權(quán)利要求

1.污酸的處理系統(tǒng)，其特征在于，包括預(yù)處理單元、電滲析單元、鹽酸回收單元和集成多效膜蒸餾處置單元； 所述電滲析單元包括多個(gè)電滲析裝置、極液罐、原液罐和鹽酸罐；單個(gè)所述電滲析裝置包括極液室、原液室和鹽酸室，所述極液室和所述極液罐相連并形成循環(huán)回路；所述原液室和所述原液罐相連并形成循環(huán)回路；所述鹽酸室的入口連接所述鹽酸罐的出口；所述預(yù)處理單元連接所述原液罐； 所述鹽酸回收單元包括耐酸納濾裝置和蒸發(fā)裝置，所述耐酸納濾裝置包括鹽酸混合液入口、納濾透過液出口和納濾截留液出口；所述蒸發(fā)裝置包括截留液入口、第一濃液出口和蒸發(fā)液出口；所述鹽酸混合液入口連接所述鹽酸室的出口；所述納濾透過液出口連接所述鹽酸罐；所述納濾截留液出口連接所述蒸發(fā)裝置的截留液入口；所述蒸發(fā)液出口連接所述鹽酸罐； 所述集成多效膜蒸餾處置單元與所述原液室的出口相連；所述集成多效膜蒸餾處置單元包括第一換熱裝置、第二換熱裝置、單效蒸發(fā)裝置、冷凝裝置和多效膜蒸餾裝置。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的污酸的處理系統(tǒng)，其特征在于，所述預(yù)處理單元包括過濾器。 3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的污酸的處理系統(tǒng)，其特征在于，所述第一換熱裝置的原液入口連接所述原液室的出口；所述第一換熱裝置的原液出口連接所述冷凝裝置的原液入口；所述冷凝裝置的原液出口連接所述多效膜蒸餾裝置；所述多效膜蒸餾裝置包括膜蒸餾產(chǎn)水口和一次濃液出口，所述一次濃液出口連接所述第二換熱裝置的入口，所述第二換熱裝置連接所述單效蒸發(fā)裝置并形成所述一次濃液的循環(huán)回路； 所述第二換熱裝置還包括第一蒸汽入口和第一冷凝水出口；所述第一冷凝水出口連接所述第一換熱裝置，所述第一換熱裝置設(shè)置有冷凝水出口； 所述單效蒸發(fā)裝置的二次蒸汽出口連接所述冷凝裝置的的二次蒸汽入口，所述冷凝裝置設(shè)置有冷凝水出口； 優(yōu)選地，所述單效蒸發(fā)裝置設(shè)置有第二濃液出口； 優(yōu)選地，所述多效膜蒸餾裝置依次包括熱循環(huán)系統(tǒng)、多效膜蒸餾組件和冷循環(huán)系統(tǒng)；所述熱循環(huán)系統(tǒng)連接所述冷凝裝置的原液出口并形成所述原液的循環(huán)回路；所述冷循環(huán)系統(tǒng)連接冷卻塔并形成循環(huán)回路； 優(yōu)選地，所述多效膜蒸餾裝置為2～8效。 4.根據(jù)權(quán)利要求1～3中任一項(xiàng)所述的污酸的處理系統(tǒng)，其特征在于，所述鹽酸回收單元還包括納濾進(jìn)水裝置，所述納濾進(jìn)水裝置的入口連接所述鹽酸室的出口，所述納濾進(jìn)水裝置的出口連接所述鹽酸混合液入口； 優(yōu)選地，所述鹽酸回收單元還包括蒸發(fā)進(jìn)水裝置，所述蒸發(fā)進(jìn)水裝置的入口連接所述截留液出口，所述蒸發(fā)進(jìn)水裝置的出口連接所述截留液入口。 5.根據(jù)權(quán)利要求1～3中任一項(xiàng)所述的污酸的處理系統(tǒng)，其特征在于，所述電滲析裝置包括陰極、陽極，以及位于所述陰極和陽極之間的兩個(gè)極液室、若干個(gè)交替設(shè)置的原液室和鹽酸室；所述的兩個(gè)極液室分別與所述陰極和所述陽極相連；所述的兩個(gè)極液室的另一側(cè)分別連接所述鹽酸室。 6.采用權(quán)利要求1～5中任一項(xiàng)所述的污酸的處理系統(tǒng)實(shí)施污酸處理的方法，其特征在于，包括以下步驟： 將經(jīng)過預(yù)處理的污酸原液進(jìn)行電滲析處理，得到鹽酸混合液和污酸處理液；對所述鹽酸混合液進(jìn)行納濾處理，得到截留液和納濾透過液；所述納濾透過液回用至電滲析處理；對所述截留液進(jìn)行蒸發(fā)濃縮，得到第一濃液和蒸發(fā)液，所述蒸發(fā)液回用至電滲析處理； 對所述污酸處理液進(jìn)行集成多效膜蒸餾濃縮處理，得到膜蒸餾產(chǎn)水和第二濃液。 7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述預(yù)處理包括過濾； 所述過濾的過濾精度為1～500μm。 8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述電滲析處理包括極液和污酸脫除液；所述極液包括氯化鈉溶液，所述污酸脫除液包括鹽酸溶液； 優(yōu)選地，所述氯化鈉溶液的濃度為0.1％～5％； 優(yōu)選地，所述鹽酸溶液的濃度為1％～10％； 優(yōu)選地，所述電滲析處理的電流密度為50～1000A/m 2。 9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述集成多效膜蒸餾濃縮處理，具體包括：對所述污酸處理液進(jìn)行第一預(yù)熱處理、第二預(yù)熱處理和多效蒸餾濃縮處理，得到膜蒸餾產(chǎn)水和一次濃液；所述一次濃液循環(huán)進(jìn)行第三熱處理和單效蒸發(fā)處理，得到第二濃液； 優(yōu)選地，新鮮蒸汽對一次濃液進(jìn)行所述第三熱處理，形成第一蒸汽冷凝水；所述第一蒸汽冷凝水對所述污酸處理液進(jìn)行所述第一預(yù)熱處理，形成第二蒸汽冷凝水；所述單效蒸發(fā)處理產(chǎn)生的二次蒸汽對所述污酸處理液進(jìn)行所述第二預(yù)熱處理，形成二次蒸汽冷凝水。 10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述新鮮蒸汽的溫度大于或等于140℃。

說明書

污酸的處理系統(tǒng)和方法

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及廢水處理和資源化技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及污酸的處理系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)

生產(chǎn)活動(dòng)產(chǎn)生的污酸的量包括硫酸、鹽酸、磷酸、硝酸或這些混酸等；污酸造成的環(huán)境問題也越來越受到關(guān)注。污酸由于雜質(zhì)成分復(fù)雜，含有多種重金屬離子，以及濃度極高的鈣、鋁和硫酸根等離子，污酸資源化處理技術(shù)難度大。污酸中的鈣、重金屬離子無法采用沉淀法去除，通常采用兩種工藝去除：一種是擴(kuò)散滲析，此工藝是把污酸中的酸提取然后濃縮回用，但是此工藝酸的回收率只有80％左右，并且酸提出后殘酸的體積不變，后續(xù)還需對殘酸進(jìn)行處理。另外一種工藝是采用樹脂提取酸或者吸附鈣、重金屬離子，但此種工藝效率低，樹脂再生頻率高，會(huì)產(chǎn)生大量樹脂再生液及失效樹脂等液固危廢。因此，研發(fā)一種提高污酸資源化程度的污酸處理方法至關(guān)重要。

有鑒于此，特提出本發(fā)明。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種污酸的處理系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有技術(shù)中關(guān)于污酸處理的局限性，進(jìn)而提高污酸資源化程度。

本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種采用所述的污酸的處理系統(tǒng)實(shí)施污酸處理的方法，該方法可大幅降低污酸里雜鹽的量，提高新鮮蒸汽的利用率，降低處理費(fèi)用，有效提高污酸資源化程度。

為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，特采用以下技術(shù)方案：

一種污酸的處理系統(tǒng)，包括預(yù)處理單元、電滲析單元、鹽酸回收單元和集成多效膜蒸餾處置單元；

所述電滲析單元包括多個(gè)電滲析裝置、極液罐、原液罐和鹽酸罐；單個(gè)所述電滲析裝置包括極液室、原液室和鹽酸室，所述極液室和所述極液罐相連并形成循環(huán)回路；所述原液室和所述原液罐相連并形成循環(huán)回路；所述鹽酸室的入口連接所述鹽酸罐的出口；所述預(yù)處理單元連接所述原液罐；

所述鹽酸回收單元包括耐酸納濾裝置和蒸發(fā)裝置，所述耐酸納濾裝置包括鹽酸混合液入口、納濾透過液出口和納濾截留液出口；所述蒸發(fā)裝置包括截留液入口、第一濃液出口和蒸發(fā)液出口；所述鹽酸混合液入口連接所述鹽酸室的出口；所述納濾透過液出口連接所述鹽酸罐；所述納濾截留液出口連接所述蒸發(fā)裝置的截留液入口；所述蒸發(fā)液出口連接所述鹽酸罐；

所述集成多效膜蒸餾處置單元與所述原液室的出口相連；所述集成多效膜蒸餾處置單元包括第一換熱裝置、第二換熱裝置、單效蒸發(fā)裝置、冷凝裝置和多效膜蒸餾裝置。

優(yōu)選地，所述預(yù)處理單元包括過濾器。

優(yōu)選地，所述第一換熱裝置的原液入口連接所述原液室的出口；所述第一換熱裝置的原液出口連接所述冷凝裝置的原液入口；所述冷凝裝置的原液出口連接所述多效膜蒸餾裝置；所述多效膜蒸餾裝置包括膜蒸餾產(chǎn)水口和一次濃液出口，所述一次濃液出口連接所述第二換熱裝置的入口，所述第二換熱裝置連接所述單效蒸發(fā)裝置并形成所述一次濃液的循環(huán)回路；

所述第二換熱裝置還包括第一蒸汽入口和第一冷凝水出口；所述第一冷凝水出口連接所述第一換熱裝置，所述第一換熱裝置設(shè)置有冷凝水出口；

所述單效蒸發(fā)裝置的二次蒸汽出口連接所述冷凝裝置的的二次蒸汽入口，所述冷凝裝置設(shè)置有冷凝水出口；

優(yōu)選地，所述單效蒸發(fā)裝置設(shè)置有第二濃液出口；

優(yōu)選地，所述多效膜蒸餾裝置依次包括熱循環(huán)系統(tǒng)、多效膜蒸餾組件和冷循環(huán)系統(tǒng)；所述熱循環(huán)系統(tǒng)連接所述冷凝裝置的原液出口并形成所述原液的循環(huán)回路；所述冷循環(huán)系統(tǒng)連接冷卻塔并形成循環(huán)回路；

優(yōu)選地，所述多效膜蒸餾裝置為2～8效。

優(yōu)選地，所述鹽酸回收單元還包括納濾進(jìn)水裝置，所述納濾進(jìn)水裝置的入口連接所述鹽酸室的出口，所述納濾進(jìn)水裝置的出口連接所述鹽酸混合液入口。

優(yōu)選地，所述鹽酸回收單元還包括蒸發(fā)進(jìn)水裝置，所述蒸發(fā)進(jìn)水裝置的入口連接所述截留液出口，所述蒸發(fā)進(jìn)水裝置的出口連接所述截留液入口。

優(yōu)選地，所述電滲析裝置包括陰極、陽極，以及位于所述陰極和陽極之間的兩個(gè)極液室、若干個(gè)交替設(shè)置的原液室和鹽酸室；所述的兩個(gè)極液室分別與所述陰極和所述陽極相連；所述的兩個(gè)極液室的另一側(cè)分別連接所述鹽酸室。

采用所述的污酸的處理系統(tǒng)實(shí)施污酸處理的方法，包括以下步驟：

將經(jīng)過預(yù)處理的污酸原液進(jìn)行電滲析處理，得到鹽酸混合液和污酸處理液；對所述鹽酸混合液進(jìn)行納濾處理，得到截留液和納濾透過液；所述納濾透過液回用至電滲析處理；對所述截留液進(jìn)行蒸發(fā)濃縮，得到第一濃液和蒸發(fā)液，所述蒸發(fā)液回用至電滲析處理；

對所述污酸處理液進(jìn)行集成多效膜蒸餾濃縮處理，得到膜蒸餾產(chǎn)水和第二濃液。

優(yōu)選地，所述預(yù)處理包括過濾；

所述過濾的過濾精度為1～500μm。

優(yōu)選地，所述電滲析處理包括極液和污酸脫除液；所述極液包括氯化鈉溶液，所述污酸脫除液包括鹽酸溶液；

優(yōu)選地，所述氯化鈉溶液的濃度為0.1％～5％；

優(yōu)選地，所述鹽酸溶液的濃度為1％～10％；

優(yōu)選地，所述電滲析處理的電流密度為50～1000A/m 2。

優(yōu)選地，所述集成多效膜蒸餾濃縮處理，具體包括：對所述污酸處理液進(jìn)行第一預(yù)熱處理、第二預(yù)熱處理和多效蒸餾濃縮處理，得到膜蒸餾產(chǎn)水和一次濃液；所述一次濃液循環(huán)進(jìn)行第三熱處理和單效蒸發(fā)處理，得到第二濃液；

優(yōu)選地，新鮮蒸汽對一次濃液進(jìn)行所述第三熱處理，形成第一蒸汽冷凝水；所述第一蒸汽冷凝水對所述污酸處理液進(jìn)行所述第一預(yù)熱處理，形成第二蒸汽冷凝水；所述單效蒸發(fā)處理產(chǎn)生的二次蒸汽對所述污酸處理液進(jìn)行所述第二預(yù)熱處理，形成二次蒸汽冷凝水。

優(yōu)選地，所述新鮮蒸汽的溫度大于或等于140℃。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：

(1)本發(fā)明污酸的處理系統(tǒng)，通過各作業(yè)單元的設(shè)置，相互配合，進(jìn)而提高污酸資源化程度。

(2)本發(fā)明的污酸處理的方法可大幅降低污酸里雜鹽的量，有效提高污酸資源化程度；經(jīng)過電滲析處理將污酸中的鈣、鋁、重金屬等離子等轉(zhuǎn)移至鹽酸溶液里，經(jīng)蒸發(fā)回用鹽酸后，剩余的濃液量非常少，中和或外送處理的費(fèi)用都大幅降低；污酸處理液經(jīng)過集成多效膜蒸餾濃縮處理，提高了新鮮蒸汽的利用率，比傳統(tǒng)多效蒸發(fā)的能耗降低30％以上；硫酸、磷酸等非揮發(fā)性酸濃縮液濃度可達(dá)70％以上。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明具體實(shí)施方式或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對具體實(shí)施方式或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實(shí)施方式，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例1中污酸的處理系統(tǒng)示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例1中電滲析單元的示意圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例1中集成多效膜蒸餾處置單元的示意圖；

圖4為本發(fā)明污酸處理方法的流程示意圖。

附圖標(biāo)記：

1-預(yù)處理單元、2-電滲析單元、201-電滲析裝置、2011-陽極、2012-陰極、2013-極液室、2014-鹽酸室、2015-原液室、2016-陽極膜、2017-陰極膜、202-原液罐、203-極液罐、204-鹽酸罐、3-鹽酸回收單元、301-納濾進(jìn)水裝置、302-耐酸納濾裝置、303-蒸發(fā)進(jìn)水裝置、304-蒸發(fā)裝置、4-集成多效膜蒸餾處置單元、401-第一換熱裝置、402-冷凝裝置、403-多效膜蒸餾裝置、4031-熱循環(huán)系統(tǒng)、4032-多效膜蒸餾組件、4033-冷循環(huán)系統(tǒng)、4034-冷卻塔、404-第二換熱裝置、405-單效蒸發(fā)裝置。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明的實(shí)施方案進(jìn)行詳細(xì)描述，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)理解，下列實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明，而不應(yīng)視為限制本發(fā)明的范圍。實(shí)施例中未注明具體條件者，按照常規(guī)條件或制造商建議的條件進(jìn)行。所用試劑或儀器未注明生產(chǎn)廠商者，均為可以通過市購獲得的常規(guī)產(chǎn)品。

在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，術(shù)語“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，或者是該發(fā)明產(chǎn)品使用時(shí)慣常擺放的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。此外，術(shù)語“第一”、“第二”、“第三”等僅用于區(qū)分描述，而不能理解為指示或暗示相對重要性。

在本發(fā)明的描述中，還需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“設(shè)置”、“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，本發(fā)明涉及一種污酸的處理系統(tǒng)，包括預(yù)處理單元、電滲析單元、鹽酸回收單元和集成多效膜蒸餾處置單元；

所述電滲析單元包括電滲析裝置、極液罐、原液罐和鹽酸罐；單個(gè)所述電滲析裝置包括極液室、原液室和鹽酸室，所述極液室和所述極液罐相連并形成循環(huán)回路；所述原液室和所述原液罐相連并形成循環(huán)回路；所述鹽酸室的入口連接所述鹽酸罐的出口；所述預(yù)處理單元連接所述原液罐；

所述鹽酸回收單元包括耐酸納濾裝置和蒸發(fā)裝置，所述耐酸納濾裝置包括鹽酸混合液入口、納濾透過液出口和納濾截留液出口；所述蒸發(fā)裝置包括截留液入口、第一濃液出口和蒸發(fā)液出口；所述鹽酸混合液入口連接所述鹽酸室的出口；所述納濾透過液出口連接所述鹽酸罐；所述納濾截留液出口連接所述蒸發(fā)裝置的截留液入口；所述蒸發(fā)液出口連接所述鹽酸罐；

所述集成多效膜蒸餾處置單元與所述原液室的出口相連；所述集成多效膜蒸餾處置單元包括第一換熱裝置、第二換熱裝置、單效蒸發(fā)裝置、冷凝裝置和多效膜蒸餾裝置。

本發(fā)明的系統(tǒng)設(shè)置可大幅降低污酸里雜鹽的量，有效提高污酸資源化程度。經(jīng)電滲析轉(zhuǎn)移至鹽酸溶液里的鈣、重金屬離子等，經(jīng)蒸發(fā)回用鹽酸后，剩余的濃液量非常少，中和或外送處理的費(fèi)用都大幅降低。集成多效膜蒸餾處置單元的設(shè)置提高了新鮮蒸汽的利用率，比傳統(tǒng)多效蒸發(fā)的能耗降低30％以上；硫酸、磷酸等非揮發(fā)性酸濃縮液濃度可達(dá)70％以上。硫酸鈣在鹽酸中的溶解度比在水中大，并且鹽酸是揮發(fā)性酸，所以可多次循環(huán)后再回收使用。

在一種實(shí)施方式中，電滲析裝置采用串聯(lián)或者并聯(lián)。在一種實(shí)施方式中，所述電滲析裝置包括陰極、陽極，以及位于所述陰極和陽極之間的兩個(gè)極液室、若干個(gè)交替設(shè)置的原液室和鹽酸室；所述的兩個(gè)極液室分別與所述陰極和所述陽極相連；所述的兩個(gè)極液室的另一側(cè)分別連接所述鹽酸室。單個(gè)電滲析裝置由陽離子交換膜(陽極膜)和陰離子交換膜(陰極膜)交替疊放形成極液室、原液室以及鹽酸室。最接近陽極的離子交換膜是陽極膜，最接近陰極的離子交換膜是陰極膜，上述陽極膜和陰極膜之間形成多個(gè)陰極膜和陽極膜的交替設(shè)置。上述離子交換膜皆為低阻力均相模。例如，在一種實(shí)施方式中，電滲析裝置的兩側(cè)分別為陽極和陰極，從陽極至陰極方向依次設(shè)置極液室、(鹽酸室、原液室) n、鹽酸室和極液室，其中，n表示鹽酸室和原液室的n個(gè)重復(fù)單元，n≥1。在一種實(shí)施方式中，n的取值包括但不限于為1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、15、20、30、40等。

在一種實(shí)施方式中，所述預(yù)處理單元包括過濾器。通過預(yù)處理以去除污酸里的懸浮顆粒物。

在一種實(shí)施方式中，所述鹽酸回收單元還包括納濾進(jìn)水裝置，所述納濾進(jìn)水裝置的入口連接所述鹽酸室的出口，所述納濾進(jìn)水裝置的出口連接所述鹽酸混合液入口。

在一種實(shí)施方式中，所述鹽酸回收單元還包括蒸發(fā)進(jìn)水裝置，所述蒸發(fā)進(jìn)水裝置的入口連接所述截留液出口，所述蒸發(fā)進(jìn)水裝置的出口連接所述截留液入口。

工作時(shí)，極液通過極液室，污酸通過原液室，鹽酸溶液通過鹽酸室，在直流電場的作用下，污酸里的鈣及重金屬陽離子和與其電荷平衡的部分多價(jià)或一價(jià)陰離子分別進(jìn)入隔壁的鹽酸室，從而起到脫除鈣鎂及重金屬陽離子的作用。經(jīng)過電滲析處理后的鹽酸混合液進(jìn)一步進(jìn)入耐酸納濾裝置進(jìn)行過濾處理。耐酸納濾系統(tǒng)可以截留鈣、鎂及重金屬多價(jià)離子，截留率90％以上，所以從鹽酸室流出的含有鈣和重金屬離子的溶液經(jīng)納濾系統(tǒng)過濾，透過液可流入鹽酸溶液罐循環(huán)使用，體積回收率達(dá)95％以上；低于5％的截留液進(jìn)入蒸發(fā)裝置進(jìn)行蒸發(fā)濃縮，蒸發(fā)液冷卻后打入鹽酸溶液罐回用，蒸發(fā)后剩余的濃液含有鈣和重金屬離子及酸，量很少，可統(tǒng)一處置。

在一種實(shí)施方式中，所述第一換熱裝置的原液入口連接所述原液室的出口；所述第一換熱裝置的原液出口連接所述冷凝裝置的原液入口；所述冷凝裝置的原液出口連接所述多效膜蒸餾裝置；所述多效膜蒸餾裝置包括膜蒸餾產(chǎn)水口和一次濃液出口，所述一次濃液出口連接所述第二換熱裝置的入口，所述第二換熱裝置連接所述單效蒸發(fā)裝置并形成所述一次濃液的循環(huán)回路；

所述第二換熱裝置還包括第一蒸汽入口和第一冷凝水出口；所述第一冷凝水出口連接所述第一換熱裝置，所述第一換熱裝置設(shè)置有冷凝水出口；

所述單效蒸發(fā)裝置的二次蒸汽出口連接所述冷凝裝置的的二次蒸汽入口，所述冷凝裝置設(shè)置有冷凝水出口。

在一種實(shí)施方式中，所述單效蒸發(fā)裝置設(shè)置有第二濃液出口。經(jīng)過循環(huán)處理的第二濃液從第二濃液出口流出。

在一種實(shí)施方式中，所述多效膜蒸餾裝置依次包括熱循環(huán)系統(tǒng)、多效膜蒸餾組件和冷循環(huán)系統(tǒng)；所述熱循環(huán)系統(tǒng)連接所述冷凝裝置的原液出口并形成所述原液的循環(huán)回路；所述冷循環(huán)系統(tǒng)連接冷卻塔并形成循環(huán)回路。

在一種實(shí)施方式中，所述多效膜蒸餾裝置為2～8效。根據(jù)初始酸濃度，膜蒸餾可設(shè)計(jì)為2～8效，例如，可以為3效、4效、5效、6效或7效。

在一種實(shí)施方式中，本發(fā)明涉及的第一換熱裝置、第二換熱裝置即為現(xiàn)有技術(shù)中的換熱器。冷凝裝置為現(xiàn)有技術(shù)中的冷凝器。蒸發(fā)裝置為蒸發(fā)釜。

根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，本發(fā)明還涉及采用所述的污酸的處理系統(tǒng)實(shí)施污酸處理的方法，包括以下步驟：

將經(jīng)過預(yù)處理的污酸原液進(jìn)行電滲析處理，得到鹽酸混合液和污酸處理液；對所述鹽酸混合液進(jìn)行納濾處理，得到截留液和納濾透過液；所述納濾透過液回用至電滲析處理；對所述截留液進(jìn)行蒸發(fā)濃縮，得到第一濃液和蒸發(fā)液，所述蒸發(fā)液回用至電滲析處理；

對所述污酸處理液進(jìn)行集成多效膜蒸餾濃縮處理，得到膜蒸餾產(chǎn)水和第二濃液。

本發(fā)明的方法利用不同價(jià)態(tài)離子的電遷移速率差異的特性，通過電滲析裝置把污酸中的鈣、鎂、鋁等離子、重金屬離子交換至鹽酸溶液里，從而達(dá)到凈化污酸的目的，然后含有鈣、鎂、鋁、重金屬離子的鹽酸混合液通過納濾和蒸發(fā)回收鹽酸溶液；凈化后的污酸通過集成多效膜蒸餾處理回用。此方法不僅節(jié)省污酸中和處理的藥劑費(fèi)和大大降低污泥危廢的產(chǎn)生量，而且達(dá)到廢酸回用的目的，極大提高了污酸資源化程度。

在一種實(shí)施方式中，所述集成多效膜蒸餾濃縮處理，具體包括：對所述污酸處理液進(jìn)行第一預(yù)熱處理、第二預(yù)熱處理和多效蒸餾濃縮處理，得到膜蒸餾產(chǎn)水和一次濃液；所述一次濃液循環(huán)進(jìn)行第三熱處理和單效蒸發(fā)處理，得到第二濃液；

在一種實(shí)施方式中，新鮮蒸汽對一次濃液進(jìn)行所述第三熱處理，形成第一蒸汽冷凝水；所述第一蒸汽冷凝水對所述污酸處理液進(jìn)行所述第一預(yù)熱處理，形成第二蒸汽冷凝水；所述單效蒸發(fā)處理產(chǎn)生的二次蒸汽對所述污酸處理液進(jìn)行所述第二預(yù)熱處理，形成二次蒸汽冷凝水。

在一種實(shí)施方式中，所述新鮮蒸汽的溫度大于或等于140℃。在一種實(shí)施方式中，所述新鮮蒸汽的溫度為140～200℃。

具體地，在一種實(shí)施方式中，所述預(yù)處理包括過濾。所述過濾的過濾精度為1～500μm。例如可以為10μm、50μm、100μm、200μm、300μm、400μm或450μm。將污酸進(jìn)行電滲析處理，將污酸中的鈣、重金屬離子等轉(zhuǎn)移至鹽酸中，即形成鹽酸混合液，鹽酸混合液進(jìn)一步進(jìn)行納濾處理，可以截留90％以上的鈣、鎂及重金屬多價(jià)離子，截留液進(jìn)一步進(jìn)入蒸發(fā)裝置中進(jìn)行蒸發(fā)濃縮，蒸發(fā)液冷卻后回用至鹽酸罐中，蒸發(fā)濃縮后的第一濃液含有鈣和重金屬離子及酸，量很少，可統(tǒng)一處置。經(jīng)過電滲析處理后得到的污酸處理液進(jìn)一步進(jìn)入集成多效膜蒸餾濃縮單元進(jìn)行處理，具體包括：污酸處理液進(jìn)入第一換熱裝置進(jìn)行第一預(yù)熱處理，再進(jìn)入冷凝裝置進(jìn)行第二預(yù)熱處理，再進(jìn)入多效膜蒸餾裝置進(jìn)行多效蒸餾濃縮處理，得到的一次濃液進(jìn)一步依次進(jìn)入第二換熱裝置和單效蒸發(fā)裝置，并循環(huán)進(jìn)行處理，最后第二濃液從單效蒸發(fā)裝置的第二濃液出口流出。

在一種實(shí)施方式中，所述電滲析處理包括極液和污酸脫除液；所述極液包括氯化鈉溶液，所述污酸脫除液包括鹽酸溶液。

在一種實(shí)施方式中，所述氯化鈉溶液的濃度為0.1％～5％。所述氯化鈉溶液的濃度包括但不限于為0.2％、0.5％、1％、2％、3％或4％。

在一種實(shí)施方式中，所述鹽酸溶液的濃度為1％～10％。在一種實(shí)施方式中，所述鹽酸溶液的濃度包括但不限于為2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％或9％。

在一種實(shí)施方式中，所述電滲析處理的電流密度為50～1000A/m 2。在一種實(shí)施方式中，所述電滲析處理的電流密包括但不限于為100A/m 2、200A/m 2、300A/m 2、500A/m 2、600A/m 2、700A/m 2或900A/m 2。

下面將結(jié)合具體的實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步地解釋說明。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例1中污酸的處理系統(tǒng)示意圖。圖2為本發(fā)明實(shí)施例1中電滲析單元的示意圖。圖3為本發(fā)明實(shí)施例1中集成多效膜蒸餾處置單元的示意圖。圖4為本發(fā)明污酸處理方法的流程示意圖。

實(shí)施例1

一種污酸的處理系統(tǒng)，包括預(yù)處理單元1、電滲析單元2、鹽酸回收單元3和集成多效膜蒸餾處置單元4；

所述電滲析單元2包括多個(gè)串聯(lián)或者并聯(lián)的電滲析裝置201、極液罐203、原液罐202和鹽酸罐204；單個(gè)所述電滲析裝置201包括極液室2013、原液室2015和鹽酸室2014、陽極2011、陰極2012，陽極2011和陰極2012分別設(shè)置于兩端，中間由多個(gè)陽極膜2016和多個(gè)陰極膜2017交替疊放形成極液室2013、原液室2015以及鹽酸室2014，從陽極2011至陰極2012方向依次為極液室2013、(鹽酸室2014、原液室2015) n、鹽酸室2014和極液室2013，其中，n表示鹽酸室2014和原液室2015的n個(gè)重復(fù)單元；最接近陽極2011的是陽極膜2016，最接近陰極2012的是陰極膜2017，上述陽極膜2016和陰極膜2017之間形成多個(gè)陰極膜2017和多個(gè)陽極膜2016的交替設(shè)置；所述極液室2013和所述極液罐203相連并形成循環(huán)回路；所述原液室2015和所述原液罐202相連并形成循環(huán)回路；所述鹽酸室2014的入口連接所述鹽酸罐204的出口；所述預(yù)處理單元1包括過濾器，所述預(yù)處理單元1連接所述原液罐202；

所述鹽酸回收單元3包括納濾進(jìn)水裝置301、耐酸納濾裝置302、蒸發(fā)進(jìn)水裝置303、蒸發(fā)裝置304，所述耐酸納濾裝置302包括鹽酸混合液入口、納濾透過液出口和截留液出口；所述蒸發(fā)裝置304包括截留液入口、第一濃液出口和蒸發(fā)液出口；所述納濾進(jìn)水裝置301的入口連接所述鹽酸室2014的出口，所述納濾進(jìn)水裝置301的出口連接所述鹽酸混合液入口；所述納濾透過液出口連接所述鹽酸罐204；所述截留液出口連接蒸發(fā)進(jìn)水裝置303入口，所述蒸發(fā)進(jìn)水裝置303的出口連接所述截留液入口；所述蒸發(fā)液出口連接所述鹽酸罐204；

所述集成多效膜蒸餾處置單元4包括第一換熱裝置401、第二換熱裝置404、單效蒸發(fā)裝置405、冷凝裝置402和多效膜蒸餾裝置403；所述第一換熱裝置401的原液入口連接所述原液室2015的出口；所述第一換熱裝置401的原液出口連接所述冷凝裝置402的原液入口；所述冷凝裝置402的原液出口連接所述多效膜蒸餾裝置403；所述多效膜蒸餾裝置403包括膜蒸餾產(chǎn)水口和一次濃液出口，所述一次濃液出口連接所述第二換熱裝置404的入口，所述第二換熱裝置404連接所述單效蒸發(fā)裝置405并形成所述第二濃液的循環(huán)回路；所述第二換熱裝置404還包括第一蒸汽入口和第一冷凝水出口；所述第一冷凝水出口連接所述第一換熱裝置401，所述第一換熱裝置401設(shè)置有冷凝水出口；所述單效蒸發(fā)裝置405的二次蒸汽出口連接所述冷凝裝置402的的二次蒸汽入口，所述冷凝裝置402設(shè)置有冷凝水出口；所述單效蒸發(fā)裝置405設(shè)置有第二濃液出口；所述多效膜蒸餾裝置403依次包括熱循環(huán)系統(tǒng)4031、多效膜蒸餾組件4032和冷循環(huán)系統(tǒng)4033；所述熱循環(huán)系統(tǒng)4031連接所述冷凝裝置402的原液出口并形成所述原液的循環(huán)回路；所述冷循環(huán)系統(tǒng)4033連接冷卻塔4034并形成循環(huán)回路。

實(shí)施例2

采用實(shí)施例1的污酸的處理系統(tǒng)實(shí)施污酸處理的方法，包括以下步驟：

采用過濾器對污酸原液進(jìn)行過濾；所述過濾的過濾精度為1μm。

過濾后的污酸原液進(jìn)入電滲析單元2進(jìn)行電滲析處理，得到鹽酸混合液和污酸處理液；所述電滲析處理包括極液和污酸脫除液；所述極液包括氯化鈉溶液，所述污酸脫除液包括鹽酸溶液；所述氯化鈉溶液的濃度為1％～3％；所述鹽酸溶液的濃度為6％～10％；所述電滲析處理的電流密度為50～1000A/m 2。工作時(shí)，極液通過極液室2013，污酸通過原液室2015，鹽酸溶液通過鹽酸室2014，在直流電場的作用下污酸里的鈣及重金屬陽離子和與其電荷平衡的部分多價(jià)或一價(jià)陰離子分別進(jìn)入隔壁的鹽酸室2014，從而起到脫除鈣鎂及重金屬陽離子的作用。

所述鹽酸混合液進(jìn)入鹽酸回收單元3進(jìn)行處理，具體包括：鹽酸混合液進(jìn)入納濾進(jìn)水裝置301，再進(jìn)入耐酸納濾裝置302進(jìn)行納濾處理，得到截留液和納濾透過液；所述納濾透過液進(jìn)入鹽酸罐204中并回用至電滲析處理；所述截留液進(jìn)入蒸發(fā)進(jìn)水裝置303，再進(jìn)入蒸發(fā)裝置304進(jìn)行蒸發(fā)濃縮處理，得到第一濃液和蒸發(fā)液，所述蒸發(fā)液進(jìn)入鹽酸罐204中并回用至電滲析處理，蒸發(fā)后的第一濃液含有鈣和重金屬離子及酸，量很少，可統(tǒng)一處置。

對所述污酸處理液進(jìn)行集成多效膜蒸餾濃縮處理，包括：所述污酸處理液進(jìn)入第一換熱裝置401進(jìn)行第一預(yù)熱處理，再進(jìn)入冷凝裝置402進(jìn)行第二預(yù)熱處理，再進(jìn)入多效膜蒸餾裝置403進(jìn)行多效蒸餾濃縮處理，經(jīng)熱循環(huán)系統(tǒng)4031及多效膜組件濃縮后產(chǎn)生膜蒸餾產(chǎn)水和一次濃液，所述一次濃液進(jìn)入第二換熱裝置404進(jìn)行第三熱處理，再進(jìn)入單效蒸發(fā)裝置405進(jìn)行單效蒸發(fā)處理，經(jīng)過循環(huán)的第三熱處理和單效蒸發(fā)處理，得到第二濃液；新鮮蒸汽對第二換熱裝置404中的一次濃液進(jìn)行所述第三熱處理，形成第一蒸汽冷凝水；所述第一蒸汽冷凝水對第一換熱裝置401中的污酸處理液進(jìn)行第一預(yù)熱處理，形成第二蒸汽冷凝水；所述單效蒸發(fā)處理產(chǎn)生的二次蒸汽對冷凝裝置402中的污酸處理液進(jìn)行所述第二預(yù)熱處理，形成二次蒸汽冷凝水；所述新鮮蒸汽的溫度為150℃。

本實(shí)施例中的原液為20％的磷酸溶液，含有接近飽和濃度的鈣離子和硫酸根離子。

實(shí)施例3

污酸處理的方法，除原液組成與實(shí)施例2不同，其他條件相同；

本實(shí)施例中，原液為含有1000ppm鋁離子的10％的硫酸溶液。

實(shí)施例4

污酸處理的方法，除原液組成與實(shí)施例2不同，其他條件相同；

本實(shí)施例中，原液為含有鈣離子、鉻離子、鐵離子的5％鹽酸溶液。

對比例1

污酸處理的方法，將實(shí)施例2中的原液按照現(xiàn)有技術(shù)中常規(guī)方法進(jìn)行濃縮，包括：污酸原液進(jìn)入三效石墨蒸發(fā)器循環(huán)濃縮，產(chǎn)生蒸餾液和濃縮液。

對比例2

污酸處理的方法，將實(shí)施例3中的原液按照現(xiàn)有技術(shù)中常規(guī)方法進(jìn)行濃縮，包括：污酸原液進(jìn)入三效石墨蒸發(fā)器循環(huán)濃縮，產(chǎn)生蒸餾液和濃縮液。

對比例3

污酸處理的方法，將實(shí)施例4中的原液按照現(xiàn)有技術(shù)中常規(guī)方法進(jìn)行濃縮，包括：污酸原液進(jìn)入三效石墨蒸發(fā)器循環(huán)濃縮，產(chǎn)生蒸餾液和濃縮液。

實(shí)驗(yàn)例

將本發(fā)明實(shí)施例及對比例的處理效果進(jìn)行比對，結(jié)果如下：

一、實(shí)施例2和對比例1的效果對比：

實(shí)施例2中，磷酸中的鈣離子和硫酸根離子80％以上轉(zhuǎn)移至鹽酸溶液中，由于硫酸鈣在鹽酸中的溶解度高，所以結(jié)垢可控；在后續(xù)的濃縮中的濃縮效率和濃縮倍數(shù)都得到提升，磷酸濃度可達(dá)60％以上；含有鈣離子和硫酸根離子的鹽酸經(jīng)耐酸納濾和蒸發(fā)釜處理后，98％以上的鹽酸回用，剩余的極少量含有鈣和硫酸根離子的酸濃液可中和后外送處理。

對比例1中，由于在濃縮過程中硫酸鈣結(jié)垢嚴(yán)重，既影響濃縮效率也影響濃縮倍數(shù)，只能得到40％的磷酸濃度。

二、實(shí)施例3和對比例2的效果對比

實(shí)施例3中，通過置換電滲析可把85％以上的鋁離子轉(zhuǎn)移至鹽酸溶液中，然后再濃縮硫酸溶液濃縮至60％以上，此時(shí)鋁離子濃度低于900ppm。

對比例2中，當(dāng)把溶液濃縮至60％以上時(shí)，鋁離子濃度超標(biāo)達(dá)到6000ppm，無法回用硫酸。

三、實(shí)施例4和對比例3的效果對比

實(shí)施例4中，把鈣離子、鉻離子、鐵離子濃度降低85％以上，濃縮液鹽酸濃度可達(dá)25％；由于鹽酸是揮發(fā)性酸，在濃縮過程中，部分HCl會(huì)透過膜進(jìn)入產(chǎn)水側(cè)，但由于膜蒸餾采用的是疏水膜，存在于溶液中的金屬離子無法透過膜進(jìn)入產(chǎn)水，所以產(chǎn)水中金屬離子的濃度低于20mg/L，因此產(chǎn)水為純度較高的稀鹽酸溶液(2％左右)，也可以回用調(diào)酸。

對比例3中，濃縮3倍后，濃縮液中的離子超標(biāo)，無法回用。

最后應(yīng)說明的是：以上各實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述各實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，但本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分或者全部技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的范圍。

污酸的處理系統(tǒng)和方法.pdf