氧水最佳投药量为理论投加量的1. 25倍，即需投加 45. 54g/L的H202。 该实施例所使用的工业用H2O 2质量浓度是30%，则需投加 151. 8g/L，即每吨废水中需投加 136. 76L30% H202(30% H2O2密度 I. llg/cm3)。
[0045] 经氧化后的废盐酸中含有的120g/L的Fe3+，该水由废酸输送泵II 7从废酸氧化槽 5打入预过滤器9, 20 μ m孔径的预过滤器滤去废液中较大的悬浮物，之后自上而下顺流进 入树脂吸附塔11，树脂吸附的运行流速为20m/h。此时吸附塔11上的上进阀I 25、下出阀 33和回收酸出口阀15三个自动阀打开。强酸体系中，铁离子的主导形态为[FeCl4F络合阴 离子，在树脂吸附塔中大孔强碱性苯乙烯系阴离子交换树脂的活性基团与[FeCl 4F络合阴 离子交换，吸附废酸中的Fe3+，实现了废盐酸提纯。纯净后的回收酸经过树脂捕捉器12进 入回收酸储槽13,最终由回收酸输送泵14送至车间16回收使用。
[0046] 离子交换树脂吸附的Fe3+饱和后即失去了吸附功能，可通过再生来恢复离子交换 能力。再生过程共分为三个步骤：置换I、再生、置换II。
[0047] 第一步"置换I "，打开上进阀II 26和下排阀II 30,阀门到位后开启纯水输送泵 21，将纯水输送至树脂吸附塔11，自上而下置换出原废酸到进水端一一废酸氧化槽5。纯 水再生槽中的纯水补充管路上设有纯水补水阀19,可根据液位自动开启/停止补水，保证 纯水再生槽中有充中的纯水。"置换I "的进水量为树脂吸附塔11与管路中的贮水体积，贮 水体积计算得I. 25m3,置换时将泵的流量调至I. 5m3/h，开启工作50分钟然后关闭。
[0048] 第二步"再生"，打开上进阀II 26和下排阀I 31，阀门到位后开启纯水输送泵21， 将纯水输送至树脂吸附塔11，自上而下再生吸附Fe3+饱和的树脂，再生流速选用5m/h，再生 液至再生水储槽22,再生水最终由再生水输送泵23打至该污水站的综合废水处理系统24 作后序处置。再生水量为树脂量的3-4倍，再生时间160分钟。
[0049] 第三步"置换II"，打开下进阀I 29和上排阀27,阀门到位后开启回收酸输送泵 14,将回收酸输送至树脂吸附塔11，自下而上置换出再生液到再生水储槽22。"置换II "的 流速与工作时间同"置换I "。完成之后，设备再次进入"运行"过程，处理废酸。
[0050] 树脂吸附塔11选有直径600mm，高4000mm的钢衬胶树脂罐。树脂装填高度 1200mm，共装填1350L。预过滤器9和树脂捕捉器12的处理能力为2m 3/h。废酸输送泵II 7、 纯水输送泵21、再生水输送泵23和回收酸输送泵14均选用Q = 2m3/h，H = 28m，过流部件 材质为氟塑料合金（F46)的离心泵。
[0051] 表1为采用本发明所述的工艺设备对某汽配厂含铁废盐酸进行连续处理后的检 测水质。
[0052] 表1 :高浓度难降解废水预处理数据一览表
[0053]
[0054] 注：表中数据均为每隔3小时采样的3次样品测定的平均值，除去除率外其它单位 均为g/L。
[0055] 从以上水质检测结果可以看出，本系统的H2O2氧化单元对Fe 2+的去除率平均达到 98. 9 %，树脂吸附单元对Fe3+的去除率平均达到99. 29 %，完全能够满足治金、钢铁和表面 处理等行业对废盐酸提纯回收的要求。本系统解决了现有传统工艺流程中处理出水难以达 标排放、产生二次污染、燃料消耗大、设备体积大、投资大、管理与维修困难等问题，具有自 动化程度高、占用空间小、操作管理简单的优点，在消除废酸对环境的污染的同时又能有效 地回收优质盐酸等优点。
[0056] 最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽 管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然 可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替 换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精 神和范围。
【主权项】
1. 一种含铁废盐酸提纯回收系统，其特征在于：该系统由H2O2氧化单元、树脂吸附单 元、H2O2投药单元和电器自控单元四部分组成， H2O2氧化单元包括依次连接的废酸储槽、废酸输送泵I和废酸氧化槽，废酸氧化槽内安 装有氧化槽搅拌机； 树脂吸附单元包括依次连接的废酸输送泵II、预过滤器、树脂吸附塔、树脂捕捉器、回 收酸储槽、回收酸输送泵；树脂吸附塔设有两条支路，一条与纯水再生槽相连，该支路上树 脂吸附塔和纯水再生槽之间设有纯水输送泵，另一条与再生水储槽、再生水输送泵依次相 连； H2O2投药单元由双氧水储槽和双氧水加药泵组成，H202投药单元与废酸氧化槽管路连 接； PLC和自动阀门组成了模块化的集数据采集和控制与一体的电器自控单元。2. 根据权利要求1所述的含铁废盐酸提纯回收系统，其特征在于：树脂吸附塔共三个 进出口，顶部两个，底部一个；顶部中间进出口总管上分出三条支路，分别装有上进阀I、上 进阀II和上排阀；顶部靠边出口为排气口，装有排气阀；底部进出口总管上分出五条支路， 分别装有下进阀I、下进阀II、下排阀I、下排阀II和下出阀。3. 根据权利要求2所述的含铁废盐酸提纯回收系统，其特征在于：废酸氧化槽、废酸输 送泵II、预过滤器和上进阀I依次由管道相连；上进阀II与下进阀II汇成一条支路，与纯水 输送泵和纯水再生槽依次相连；上排阀和下排阀I汇成一条支路，通向再生水储槽；下排 阀II通向废酸氧化槽；下出阀、树脂捕捉器、回收酸储槽顶进水口依次相连；下进阀I与回 收酸输送泵出口的一条支路上接。4. 根据权利要求1所述的含铁废盐酸提纯回收系统，其特征在于：纯水再生槽、再生水 储槽、双氧水储槽均选用PE立式平底水箱。5. 根据权利要求1所述的含铁废盐酸提纯回收系统，其特征在于：废酸氧化槽内分别 设有低液位开关和高液位开关；回收酸储槽、纯水再生槽和再生水储槽均设有高液位开关 和低液位开关；预过滤器、树脂吸附塔和树脂捕捉器进出水处均设有压力表。6. 根据权利要求1所述的含铁废盐酸提纯回收系统，其特征在于：预过滤器和树脂捕 捉器均选用过滤精度为20ym、耐压5kg/cm2、主体材质为高性能聚丙烯（PPH)、滤网材质是 丙纶的过滤器。7. 根据权利要求1所述的含铁废盐酸提纯回收系统，其特征在于：双氧水加药泵和双 氧水储槽用U-PVC管道连接，双氧水加药泵的进口装有阀门，双氧水加药泵的出口装有阀 门与管道流量计，管路通往废酸氧化槽进口处。8. 根据权利要求1所述的含铁废盐酸提纯回收系统，其特征在于：所述的电器自控单 元以PLC为自控中心，采集废酸储槽、废酸氧化槽、回收酸储槽、纯水再生槽、再生水储槽的 液位状态信号、废酸输送泵I、废酸输送泵II、回收酸输送泵、双氧水加药泵、纯水输送泵、 再生水输送泵与氧化槽搅拌机的开/停信号、各自控阀门的开/关信号，由PLC发号指令控 制上述各泵、氧化槽搅拌机和自控阀门的开/停。9. 一种采用权利要求1所述系统的含铁废盐酸提纯回收方法，其特征在于该方法包括 如下步骤：废盐酸收集在废酸储槽，经由废酸输送泵I打入废酸氧化槽，同时H2O2投药装置 连续地往废酸氧化槽中打入H2O2药剂，在氧化槽搅拌机的搅动下，废盐酸与从双氧水投药
【专利摘要】本发明属于环境工程水处理技术领域，涉及一种含铁废盐酸提纯回收系统及方法。该系统由H2O2氧化单元、树脂吸附单元、H2O2投药单元和电器自控单元四部分组成，H2O2氧化单元包括依次连接的废酸储槽、废酸输送泵Ⅰ和废酸氧化槽，废酸氧化槽内安装有氧化槽搅拌机；树脂吸附单元包括依次连接的废酸输送泵Ⅱ、预过滤器、树脂吸附塔、树脂捕捉器、回收酸储槽、回收酸输送泵；树脂吸附塔设有两条支路，一条与纯水再生槽相连，另一条与再生水储槽、再生水输送泵依次相连。本发明的一种含铁废盐酸提纯回收系统，运行成本低廉，管理与维修简单，不产生二次污染，同时满足了较高金属离子去除率和较高酸加收率的双重要求。
【IPC分类】C01B7/07
【公开号】CN104891440
【申请号】CN201510157517
【发明人】高亮, 周如禄, 罗伟锋
【申请人】煤科集团杭州环保研究院有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年4月3日
【技术领域】
[0001] 本发明属于环境工程水处理技术领域，涉及一种废酸提纯回收工艺，具体涉及一 种含铁废盐酸提纯回收系统及方法。
【背景技术】
[0002] 含铁废盐酸一般是在化工、冶金、机械、电镀等行业表面处理的酸洗工序中产生， 铁件酸洗是表面处理工段中必不可少的生产工序。在目前的铁件酸洗工艺中，大多采用盐 酸作为酸洗介质。铁件表面的氧化铁皮与盐酸反应后形成FeCl 2、FeCl3溶解在酸液中。酸 液中盐酸的质量浓度通常为200g/L，随着酸洗过程的进行，酸液中的铁离子浓度逐步升高， 而游离酸的浓度相应降低。当Fe 2+的质量浓度达到110~130g/L时，酸液就失去了高效酸 洗的能力，成为废酸被连续排出。排出的废酸液不仅量大，Fe 2+、Fe3+和C厂浓度高，腐蚀性 强，温度也高达80°C，如不经处理排放，不仅会造成严重的环境污染，也会降低企业的经济 效益。
[0003] 含铁废盐酸的回收与利用的方法主要有中和法、直接焙烧法、萃取法、蒸发浓缩 法、膜分离法（扩散渗析法，电渗析法，气升式膜过滤法等）等。目前，国内多数工厂采用中 和法处理含酸废液，虽然中和法具有工艺简单、对设备要求不高、易操作的特点，但在处理 废酸液过程中，会产生氢氧化铁和大量废水，致使污水难以达标排放，带来二次污染。焙烧 法适合钢铁酸洗行业产生的废盐酸处理，回收盐酸较多，但是，却存在二次污染，投资大，需 要消耗高能燃料，技术难度大，设备体积大，管理、维修困难等缺点。萃取法是使用有机相组 成的萃取液进行逆流萃取，萃取相循环使用的方法。投资仍然较高，操作也不方便，不太适 用。而蒸发法主要消耗蒸汽，对含盐酸废水（废盐酸）进行加热蒸发，获得盐酸和浓缩液相。 优点是投资低，操作方便，但是回收得到的盐酸浓度较低，无法直接使用。另外，由于设备腐 蚀严重，一般来讲，设备运行不超过3个月。膜分离法利用膜的离子选择性将铁和酸分离， 从而回收酸和铁盐。膜分离法具有有较高的经济和环保价值，能耗低、运转费用省，其投资 仅为焙烧法的1/5左右，环境污染小，但该法分离效率低而且由于膜技术的限制，使得该技 术的广泛应用受到了限制。
[0004] 综上所述，鉴于目前废水、废酸液治理的严峻形势，开发新型、先进的废酸液工艺 与装置势在必行，对加强我国的环境保护具有重要的意义。
【发明内容】
[0005] 本发明提供一种H2O2氧化与强碱阴离子交换树脂吸附相结合的含铁废盐酸提纯 回收系统，以解决废酸采用中和法、直接焙烧法等常规处理出水难以达标排放、产生二次污 染、燃料消耗大、设备体积大、投资大、管理与维修困难等问题，以实现消除废酸对环境的污 染，并同步有效回收盐酸。
[0006] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
[0007] -种含铁废盐酸提纯回收系统，该系统由H2O2氧化单元、树脂吸附单元、H 2O2投药 单元和电器自控单元四部分组成，H2O2氧化单元包括依次连接的废酸储槽、废酸输送泵I和 废酸氧化槽，废酸氧化槽内安装有氧化槽搅拌机；树脂吸附单元包括依次连接的废酸输送 泵II、预过滤器、树脂吸附塔、树脂捕捉器、回收酸储槽、回收酸输送泵；树脂吸附塔设有两 条支路，一条与纯水再生槽相连，该支路上树脂吸附塔和纯水再生槽之间设有纯水输送泵， 另一条与再生水储槽、再生水输送泵依次相连；H 2O2投药单元由双氧水储槽和双氧水加药 泵组成，H2O2投药单元与废酸氧化槽管路连接；PLC和自动阀门组成了模块化的集数据采集 和控制与一体的电器自控单元。
[0008] 作为优选，树脂吸附塔共三个进出口，顶部两个，底部一个；顶部中间进出口总管 上分出三条支路，分别装有上进阀I、上进阀II和上排阀；顶部靠边出口为排气口，装有排 气阀；底部进出口总管上分出五条支路，分别装有下进阀I、下进阀II、下排阀I、下排阀Π 和下出阀。
[0009] 作为优选，废酸氧化槽、废酸输送泵II、预过滤器和上进阀I依次由管道相连；上 进阀II与下进阀II汇成一条支路，与纯水输送泵和纯水再生槽依次相连；上排阀和下排阀 I汇成一条支路，通向再生水储槽；下排阀II通向废酸氧化槽；下出阀、树脂捕捉器、回收 酸储槽顶进水口依次相连；下进阀I与回收酸输送泵出口的一条支路上接。
[0010] 作为优选，纯水再生槽、再生水储槽、双氧水储槽均选用PE立式平底水箱。
[0011] 作为优选，废酸氧化槽内分别设有低液位开关和高液位开关；回收酸储槽、纯水再 生槽和再生水储槽均设有高液位开关和低液位开关；预过滤器、树脂吸附塔和树脂捕捉器 进出水处均设有压力表。
[0012] 作为优选，预过滤器和树脂捕捉器均选用过滤精度为20 μ m、耐压5kg/cm2、主体材 质为高性能聚丙烯（PPH)、滤网材质是丙纶的过滤器。
[0013] 作为优选，双氧水加药泵和双氧水储槽用U-PVC管道连接，双氧水加药泵的进口 装有阀门，双氧水加药泵的出口装有阀门与管道流量计，管路通往废酸氧化槽进口处。
[0014] 作为优选，所述的电器自控单元以PLC为自控中心，采集废酸储槽、废酸氧化槽、 回收酸储槽、纯水再生槽、再生水储槽的液位状态信号、废酸输送泵I、废酸输送泵II、回收 酸输送泵、双氧水加药泵、纯水输送泵、再生水输送泵与氧化槽搅拌机的开/停信号、各自 控阀门的开/关信号，由PLC发号指令控制上述各泵、氧化槽搅拌机和自控阀门的开/停。
[0015] -种采用所述系统的含铁废盐酸提纯回收方法，该方法包括如下步骤：废盐酸收 集在废酸储槽，经由废酸输送泵I打入废酸氧化槽，同时H2O2投药装置连续地往废酸氧化 槽中打入H 2O2药剂，在氧化槽搅拌机的搅动下，废盐酸与从双氧水投药装置输送过来的H2O 2 充分混合反应，经氧化后的废盐酸由废酸输送泵II从废酸氧化槽打入预过滤器，预过滤器 滤去废液中较大的悬浮物，之后自上而下顺流进入树脂吸附塔，纯净后的回收酸经过树脂 捕捉器进入回收酸储槽，最终由回收酸输送泵送至车间回收使用。本发明的工艺流程图如 图3所示。
[0016] 该工艺由H2O2氧化与强碱阴呙子交换树脂吸附两部分组成。H2O 2氧化是米用H2O2 将废盐酸中的Fe2+氧化成Fe 3+，以便进入树脂吸附塔的废水中铁以Fe3+为主。强碱阴离子 交换树脂吸附工艺是利用强碱阴离子交换树脂对Fe 3+的吸附作用，将Fe3+从废水中去除，从 而实现废酸除杂并回收利用。树脂再生时使用纯水即可将饱和树脂上的Fe 3+洗脱出来。本 法解决了废酸采用中和法、直接焙烧法等常规处理出水难以达标排放、产生二次污染、燃料 消耗大、设备体积大、投资大、管理与维修困难等问题，能有效地使含铁废酸中铁的去除，以 实现消除废酸对环境的污染，并同步有效回收盐酸。
[0017] 废酸储槽、废酸氧化槽及回收酸储槽选用玻璃钢（FRP)材质，耐强酸腐蚀，增加设 备使用年限。树脂吸附塔为碳钢衬胶，衬胶5mm厚。纯水再生槽、再生水储槽、双氧水储槽 均选用PE立式平底水箱。
[0018] 所述的H2O2氧化单元中，废酸储槽靠近底部的区域开孔，与废酸输送泵I进口通 过U-PVC管道连接，废酸输送泵I出口安装调节流量的阀门与止回阀，管道接至废酸氧化 槽上部。氧化槽搅拌机安装于废酸氧化槽之上，转速一般控制为65rpm，桨叶材料选用碳钢 衬PP材质。废酸储槽内设有液位开关，以保护废酸输送泵I在废盐酸低液位时空抽。废 酸氧化槽内分别设有低液位开关和高液位开关，当废酸氧化槽处于高液位时，废酸输送泵 I自动停机；废酸氧化槽在低液位时，废酸输送泵II自动停机，直至不再处于低液位。
[0019] 废酸氧化槽中，废盐酸与H2O2充分混合反应，因为H 2O2的氧化性与Fe 2+发生氧化 还原反应，将Fe2+氧化成Fe 3+，其反应原理：2Fe2++H202+2H += = 2Fe 3++2H20。H2O2的投加量由 废盐酸中的Fe 2+决定，可通过小试得知投加 H2O2的量。根据试验结果，从二价铁的氧化效率 和双氧水的利用率两方面考虑，双氧水的最佳投药量达到理论投加量的1. 25倍，体系统中 Fe2+的去除率可达到99%以上。
[0020] 树脂吸附单元内，由于废盐酸体系经过氧化处理后，铁离子的主导形态为 [FeCl4F络合阴离子，因此为了吸附分离氧化后废酸体系中的铁，宜选用阴离子交换树脂。 本发明通过几种阴离子交换树脂的实验数据，选择大孔强碱性苯乙烯系阴离子交换树脂 (型号：D201-TR)，其具有的大孔道结构更有利于[?冗1 4]1各合阴离子的交换吸附，含有的 强碱性基团与[FeClJ-离子具有较高的亲和力，更易将[FeCl4F离子从溶液中吸附分离。 该树脂使用pH范围为1-14,最高使用温度100°C，外观乳白色，质量交换容量3. 7_01/ g(干），体积交换容量I. lmmol/ml，含水率50-60%，堆积密度650g/L。吸附过程机理如下： R-N+ · Cl +[FeCl4] 一 R-N+ · [FeCl4] +Cl。
[0021] 预过滤器和树脂捕捉器均选用过滤精度为20 μπκ耐压5kg/cm2、主体材质为高性 能聚丙烯（PPH)、滤网材质是丙纶的过滤器。预过滤器滤去废 酸中的悬浮物等较大颗粒，以 及水槽和管路中残留的杂物，保证较大杂物不进入树脂吸附塔堵塞树脂。树脂捕捉器是为 了截留吸附塔出水带出的树脂，保护后段的输送泵正常工作。
[0022] 预过滤器、树脂吸附塔和树脂捕捉器进出水处均设有在线注油压力表，SS304材 质，抗振，耐蚀。运行的过程中可根据进出口的两块压力表的压差来判断预过滤器、树脂 吸附塔和树脂捕捉器是否堵塞，当压差大于〇. IMPA时，认为该设备运行受阻，可打开预过 滤器和树脂捕捉器，排除杂物或更换过滤袋，对于树脂吸附塔可对吸附塔进行正洗一一反 洗一一正洗，洗出污堵物。
[0023] 树脂吸附塔的三条进水管路均安装有管道流量计，通过调节泵前的阀门来控制进 水流量，方便根据时间来计算控制总进水量。
[0024] 回收酸储槽、纯水再生槽和再生水储槽都设有高液位开关和低液位开关，当各水 槽低液位时，其对应的输送泵自动停止工作，低液位信号消失后恢复；当回收酸储槽和再 生水储槽高液位时，废酸输送泵II自动停止工作，高液位信号消失后恢复；纯水再生槽高液 位时，纯水进水管路上的自动补水阀关闭，高液位信号消失后补水阀打开供水。
[0025] 树脂吸附塔共分四个工作状态：运行、置换I、再生、置换II。"运行"指树脂吸附废 酸中络合阴离子[FeCl4F的工作状态；当树脂吸附饱和后，树脂失去吸附作用，需将吸附的 [FeCl 4F从树脂骨架上洗脱，这个过程就叫"再生";在"再生"之前，需将吸附塔内的废酸顶 出塔内，这个过程为"置换I ";当"再生"过程完成之后，用回收酸将再生液顶出吸附塔至再 生水储槽，称为"置换II"。
[0026] "再生"即"运行"的逆向发生，在低酸并低氯离子环境下，可使树脂上的三氯化铁 洗脱下来，再生过程为：R_N+ · [FeCl4] - R-N+ · Cl +FeCl3。该再生过程不使用酸或喊等再 生剂，不产生酸/碱再生液，仅使用纯水，将树脂处于弱酸性环境中即可将[FeCl 4F络合阴 离子洗脱出来，节省再生的酸和碱，又不需要处理再生后的废酸与废碱，是一种环境友好型 的处理工艺。
[0027] 本发明的一种含铁废盐酸提纯回收系统，运行成本低廉，管理与维修简单，不产生 二次污染，同时满足了较高金属离子去除率和较高酸加收率的双重要求，回收后的纯酸具 有较高浓度，为工业废酸治理提供了一种新的思路。
【附图说明】
[0028] 图1为本发明的结构示意图；
[0029] 图2为本发明的树脂吸附塔结构示意图；
[0030] 图3为本发明的工艺流程图；
[0031] 图中：1-1H202氧化单兀、2-2树脂吸附单兀、3_3H 202投药单兀、1 一废酸储槽、2 - 废酸输送泵I、3 -止回阀、4 一氧化槽搅拌机、5 -废酸氧化槽、6 -液位开关、7 -废酸输 送泵11、8 -压力表、9 一预过滤器、10 -管道流量计、11 一树脂吸附塔、12 -树脂捕捉器、 13 -回收酸储槽、14 一回收酸输送泵、15 -回收酸出口阀、16 -去车间、17 -双氧水储槽、 18 -双氧水加药泵、19 一纯水补水阀、20 -纯水再生槽、21 -纯水输送泵、22 -再生水储 槽、23 -再生水输送泵、24 -去综合废水处理系统、25 -上进阀I、26 -上进阀II、27 -上 排阀、28 -排气阀、29 -下进阀I、30 -下进阀II、31 -下排阀I、32 -下排阀II、33 -下 出阀。
【具体实施方式】
[0032] 下面通过具体实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的具体说明。应 当理解，本发明的实施并不局限于下面的实施例，对本发明所做的任何形式上的变通和/ 或改变都将落入本发明保护范围。
[0033] 在本发明中，若非特指，所有的份、百分比均为重量单位，所采用的设备和原料等 均可从市场购得或是本领域常用的。下述实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域的常 规方法。
[0034] 实施例：
[0035] 一种含铁废盐酸提纯回收工艺及设备，图1和图2为本发明的结构示意图，该实施 例设备的处理量为lm3/h，包括H2O2氧化单元1-1、树脂吸附单元2-2、H 2O2投药单元3-3、电 器自控单元四大部分。H2O2氧化单元包括废酸储槽1、废酸输送泵I 2、废酸氧化槽5和氧化 槽搅拌机4 ;树脂吸附单元含废酸输送泵II 7、预过滤器9、树脂吸附塔11、树脂捕捉器12、 回收酸储槽13、回收酸输送泵14、纯水再生槽20、纯水输送泵21、再生水储槽22及再生水 输送泵23出202投药单元由双氧水储槽17和双氧水加药泵18组成，H2O 2投药单元与废酸氧 化槽管路连接；PLC、自动阀门组成了模块化的集数据采集和控制与一体的电器自控单元。
[0036] 废酸储槽、废酸输送泵I和废酸氧化槽依次相连，废酸输送泵I和废酸氧化槽之 间设有止回阀3,废酸氧化槽内安装有氧化槽搅拌机；废酸输送泵II、预过滤器、树脂吸附 塔、树脂捕捉器、回收酸储槽、回收酸输送泵依次相连，回收酸输送泵的出口设有回收酸出 口阀15 ;树脂吸附塔设有两条支路，一条与纯水再生槽相连，该支路上树脂吸附塔和纯水 再生槽之间设有纯水输送泵，另一条与再生水储槽、再生水输送泵依次相连。
[0037] 废酸储槽、废酸氧化槽及回收酸储槽选用玻璃钢（FRP)材质，耐强酸腐蚀，增加设 备使用年限。树脂吸附塔为碳钢衬胶，衬胶5mm厚。纯水再生槽、再生水储槽、双氧水储槽 均选用PE立式平底水箱。
[0038] H2O2氧化单元中，废酸储槽靠近底部的区域开孔，与废酸输送泵I进口通过U-PVC 管道连接，废酸输送泵I出口安装调节流量的阀门与止回阀，管道接至废酸氧化槽上部。氧 化槽搅拌机安装于废酸氧化槽之上，转速一般控制为65rpm，桨叶材料选用碳钢衬PP材质。 废酸储槽内设有2个液位开关6,以保护废酸输送泵I在废盐酸低液位时空抽。废酸氧化 槽内分别设有低液位开关和高液位开关，当废酸氧化槽处于高液位时，废酸输送泵I自动 停机；废酸氧化槽在低液位时，废酸输送泵II自动停机，直至不再处于低液位。
[0039] 树脂吸附塔共三个进出口，顶部两个，底部一个。顶部中间进出口总管上分出三条 支路，分别装有上进阀I 25、上进阀II 26和上排阀27 ;顶部靠边出口为排气口，装有排气阀 28;底部进出口总管上分出五条支路，分别装有下进阀I 29、下进阀II 30、下排阀I 31、下 排阀II 32和下出阀33。废酸氧化槽、废酸输送泵II、预过滤器和上进阀I依次由管道相连； 上进阀II与下进阀II汇成一条支路，与纯水输送泵和纯水再生槽依次相连；上排阀和下排 阀I汇成一条支路，通向再生水储槽；下排阀II通向废酸氧化槽；下出阀、树脂捕捉器、回 收酸储槽顶进水口依次相连；下进阀I与回收酸输送泵出口的一条支路上连接。此处所述 的树脂吸附塔上的阀门均为自动控制阀门。树脂吸附塔的三条进水管路均安装有管道流量 计10,通过调节泵前的阀门来控制进水流量，方便根据时间来计算控制总进水量。
[0040] 预过滤器和树脂捕捉器均选用过滤精度为20 μπκ耐压5kg/cm2、主体材质为高性 能聚丙烯（PPH)、滤网材质是丙纶的过滤器。预过滤器滤去废酸中的悬浮物等较大颗粒，以 及水槽和管路中残留的杂物，保证较大杂物不进入树脂吸附塔堵塞树脂。树脂捕捉器是为 了截留吸附塔出水带出的树脂，保护后段的输送泵正常工作。
[0041] 预过滤器、树脂吸附塔和树脂捕捉器进出水处均设有在线注油压力表8, SS304材 质，抗振，耐蚀。运行的过程中可根据进出口的两块压力表的压差来判断预过滤器、树脂 吸附塔和树脂捕捉器是否堵塞，当压差大于〇. IMPa时，认为该设备运行受阻，可打开预过 滤器和树脂捕捉器，排除杂物或更换过滤袋，对于树脂吸附塔可对吸附塔进行正洗一一反 洗一一正洗，洗出污堵物。
[0042] 回收酸储槽、纯水再生槽和再生水储槽都设有高液位开关和低液位开关，当各水 槽低液位时，其对应的输送泵自动停止工作，低液位信号消失后恢复；当回收酸储槽和再生 水储槽高液位时，废酸输送泵II自动停止工作，高液位信号消失后恢复；纯水再生槽高液位 时，纯水进水管路上的自动补水阀关闭，高液位信号消失后补水阀打开供水。
[0043] 双氧水加药泵和双氧水储槽用U-PVC管道连接，双氧水加药泵的进口装有阀门， 双氧水加药泵的出口装有阀门与管道流量计，管路通往废酸氧化槽进口处。
[0044] 所述的电器自控单元以PLC为自控中心，采集废酸储槽、废酸氧化槽、回收酸储 槽、纯水再生槽、再生水储槽的液位状态信号、废酸输送泵I、废酸输送泵II、回收酸输送 泵、双氧水加药泵、纯水输送泵、再生水输送泵与氧化槽搅拌机的开/停信号、各自控阀门 的开/关信号，由PLC发号指令控制上述各泵、氧化槽搅拌机和自控阀门的开/停。设备 运行工作过程中，PLC程序自控，一键启动，控制方式设有两种模式，即手动控制、自动控制。 手动控制：当对控制箱上的电机"手动/停止/自动"和自控阀门"手动/关闭/自动"开 关选择"手动"方式时，可实现对设备的手动开启操作；各电机与自控阀门全部选择"自动" 时，可通过PLC编写好的程序一步步启动运行。各输送 泵与各水槽液位状态连锁，选择开启 /停止；双氧水加药泵与废酸输送泵I连锁，两台同时开启，同时停止。在电控柜面板上设 了"运行" "置换I " "再生" "置换II "四个按钮，根据实际需求来选择树脂吸附塔的工作 状态。废盐酸收集在废酸储槽1，经由废酸输送泵I 2打入废酸氧化槽5,同时H2O2投药装 置3-3不停地往废酸氧化槽5中打入H 2O2药剂，在氧化槽搅拌机4的搅动下，废盐酸与从 双氧水投药装置输送过来的H2O 2充分混合反应，因为H2O2的氧化性与Fe 2+发生氧化还原反 应，将Fe2+氧化成Fe 3+，氧化时间为150分钟。废酸中的Fe2+浓度在120g/L，H2O 2的理论投 加量为36. 43g/L，双氧水最佳投药量为理论投加量的1. 25倍，即需投加 45. 54g/L的H202。 该实施例所使用的工业用H2O 2质量浓度是30%，则需投加 151. 8g/L，即每吨废水中需投加 136. 76L30% H202(30% H2O2密度 I. llg/cm3)。
[0045] 经氧化后的废盐酸中含有的120g/L的Fe3+，该水由废酸输送泵II 7从废酸氧化槽 5打入预过滤器9, 20 μ m孔径的预过滤器滤去废液中较大的悬浮物，之后自上而下顺流进 入树脂吸附塔11，树脂吸附的运行流速为20m/h。此时吸附塔11上的上进阀I 25、下出阀 33和回收酸出口阀15三个自动阀打开。强酸体系中，铁离子的主导形态为[FeCl4F络合阴 离子，在树脂吸附塔中大孔强碱性苯乙烯系阴离子交换树脂的活性基团与[FeCl 4F络合阴 离子交换，吸附废酸中的Fe3+，实现了废盐酸提纯。纯净后的回收酸经过树脂捕捉器12进 入回收酸储槽13,最终由回收酸输送泵14送至车间16回收使用。
[0046] 离子交换树脂吸附的Fe3+饱和后即失去了吸附功能，可通过再生来恢复离子交换 能力。再生过程共分为三个步骤：置换I、再生、置换II。
[0047] 第一步"置换I "，打开上进阀II 26和下排阀II 30,阀门到位后开启纯水输送泵 21，将纯水输送至树脂吸附塔11，自上而下置换出原废酸到进水端一一废酸氧化槽5。纯 水再生槽中的纯水补充管路上设有纯水补水阀19,可根据液位自动开启/停止补水，保证 纯水再生槽中有充中的纯水。"置换I "的进水量为树脂吸附塔11与管路中的贮水体积，贮 水体积计算得I. 25m3,置换时将泵的流量调至I. 5m3/h，开启工作50分钟然后关闭。
[0048] 第二步"再生"，打开上进阀II 26和下排阀I 31，阀门到位后开启纯水输送泵21， 将纯水输送至树脂吸附塔11，自上而下再生吸附Fe3+饱和的树脂，再生流速选用5m/h，再生 液至再生水储槽22,再生水最终由再生水输送泵23打至该污水站的综合废水处理系统24 作后序处置。再生水量为树脂量的3-4倍，再生时间160分钟。
[0049] 第三步"置换II"，打开下进阀I 29和上排阀27,阀门到位后开启回收酸输送泵 14,将回收酸输送至树脂吸附塔11，自下而上置换出再生液到再生水储槽22。"置换II "的 流速与工作时间同"置换I "。完成之后，设备再次进入"运行"过程，处理废酸。
[0050] 树脂吸附塔11选有直径600mm，高4000mm的钢衬胶树脂罐。树脂装填高度 1200mm，共装填1350L。预过滤器9和树脂捕捉器12的处理能力为2m 3/h。废酸输送泵II 7、 纯水输送泵21、再生水输送泵23和回收酸输送泵14均选用Q = 2m3/h，H = 28m，过流部件 材质为氟塑料合金（F46)的离心泵。
[0051] 表1为采用本发明所述的工艺设备对某汽配厂含铁废盐酸进行连续处理后的检 测水质。
[0052] 表1 :高浓度难降解废水预处理数据一览表
[0053]
[0054] 注：表中数据均为每隔3小时采样的3次样品测定的平均值，除去除率外其它单位 均为g/L。
[0055] 从以上水质检测结果可以看出，本系统的H2O2氧化单元对Fe 2+的去除率平均达到 98. 9 %，树脂吸附单元对Fe3+的去除率平均达到99. 29 %，完全能够满足治金、钢铁和表面 处理等行业对废盐酸提纯回收的要求。本系统解决了现有传统工艺流程中处理出水难以达 标排放、产生二次污染、燃料消耗大、设备体积大、投资大、管理与维修困难等问题，具有自 动化程度高、占用空间小、操作管理简单的优点，在消除废酸对环境的污染的同时又能有效 地回收优质盐酸等优点。
[0056] 最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽 管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然 可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替 换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精 神和范围。
【主权项】
1. 一种含铁废盐酸提纯回收系统，其特征在于：该系统由H2O2氧化单元、树脂吸附单 元、H2O2投药单元和电器自控单元四部分组成， H2O2氧化单元包括依次连接的废酸储槽、废酸输送泵I和废酸氧化槽，废酸氧化槽内安 装有氧化槽搅拌机； 树脂吸附单元包括依次连接的废酸输送泵II、预过滤器、树脂吸附塔、树脂捕捉器、回 收酸储槽、回收酸输送泵；树脂吸附塔设有两条支路，一条与纯水再生槽相连，该支路上树 脂吸附塔和纯水再生槽之间设有纯水输送泵，另一条与再生水储槽、再生水输送泵依次相 连； H2O2投药单元由双氧水储槽和双氧水加药泵组成，H202投药单元与废酸氧化槽管路连 接； PLC和自动阀门组成了模块化的集数据采集和控制与一体的电器自控单元。2. 根据权利要求1所述的含铁废盐酸提纯回收系统，其特征在于：树脂吸附塔共三个 进出口，顶部两个，底部一个；顶部中间进出口总管上分出三条支路，分别装有上进阀I、上 进阀II和上排阀；顶部靠边出口为排气口，装有排气阀；底部进出口总管上分出五条支路， 分别装有下进阀I、下进阀II、下排阀I、下排阀II和下出阀。3. 根据权利要求2所述的含铁废盐酸提纯回收系统，其特征在于：废酸氧化槽、废酸输 送泵II、预过滤器和上进阀I依次由管道相连；上进阀II与下进阀II汇成一条支路，与纯水 输送泵和纯水再生槽依次相连；上排阀和下排阀I汇成一条支路，通向再生水储槽；下排 阀II通向废酸氧化槽；下出阀、树脂捕捉器、回收酸储槽顶进水口依次相连；下进阀I与回 收酸输送泵出口的一条支路上接。4. 根据权利要求1所述的含铁废盐酸提纯回收系统，其特征在于：纯水再生槽、再生水 储槽、双氧水储槽均选用PE立式平底水箱。5. 根据权利要求1所述的含铁废盐酸提纯回收系统，其特征在于：废酸氧化槽内分别 设有低液位开关和高液位开关；回收酸储槽、纯水再生槽和再生水储槽均设有高液位开关 和低液位开关；预过滤器、树脂吸附塔和树脂捕捉器进出水处均设有压力表。6. 根据权利要求1所述的含铁废盐酸提纯回收系统，其特征在于：预过滤器和树脂捕 捉器均选用过滤精度为20ym、耐压5kg/cm2、主体材质为高性能聚丙烯（PPH)、滤网材质是 丙纶的过滤器。7. 根据权利要求1所述的含铁废盐酸提纯回收系统，其特征在于：双氧水加药泵和双 氧水储槽用U-PVC管道连接，双氧水加药泵的进口装有阀门，双氧水加药泵的出口装有阀 门与管道流量计，管路通往废酸氧化槽进口处。8. 根据权利要求1所述的含铁废盐酸提纯回收系统，其特征在于：所述的电器自控单 元以PLC为自控中心，采集废酸储槽、废酸氧化槽、回收酸储槽、纯水再生槽、再生水储槽的 液位状态信号、废酸输送泵I、废酸输送泵II、回收酸输送泵、双氧水加药泵、纯水输送泵、 再生水输送泵与氧化槽搅拌机的开/停信号、各自控阀门的开/关信号，由PLC发号指令控 制上述各泵、氧化槽搅拌机和自控阀门的开/停。9. 一种采用权利要求1所述系统的含铁废盐酸提纯回收方法，其特征在于该方法包括 如下步骤：废盐酸收集在废酸储槽，经由废酸输送泵I打入废酸氧化槽，同时H2O2投药装置 连续地往废酸氧化槽中打入H2O2药剂，在氧化槽搅拌机的搅动下，废盐酸与从双氧水投药
【专利摘要】本发明属于环境工程水处理技术领域，涉及一种含铁废盐酸提纯回收系统及方法。该系统由H2O2氧化单元、树脂吸附单元、H2O2投药单元和电器自控单元四部分组成，H2O2氧化单元包括依次连接的废酸储槽、废酸输送泵Ⅰ和废酸氧化槽，废酸氧化槽内安装有氧化槽搅拌机；树脂吸附单元包括依次连接的废酸输送泵Ⅱ、预过滤器、树脂吸附塔、树脂捕捉器、回收酸储槽、回收酸输送泵；树脂吸附塔设有两条支路，一条与纯水再生槽相连，另一条与再生水储槽、再生水输送泵依次相连。本发明的一种含铁废盐酸提纯回收系统，运行成本低廉，管理与维修简单，不产生二次污染，同时满足了较高金属离子去除率和较高酸加收率的双重要求。
【IPC分类】C01B7/07
【公开号】CN104891440
【申请号】CN201510157517
【发明人】高亮, 周如禄, 罗伟锋
【申请人】煤科集团杭州环保研究院有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年4月3日
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