本实用新型涉及pcb行业含氮废水处理技术领域，特别涉及一种硝酸型废液资源化制备尿素硝酸铵的系统。
背景技术：
在电子元件制造行业中，通常使用硝酸剥落不合格镀层及挂架金属镀层以及对物件进行表面清洗、抛光、钝化、钻孔蚀胶等处理，随着处理物件频次的增加导致硝酸溶液中金属或杂质的含量增加，其处理效果下降从而被排出形成硝酸型废液，如退锡废硝酸、硝酸铜废液、退镍硝酸、废硝酸等废液。
硝酸型废液游离酸浓度一般大于1.5mol/l、同时含有大量的金属离子，如硝酸型剥挂具废液中铜含量40～100g/l，硝酸型退锡废水中锡含量60～100g/l，铁3-6g/l，铜15-40g/l。现有处理系统主要针对废液中金属离子的回收，其氮资源则形成硝酸盐废水，后续处理成本高，且导致氮资源的浪费。
针对硝酸型废液，现有处置工艺主要集中于对金属及硝酸的回收或废液再生，主要涉及的设备以电解提铜设备、再生回用装置，加热蒸发回收硝酸装置等，这些装置及系统均能实现铜或硝酸的回收，但存在产生氮氧化物、能耗高或固液难分离等不足。
因此，现有技术存在缺陷，需要改进。
技术实现要素：
本实用新型的主要目的是提出一种硝酸型废液资源化制备尿素硝酸铵的系统，旨在实现硝酸型废液的资源化回收、总氮零排放。
为实现上述目的，本实用新型提出的一种硝酸型废液资源化制备尿素硝酸铵的系统，包括依次相连的中和反应系统、第一固液分离系统、离子交换系统、净化除杂系统、第二固液分离系统、蒸发系统、调配系统；
所述中和反应系统用于对硝酸型废液进行酸碱中和，所述中和反应系统包括一中和反应釜，所述中和反应釜用于加入硝酸型废液和中和剂；
所述第一固液分离系统用于对中和反应系统产生的反应液进行固液分离；
所述离子交换系统用于对第一固液分离系统产生的分离液进行金属离子的去除，所述离子交换系统包括一离子交换柱；
所述净化除杂系统用于对离子交换系统产生的交换液进一步去除杂质离子和有机物，所述净化除杂系统包括一除杂反应釜，所述除杂反应釜内添加有重金属捕集剂、吸附剂；
所述第二固液分离系统用于对净化除杂系统产生的净化液进行固液分离；
所述蒸发系统用于对第二固液分离系统产生的分离液进行蒸发处理，所述蒸发系统包括一蒸发器；
所述调配系统用于对蒸发系统产生的浓缩液进行尿素硝酸铵调配，所述调配系统包括一调配反应釜，所述调配反应釜内添加有尿素。
优选地，所述第一固液分离系统和第二固液分离系统包括离心机、压滤机。
优选地，所述中和反应系统还包括与所述中和反应釜连接的中和剂高位槽、硝酸型废液储罐，所述中和剂高位槽用于向中和反应釜内加入中和剂，所述硝酸型废液储罐用于向中和反应釜内加入硝酸型废液。
优选地，所述中和剂包括氨水、液氨。
优选地，所述第一固液分离系统的分离液依次通过滤液中转罐、袋式过滤器进入所述离子交换柱，所述离子交换柱的交换液通过交换液暂存罐进入所述除杂反应釜。
优选地，所述净化除杂系统还包括与所述除杂反应釜连接的重捕剂高位槽、螺旋给料设备，所述重捕剂高位槽用于向除杂反应釜内加入重金属捕集剂，所述螺旋给料设备用于向除杂反应釜内加入吸附剂。
优选地，所述吸附剂包括活性炭、分子筛、沸石。
优选地，所述蒸发器包括单效蒸发器、三效蒸发器、mvr蒸发器，所述蒸发器产生的浓缩液通过浓缩液中转罐进入所述调配反应釜。
优选地，所述调配反应釜出液口连接一成品储罐。
优选地，所述中和反应系统、第一固液分离系统、离子交换系统、净化除杂系统、第二固液分离系统、蒸发系统、调配系统之间均通过泵连接。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
1、本系统具有较广的使用范围，对硝酸剥挂架废液、硝酸型退锡废水、硝酸型退镍废水、硝酸废水的处置具有普适性、设备投资小、处理成本低等特点。
2、该系统能有效地回收硝酸废水中金属和氮资源，实现了硝酸型废水处置过程总氮的零排放。
3、此系统实现氮资源以尿素硝酸铵溶液的产品形式回收，与电解再生设备相比，整个处理系统蒸发量小，能耗低，废水处理成本低，同时此资源化系统不存在二次污染。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为本实用新型系统原理图；
本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
本实施例提出的一种硝酸型废液资源化制备尿素硝酸铵的系统，参考图1，包括依次相连的中和反应系统、第一固液分离系统2、离子交换系统、净化除杂系统、第二固液分离系统5、蒸发系统、调配系统；
所述中和反应系统用于对硝酸型废液进行酸碱中和，所述中和反应系统包括一中和反应釜1，所述中和反应釜1用于加入硝酸型废液和中和剂；
所述第一固液分离系统2用于对中和反应系统产生的反应液进行固液分离；
所述离子交换系统用于对第一固液分离系统2产生的分离液进行金属离子的去除，所述离子交换系统包括一离子交换柱3；
所述净化除杂系统用于对离子交换系统产生的交换液进一步去除杂质离子和有机物，所述净化除杂系统包括一除杂反应釜4，所述除杂反应釜4内添加有重金属捕集剂、吸附剂；
所述第二固液分离系统5用于对净化除杂系统产生的净化液进行固液分离；
所述蒸发系统用于对第二固液分离系统5产生的分离液进行蒸发处理，所述蒸发系统包括一蒸发器6；
所述调配系统用于对蒸发系统产生的浓缩液进行尿素硝酸铵调配，所述调配系统包括一调配反应釜7，所述调配反应釜7内添加有尿素。
进一步地，所述第一固液分离系统2和第二固液分离系统5包括离心机、压滤机。
进一步地，所述中和反应系统还包括与所述中和反应釜1连接的中和剂高位槽11、硝酸型废液储罐12，所述中和剂高位槽11用于向中和反应釜1内加入中和剂，所述硝酸型废液储罐12用于向中和反应釜1内加入硝酸型废液。
进一步地，所述中和剂包括氨水、液氨。
进一步地，所述第一固液分离系统2的分离液依次通过滤液中转罐21、袋式过滤器22进入所述离子交换柱3，所述离子交换柱3的交换液通过交换液暂存罐31进入所述除杂反应釜4。
进一步地，所述净化除杂系统还包括与所述除杂反应釜4连接的重捕剂高位槽41、螺旋给料设备42，所述重捕剂高位槽41用于向除杂反应釜4内加入重金属捕集剂，所述螺旋给料设备42用于向除杂反应釜4内加入吸附剂。
进一步地，所述吸附剂包括活性炭、分子筛、沸石。
进一步地，所述蒸发器6包括单效蒸发器、三效蒸发器、mvr蒸发器，所述蒸发器6产生的浓缩液通过浓缩液中转罐61进入所述调配反应釜7。
进一步地，所述调配反应釜7出液口连接一成品储罐8。
进一步地，所述中和反应系统、第一固液分离系统2、离子交换系统、净化除杂系统、第二固液分离系统5、蒸发系统、调配系统之间均通过泵连接。
具体地，该系统的制备尿素硝酸铵的过程如下：
应当说明的是，传统退镀硝酸型废液中游离硝酸的含量通常≥1.0mol/l，按生产所需的量定量将硝酸型废液从硝酸型废液储罐12中泵送至中和反应釜1，中和剂则通过中和剂高位槽11定量加入至中和反应釜1内，控制中和反应釜1内的ph＝5.0-6.0，搅拌反应30-60min后进行出料，反应过程中的化学原理为：
hno3+nh3·h2o＝nh4no3+h2o
m(no3)n+nnh3·h2o＝m(oh)n↓+nnh4no3
中和反应釜1产生反应液的泵送至第一固液分离系统2进行固液分离，滤渣统一收集可进一步做成相应金属离子的盐产品，或者交由具有处理资质的单位进行处理。分离液进入滤液中转罐21暂存。
滤液中转罐21中的分离液通过袋式过滤器22过滤悬浮颗粒或机械杂质后，进入离子交换柱3进行树脂吸附，除去中和反应残留的金属离子后进入交换液暂存罐31暂存待用。离子交换过程的化学原理为：
m2++2hr＝mr2+2h+
交换液暂存罐31中的交换液定量泵送至除杂反应釜4内，同时，该除杂反应釜4通过重捕剂高位槽41加入重金属捕集剂、通过螺旋给料设备42加入吸附剂，进一步去除杂质离子和有机物，搅拌反应，待反应结束，将净化液泵送至第二固液分离系统5进行固液分离，滤渣则收集定期交由具有相关废物处理资质的单位处理，分离液则进入净化液储罐51。该净化除杂化学原理为：
m2++s2－＝ms↓
净化液储罐51内的分离液泵送至蒸发器6内进行蒸发浓缩处理，检测物料的组分，达到所需指标后出料至调配反应釜7，按尿素硝酸铵溶液产品的需求加入尿素进行调配，反应结束即可将成品泵送至成品储罐8。该尿素硝酸铵调配的化学原理为：
co(nh2)2+nh4no3→co(nh2)2·nh4no3
经本系统处理，硝酸型废水可资源化为尿素硝酸铵溶液产品，其总氮为31.0％，酰胺氮为16.2％，硝态氮为7.5％，铵态氮为7.3％。符合农业标准《ny2670－2015尿素硝酸铵溶液》的相关指标要求。
以上仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。
技术特征：
1.一种硝酸型废液资源化制备尿素硝酸铵的系统，其特征在于，包括依次相连的中和反应系统、第一固液分离系统、离子交换系统、净化除杂系统、第二固液分离系统、蒸发系统、调配系统；
所述中和反应系统用于对硝酸型废液进行酸碱中和，所述中和反应系统包括一中和反应釜，所述中和反应釜用于加入硝酸型废液和中和剂；
所述第一固液分离系统用于对中和反应系统产生的反应液进行固液分离；
所述离子交换系统用于对第一固液分离系统产生的分离液进行金属离子的去除，所述离子交换系统包括一离子交换柱；
所述净化除杂系统用于对离子交换系统产生的交换液进一步去除杂质离子和有机物，所述净化除杂系统包括一除杂反应釜，所述除杂反应釜用于添加重金属捕集剂、吸附剂；
所述第二固液分离系统用于对净化除杂系统产生的净化液进行固液分离；
所述蒸发系统用于对第二固液分离系统产生的分离液进行蒸发处理，所述蒸发系统包括一蒸发器；
所述调配系统用于对蒸发系统产生的浓缩液进行尿素硝酸铵调配，所述调配系统包括一调配反应釜，所述调配反应釜内添加有尿素。
2.如权利要求1所述的硝酸型废液资源化制备尿素硝酸铵的系统，其特征在于，所述第一固液分离系统和第二固液分离系统包括离心机、压滤机。
3.如权利要求1所述的硝酸型废液资源化制备尿素硝酸铵的系统，其特征在于，所述中和反应系统还包括与所述中和反应釜连接的中和剂高位槽、硝酸型废液储罐，所述中和剂高位槽用于向中和反应釜内加入中和剂，所述硝酸型废液储罐用于向中和反应釜内加入硝酸型废液。
4.如权利要求3所述的硝酸型废液资源化制备尿素硝酸铵的系统，其特征在于，所述中和剂包括氨水或液氨。
5.如权利要求1所述的硝酸型废液资源化制备尿素硝酸铵的系统，其特征在于，所述第一固液分离系统的分离液依次通过滤液中转罐、袋式过滤器进入所述离子交换柱，所述离子交换柱的交换液通过交换液暂存罐进入所述除杂反应釜。
6.如权利要求1所述的硝酸型废液资源化制备尿素硝酸铵的系统，其特征在于，所述净化除杂系统还包括与所述除杂反应釜连接的重捕剂高位槽、螺旋给料设备，所述重捕剂高位槽用于向除杂反应釜内加入重金属捕集剂，所述螺旋给料设备用于向除杂反应釜内加入吸附剂。
7.如权利要求6所述的硝酸型废液资源化制备尿素硝酸铵的系统，其特征在于，所述吸附剂包括活性炭或分子筛或沸石。
8.如权利要求1所述的硝酸型废液资源化制备尿素硝酸铵的系统，其特征在于，所述蒸发器包括单效蒸发器、三效蒸发器、mvr蒸发器，所述蒸发器产生的浓缩液通过浓缩液中转罐进入所述调配反应釜。
9.如权利要求1所述的硝酸型废液资源化制备尿素硝酸铵的系统，其特征在于，所述调配反应釜出液口连接一成品储罐。
10.如权利要求1～9任一所述的硝酸型废液资源化制备尿素硝酸铵的系统，其特征在于，所述中和反应系统、第一固液分离系统、离子交换系统、净化除杂系统、第二固液分离系统、蒸发系统、调配系统之间均通过泵连接。
技术总结
本实用新型公开了一种硝酸型废液资源化制备尿素硝酸铵的系统，包括依次相连的中和反应系统、第一固液分离系统、离子交换系统、净化除杂系统、第二固液分离系统、蒸发系统、调配系统；本实用新型技术方案实现硝酸型废液的资源化回收、总氮零排放。
技术研发人员：宋传京;叶自洁;胡剑波;邹毅芳;陆严宏;谈珏;乔贞;杨江丽
受保护的技术使用者：深圳市星河环境技术有限公司
技术研发日：2020.09.03
技术公布日：2021.06.01
声明：
“硝酸型废液资源化制备尿素硝酸铵的系统的制作方法” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：中冶有色技术网
来源：深圳市星河环境技术有限公司
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2024年06月21日 ~ 23日 
