CN211896157U - 含硝酸铝的硝酸废水处理*** - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种含硝酸铝的硝酸废水处理***，包括两级过柱分离***，还包括硫酸铝提纯***，所述硫酸铝提纯***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***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。
Description
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***。
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***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***，包括：
两级过柱分离***，所述两级过柱分离***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***进行铝吸附后排出的硝酸废液；
还包括硫酸铝提纯***，所述硫酸铝提纯***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***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***及基于该***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。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1是本实用新型含硝酸铝的硝酸废水处理***中的过柱分离获得硫酸铝的装置示意图。
图2为图1中的两级过柱分离***结构示意图。
图3为本实用新型含硝酸铝的硝酸废水处理***中的硫酸铝提纯***示意图。
图4为图3中的结晶提纯***结构示意图。
图5为图3中的降膜蒸发***结构示意图。
图中附图标记为：1.硫酸罐、2.硫酸泵、3.清洗水罐、4.清洗水泵、5.硝酸铝槽、6.硝酸铝泵、7.回用硝酸罐、8.回用硝酸泵9.稀硝酸罐、10.稀硝酸泵、11.稀硫酸罐、12.稀硫酸泵、13.硫酸铝溶液罐、14.硫酸铝原料泵、15.第二硫酸罐、16.冷凝水泵、17.V-09罐、18.硫酸铝进料罐、19.进料泵、20.第一母液泵、21.高位罐E、22.高位罐A/B、23.高位罐C/D、24.第二母液泵、25.结晶中转罐、26.刮片机、27.第一压滤机、28.第二压滤机、29.第一换热器、30.第一冷却结晶罐、31.第二冷却结晶罐、32.预热器、33.一效降膜换热器、34.一效降膜蒸发室、35.二效降膜换热器、36.二效降膜蒸发室、37.三效降膜换热器、38.三效降膜蒸发室、39.第二换热器、40.一效循环泵、41.第一冷凝水罐、42.二效循环泵、43.三效循环泵、44.第二冷凝水罐、45.真空泵、46.第三换热器、47.V-01冷凝水罐；
Q1：两级过柱分离***；
Q2：结晶提纯***；
Q3：降膜蒸发***。
具体实施方式
现在结合附图对本实用新型作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本实用新型的基本结构，因此其仅显示与本实用新型有关的构成，方向和参照(例如，上、下、左、右、等等)可以仅用于帮助对附图中的特征的描述。因此，并非在限制性意义上采用以下具体实施方式，并且仅仅由所附权利要求及其等同形式来限定所请求保护的主题的范围。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“设置”、“设有”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。除非另有明确的规定和限定，术语“管道”、“管线”、“管路”应做广义理解，例如可以单纯的管子或者是包括管子及根据需要设置在管子上的控制阀和/或流量计和/或温度计和/或泵，对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
见图1至图4(图中箭头方向为流体流动方向)，一种含硝酸铝的硝酸废水处理***，包括两级过柱分离***、硝酸铝槽、压缩空气管线、清洗水罐、硫酸罐、硫酸铝溶液罐及硫酸铝提纯***。
两级过柱分离***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(不串连也可以过，过柱效率会降低)。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。
关于树脂柱及串联管线的具体数量可根据实际工程需要进行调整，本实施例的树脂柱和串联管线分别有4根，具体的：树脂柱有4个，分别为A柱、B柱、C柱和D柱，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。
硝酸铝槽设有与所述进料口连接的出液口，具体的通过设有硝酸铝泵PP-103A,B的管线连接，用于向所述树脂柱中通入预处理的含硝酸铝的硝酸废水。硝酸铝槽还设有与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。
压缩空气管线与树脂柱的压缩空气进口连接，用于向所述树脂柱中通入压缩空气。清洗水罐与树脂柱的清洗水进口连接，用于向树脂柱中提供清洗用水。硫酸罐与树脂柱的硫酸进口连接，用于向树脂柱中提供铝离子解吸用硫酸溶液。硫酸铝溶液罐与树脂柱的硫酸铝溶液出口连接，用于接收树脂柱中排出的硫酸铝溶液。
还包括与树脂柱的硝酸废液出口连接的回用硝酸罐，树脂柱的低端还并联设有稀硝酸出口，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。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。如此设置的目的为，硫酸解析铝离子前的清洗过程中便于先用稀硝酸置换，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。稀硝酸置换后还是放入稀硝酸罐。进一步的，树脂柱的低端还并联设有稀硫酸出口，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。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。如此设置的目的为，硫酸解析铝离子后的清洗过程中便于先用稀硫酸置换，用稀硫酸置换的目的是减少洗水用量，提高稀硫酸中硫酸含量，后用于配解析用硫酸，减少硫酸的损耗，如果直接用水置换，洗水中的硫酸浓度太低，而且产生的洗水量太多，前面配硫酸用不了这么多的水，也导致硫酸的浪费。稀硝酸置换后还是放入稀硫酸罐。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。
硫酸铝提纯***包括沿硫酸铝行进方向依次连接的硫酸铝进料罐18、降膜蒸发***Q3和结晶提纯***Q2。结晶提纯***Q2包括依次连接设置的冷却结晶罐(本实施例冷却结晶罐包括第一冷却结晶罐30和第二冷却结晶罐31)、结晶中转罐25、第二母液泵24、压滤机(本实施例压滤机包括第一压滤机26和第二压滤机27)、用于接收压滤后固体的高位罐、第一母液泵20及刮片机26；所述硫酸铝进料罐18与硫酸铝溶液罐13连接，工作时硫酸铝溶液罐13内的硫酸铝溶液经由硫酸铝原料泵14泵送至硫酸铝进料罐18。
降膜蒸发***Q3包括沿硫酸铝行进方向依次连接的预热器32及用于硫酸铝溶液多次蒸发浓缩的两效三级降膜蒸发器。
具体的，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。
更具体的：一效降膜蒸发器包括一效降膜换热器33、一效循环管道、配置在一效循环管道上的一效循环泵40及一效降膜蒸发室34，一效循环管道上还设有两个控制阀和一个流量计，其中一个控制阀和流量计设置在一效循环泵40靠近一效降膜换热器33的一侧，另一个控制阀设置在一效循环泵40靠近一效降膜蒸发室的一侧。所述预热器32通过管道与一效降膜换热器33的管程顶端连通，所述一效降膜换热器33的管程的底端与一效降膜蒸发室34的下端连通(具体的通过管线连通，管线的一端与一效降膜换热器33的管程的底端连接，管线的另一端与一效循环管道连通且连通点位于一效循环泵40与另一个控制阀之间。)，一效降膜换热器33的管程的上端通过一效循环管道与一效降膜蒸发室34的底端连通，所述一效降膜蒸发室33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35、二效循环管道、配置在二效循环管道上的二效循环泵42及二效降膜蒸发室36，二效循环管道上还设有两个控制阀和一个流量计，其中一个控制阀和流量计设置在二效循环泵42靠近二效降膜换热器35的一侧，另一个控制阀设置在二效循环泵42靠近二效降膜蒸发室36的一侧。所述二效降膜蒸发室36的下端与二效降膜换热器35的管程的底端连通(具体的通过管线连通，管线的一端与二效降膜换热器35的管程的底端连接，管线的另一端与二效循环管道连通且连通点位于二效循环泵42与另一个控制阀之间。)，二效降膜换热器35的管程的上端通过二效循环管道与二效降膜蒸发室36的底端连通，所述一效降膜蒸发室34的下端与二效降膜换热器35的管程的上端连通，所述二效降膜蒸发室36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37、三效循环管道、配置在三效循环管道上的三效循环泵43及三效降膜蒸发室38，三效循环管道上还设有两个控制阀和一个流量计，其中一个控制阀和流量计设置在三效循环泵43靠近三效降膜换热器37的一侧，另一个控制阀设置在三效循环泵43靠近三效降膜蒸发室37的一侧。所述三效降膜蒸发室38的下端与三效降膜换热器37的管程的底端连通(具体的通过管线连通，管线的一端与三效降膜换热器37的管程的底端连接，管线的另一端与三效循环管道连通且连通点位于三效循环泵43与另一个控制阀之间。)，三效降膜换热器37的管程的上端通过三效循环管道与三效降膜蒸发室38的底端连通，所述二效降膜蒸发室36的下端与三效降膜换热器37的管程的上端连通(具体的二效降膜蒸发室36的下端通过管道与三效循环管道连通，)，所述三效降膜蒸发室38的顶端设有三效二次蒸汽出口。
再进一步的，降膜蒸发***Q3还包括第一冷凝水罐41和第二冷凝水罐44，所述第一冷凝水罐41用于接收二效降膜蒸发室36和三效降膜蒸发室38产生的二次蒸汽和二效降膜换热器35的壳层内产生的冷凝水，所述第二冷凝水罐44用于接收一效降膜换热器33的壳层和三效降膜换热器37的壳层内产生的冷凝水。第二冷凝水罐44与预热器32连接，用于将冷凝水通入预热器32作为硫酸铝溶液的换热介质，进而加热硫酸铝溶液。
本实施例中两效三级降膜蒸发器及预热器的具体材质和规格如下：一效降膜换热器33和一效降膜蒸发室34
二效降膜换热器35和二效降膜蒸发室36
三效降膜换热器37和三效降膜蒸发室38
一级预热器
二级预热器
基于上述的含硝酸铝的硝酸废水处理***进行的含硝酸铝的硝酸废水处理方法，设计参数如下：
含硝酸铝的硝酸废水进料浓度：酸度1.275mol/L.
含硝酸铝的硝酸废水进料温度：20℃
含硝酸铝的硝酸废水进料量：10T/h
硫酸铝溶液的蒸发量：5.688T/h
硫酸铝溶液的蒸发温度：55-90℃(为气相温度，二效、三级的为55℃，一效为90℃
饱和溶液沸点升高：≤46℃
出料物态：十八水硫酸铝
补充蒸汽压力：0.1MPa
补充蒸汽流量：3913Kg/Hr(可由设计确定)
循环冷却水进水温度：≤32℃
循环冷却水回水温度：≤37℃
循环冷却水进水压力：0.2-0.5MPa
循环冷却水回水压力：0-0.1MPa
循环冷却水流量：≤380T/h(可由设计确定)
压缩空气压力：≥0.8Mpa常温、无尘、无油
电源容量：380V50Hz 4线125KVA
占地面积：≤450㎡(可由设计确定)
设备高度：≤25米(可由设计确定)
环境温度：5-35℃
环境湿度：30％～85％
平均气压：101Kpa
地震烈度：≤7℃
环境风速：≤5m/s。
具体方法包括如下步骤：
步骤一，将硝酸铝槽中的含硝酸铝的硝酸废水经由硝酸铝泵6泵送至两级过柱分离***，具体的首先泵入A柱,此时A柱用作一级柱，B柱用作二级柱，C柱用作三级柱，含硝酸铝的硝酸废水经由一级柱的进料口进入，由一级柱的下串联接口流出并进入二级柱的进料口，再由二级柱的下口流出进入回用硝酸罐；当一级柱的下串联接口流出液中的铝含量为含硝酸铝的硝酸废水中铝含量的80％以上)含硝酸铝的硝酸废水中铝含量时，说明一级柱已经饱和(约2倍体积，即每根树脂柱柱含树脂体积为过柱进料体积的一半)，关闭用于连接一级柱的下串联接口与二级柱的上串联接口的A串联管线，一级柱中液体放回硝酸铝槽5，经吹干后，再反复清洗、吹干，再通入质量浓度为30％的硫酸解析出铝离子，解析完成后放入硫酸铝溶液罐13，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排入硫酸罐，然后吹干，再反复清洗、吹干待用；
步骤二，将步骤一中通入硫酸铝溶液罐13中的硫酸铝溶液经由硫酸铝原料泵14泵送至硫酸铝进料罐18，此时硫酸铝溶液温度≥20℃(自然条件下的温度)，硫酸铝溶液再经由进料泵19加压后进入换热器预热到64±3℃，再进入两效三级降膜蒸发器进行蒸发浓缩，获得浓缩液，浓缩液经三效循环泵43进入冷却结晶罐，经初步冷却结晶后进入结晶中转罐21，硫酸铝充分析出结晶后进入压滤机压滤分离，固体投入高位罐，本实施例高位罐具体包括高位罐A/B22(高位罐A/B是指高位罐A和高位罐B)、高位罐C/D23(高位罐C/D是指高位罐C和高位罐D)和高位罐E21。向各高位罐中加入氢氧化铝，升温中和残余硫酸，中和完成后刮片出料或出硫酸铝溶液，压滤分离出的母液进入第二硫酸罐15待用。高位槽设有夹层，夹层中可通入蒸汽进行换热，进而实现内部硫酸铝升温。其中高位罐E21也可用作中转罐，用于接收其余高位罐中中和后的物料。
步骤三，关闭A串联管线的同时开启B串联管线，B柱用作新一级柱，C柱用作新二级柱，D柱用作新三级柱，重复上述步骤一和步骤二中的操作。B柱达饱和后关闭B串联管线，同时开启C串联管线，C柱用作新一级柱，D柱用作新二级柱，A柱用作新三级柱，重复上述步骤一和步骤二中的操作。C柱达饱和后关闭C串联管线，同时开启D串联管线，D柱用作新一级柱，A柱用作新二级柱，B柱用作新三级柱，重复上述步骤一和步骤二中的操作。
步骤四，D柱达饱和后关闭D串联管线，同时开启A串联管线，重复上述步骤一、步骤二至步骤三中的操作，直至完成全部含硝酸铝的硝酸废水的过柱分离解析。
进一步的，步骤一中一级柱进行硫酸解析前的所述反复清洗、吹干一级柱的具体方法为：首先将稀硝酸罐9中的稀硝酸由稀硝酸泵10泵送进入清洗水进口进而进入一级柱，进行稀硝酸置换，置换后将稀硝酸全部排入稀硝酸罐9，再吹干；然后将清洗水罐3中的水由清洗水泵4泵送进入清洗水进口，进而进入一级柱，进行水置换，置换后将水全部排入稀硝酸罐9，再吹干。
步骤一中一级柱进行硫酸解析后的所述反复清洗、吹干一级柱的具体方法为：首先将稀硫酸罐11中的稀硫酸由稀硫酸泵12泵送进入清洗水进口进而进入一级柱，进行稀硫酸置换，置换后将稀硫酸全部排入稀硫酸罐11中，再吹干一级柱；然后将清洗水罐3中的水由清洗水泵4泵送进入清洗水进口进而进入一级柱，进行水置换，置换后将水全部排入稀硫酸罐11中，再将一级柱吹干待用。
进一步的，步骤三中两效三级降膜蒸发器对硫酸铝溶液进行蒸发浓缩的具体方法为：硫酸铝溶液首先进入一效降膜换热器33的管程内，一效降膜换热器的管程内的物料与一效降膜换热器的壳层内的加热蒸汽换热沸腾蒸发，蒸发产生的水蒸气夹带部分液滴进入一效降膜蒸发室34，水蒸气经一效降膜蒸发室34分离出其中的液滴后形成所述二次蒸汽，所述二次蒸汽进入二效降膜换热器35的壳层内，经一效降膜蒸发室34分离出的液滴中的一部分经由一效循环管道泵送回流至一效降膜换热器33的管程内继续加热浓缩，另一部分则为所述一效浓缩液，一效浓缩液经一效循环泵泵送至二效降膜换热器35的管程内，并与二效降膜换热器35的壳层内的二次蒸汽换热，进一步蒸发，蒸发产生的水蒸气夹带部分液滴进入二效降膜蒸发室36，水蒸气经二效降膜蒸发室36分离出其中的液滴后形成二次蒸汽；经二效降膜蒸发室分离出的液滴中的一部分经由二效循环管道泵送回流至二效降膜换热器35的管程内继续加热浓缩，另一部分则为所述二效浓缩液，二效浓缩液经二效循环泵泵送至三效降膜换热器37的管程内，并与三效降膜换热器37的壳层内的加热蒸汽换热沸腾蒸发，蒸发产生的水蒸气夹带部分液滴进入三效降膜蒸发室38，水蒸气经三效降膜蒸发室38分离出其中的液滴后形成二次蒸汽，该二次蒸汽会同二效降膜蒸发室36排出的二次蒸汽和二效降膜换热器35的壳层内产生的冷凝水进入第一冷凝水罐41，一效降膜换热器和三效降膜换热器的壳层内产生的冷凝水分流入第二冷凝水罐44，第二冷凝水罐44中的冷凝水最后被压入预热器32，在于硫酸铝溶液换热后，进入V-01冷凝水罐47。
基于上述含硝酸铝的硝酸废水处理***及含硝酸铝的硝酸废水处理方法，每小时处理10T含硝酸铝的硝酸废液成本评价，具体如下：
比较条件
工作时间：330天/年，24小时/天，
电价：0.82元/KWh蒸汽价：195元/吨
工业循环水：0.1元/吨饱和溶液沸点升高：≤43℃(饱和溶液是指硫酸铝中硫酸含量提到55％及以上降温可以析出大量硫酸铝)
98％硫酸价格：337.8元/吨；8％硝酸价格：188.2元/吨
蒸发动力：蒸汽蒸发量：5.688T/h
10T/h树脂柱运行成本表
10T/h蒸发浓缩运行成本表
10T/h蒸发器运行回收副产品表
计算每小时的成本和收入可以看出每吨可产生139.36元的收益，而且采用石墨蒸发器，避免了设备的腐蚀问题,解决了酸性废水问题，同时还能实现创收。本设计方案充分考虑了***实际操作工程中物料成分、污垢等因素对***电耗的影响，设计参数和设备配置留有一定的余量，处理废水的同时还产生经济效益。
上述依据本实用新型的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项实用新型技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项实用新型的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (8)
1.一种含硝酸铝的硝酸废水处理***，其特征在于：包括：
两级过柱分离***，所述两级过柱分离***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***，所述硫酸铝提纯***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***，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***，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***，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***，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***，其特征在于：所述硫酸铝提纯***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***，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***，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。
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| CN111153467A (zh) * | 2020-02-27 | 2020-05-15 | 常州中源工程技术有限公司 | 含硝酸铝的硝酸废水处理***及其处理方法 |
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