申請(qǐng)日2015.07.13
公開(公告)日2015.12.16
IPC分類號(hào)C02F101/20; C02F9/04
摘要
本實(shí)用新型涉及一種含汞廢水處理裝置，提供了一種微量反應(yīng)器與膜分離組件耦合的含汞廢水處理裝置，包括微量反應(yīng)器和與所述的微量反應(yīng)器串連連接的膜分離組件：所述的微量反應(yīng)器包括反應(yīng)器和設(shè)置其頂部的混合器;所述的混合器包括外套管和內(nèi)管，所述的外套管套在內(nèi)管外，所述的外套管的下部設(shè)有噴頭，所述的外套管的上部設(shè)有廢水入口，所述的內(nèi)管的上部為硫化鈉水溶液入口;本實(shí)用新型采用微量反應(yīng)器和膜分離組件耦合，加速了除汞化學(xué)藥劑在含汞廢水中的混合、傳質(zhì)和化學(xué)反應(yīng)推動(dòng)力，整個(gè)系統(tǒng)含汞廢水100%通過(guò)膜過(guò)濾達(dá)標(biāo)排放，泥渣100%回用至觸媒廠家，具有較大的工業(yè)化應(yīng)用前景。
權(quán)利要求書
1.微量反應(yīng)器與膜分離組件耦合的含汞廢水處理裝置，其特征在于，包括微量反應(yīng)器(100)和與所述的微量反應(yīng)器(100)串連連接的膜分離組件(200)：
所述的微量反應(yīng)器(100)包括反應(yīng)器(1)和設(shè)置其頂部的混合器(2);
所述的混合器(1)包括外套管(101)和內(nèi)管(102)，所述的外套管(101)套在內(nèi)管(102)外，所述的外套管(101)的下部設(shè)有噴頭(103)，所述的外套管(101)的上部設(shè)有廢水入口(104)，所述的內(nèi)管(102)的上部為硫化鈉水溶液入口(105)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微量反應(yīng)器與膜分離組件耦合的含汞廢水處理裝置，其特征在于，所述的噴頭的中部設(shè)有喉管(106)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的微量反應(yīng)器與膜分離組件耦合的含汞廢水處理裝置，其特征在于，所述的外套管橫截面面積與所述的內(nèi)管橫截面面積之比為：外套管橫截面面積∶內(nèi)管橫截面面積=1∶0.001～0.01;
外套管橫截面面積∶喉管橫截面面積=1∶0.001～0.005。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微量反應(yīng)器與膜分離組件耦合的含汞廢水處理裝置，其特征在于，所述的內(nèi)管與外套管的下端之間設(shè)有間距L，所述的間距L為5～20mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微量反應(yīng)器與膜分離組件耦合的含汞廢水處理裝置，其特征在于，所述的噴頭的噴射角度α為55～65°。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微量反應(yīng)器與膜分離組件耦合的含汞廢水處理裝置，其特征在于，所述的噴頭的端部的直徑小于等于外套管的直徑。
7.根據(jù)權(quán)利要求1～6任一項(xiàng)所述的微量反應(yīng)器與膜分離組件耦合的含汞廢水處理裝置，其特征在于，還包括脫水單元(300)，所述的脫水單元與膜分離單元的液固混合物出口(301)通過(guò)管線相連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的微量反應(yīng)器與膜分離組件耦合的含汞廢水處理裝置，其特征在于，膜分離單元的濾清液出口(302)通過(guò)管線與膜分離單元的物料入口(303)相連接。
說(shuō)明書
微量反應(yīng)器與膜分離組件耦合的含汞廢水處理裝置
技術(shù)領(lǐng)域
本實(shí)用新型涉及一種含汞廢水處理裝置。
背景技術(shù)
汞是一種銀白色的液體金屬，汞及其化合物都是有毒物質(zhì)，可以通過(guò)各種途徑侵入人或動(dòng)物體內(nèi)，它的毒性是累積的，其中無(wú)機(jī)汞主要積聚于內(nèi)臟，少量積聚于腦髓、皮膚和其他部分。汞的中毒表現(xiàn)一般多為慢性中毒，汞主要影響人和動(dòng)物的中樞神經(jīng)。含汞達(dá)0～0.02mg/L的水能使魚類中毒，達(dá)0.03mg/L能使水生蟲類中毒，而人飲用含汞50mg/L的水會(huì)中毒致死。
由于汞具有一些特殊的物理、化學(xué)性能，所以廣泛的應(yīng)用在化工和石油化學(xué)工業(yè)、制藥、紙漿、造紙、電器、電子、儀表等工業(yè)部門，其中氯堿化工采用的水銀電解技術(shù)、PVC行業(yè)所采用的含汞觸媒、低汞觸媒都汞及其化合物的應(yīng)用。
汞及其化合物以"三廢"形式進(jìn)入環(huán)境，成為重要的污染物之一，其中含汞廢水主要來(lái)源于氯堿工業(yè)、塑料工業(yè)、皮毛加工和制藥等“三廢”排放及含汞有機(jī)殺菌劑的使用等。
常用的含汞廢水處理技術(shù)有硫化物沉淀法、混凝法、活性炭吸附法、離子交換法、還原過(guò)濾法、微生物濃集法和羊毛吸附法等。
硼酸鈉是一種非金屬還原劑，它與汞離子反應(yīng)后主要生成單質(zhì)汞和偏硼酸、放出氫氣。每kg的NaBH4可反應(yīng)回收2kg的單質(zhì)汞。
凡是氧化還原電位低于Hg2+的金屬單質(zhì)，如Cu、Zn、Fe、Mn、Mg、Al等，均可與廢水中的Hg2+離子發(fā)生置換反應(yīng)，以鐵為例，將鐵屑裝成填料塔，當(dāng)含汞廢水通過(guò)填料塔的鐵屑床層時(shí)將發(fā)生如下反應(yīng)：
Fe+Hg2+=Fe2++Hg↓
置換反應(yīng)的速率與廢水的pH值、溫度、金屬的純度、金屬單質(zhì)與廢水的接觸面積等因素有關(guān)。但有機(jī)汞不能用金屬直接還原、置換，通常用氧化劑(如氯)先將其破壞，轉(zhuǎn)化為無(wú)機(jī)汞，然后再用金屬置換。
硫化物沉淀法是目前廣泛被采用的一種高效能的除汞方法，如果廢水中有過(guò)量的S2-離子時(shí)，可通過(guò)投加硫酸亞鐵(FeSO4)與過(guò)量的S2-離子生成硫化鐵沉淀。
投加一部分Fe2+，能與廢水中的OH-離子結(jié)合生成Fe(OH)2或氧化后生成Fe(OH)3，對(duì)數(shù)量少而微小的HgS懸浮微粒，起共同沉淀和凝聚沉降作用。投加FeSO4后，不會(huì)影響HgS的優(yōu)先沉淀。因?yàn)樯傻腇eS的溶度積(Ksp=3.7x10-19)比HgS的溶度積大億萬(wàn)倍。在實(shí)際生產(chǎn)中，先用石灰調(diào)節(jié)pH=8～9，廢水呈堿性，再加FeSO4。采用硫化鈉沉淀法除汞，使廢水中汞量降至1～0.1mg/L，可采取鐵屑過(guò)濾、活性炭吸附、凝聚劑沉淀等，使廢水中含汞量降至0.05～0.01mg/L以下。
目前國(guó)內(nèi)最常用的吸附劑是活性炭，靜態(tài)吸附，先沉淀，后吸附。
離子交換法，將幾種樹脂裝柱組成廢水凈化系列，這樣含汞廢水通過(guò)幾個(gè)交換柱后，出水中檢不出汞。但樹脂吸附飽和后存在解吸再生的問(wèn)題，且報(bào)廢的樹脂目前也沒有很好的處理手段。
凝聚沉淀法，采用石灰作為凝聚劑，向含汞廢水中投加石灰，生成Ca(OH)2，Ca(OH)2對(duì)汞有凝聚吸附作用，在有三價(jià)鐵離子存在的情況下，效果更好。用硫酸鋁作凝聚劑處理含汞廢水，效果也較好。經(jīng)凝聚沉淀后，出水水質(zhì)含汞量可降到0.05mg/L以下。
溶劑萃取法及其它方法，目前，國(guó)外有采用三異辛胺一二甲苯對(duì)含汞廢水進(jìn)行萃取，經(jīng)萃取后，萃取汞后的萃取劑，采用非酸性鹽類反萃取，以回收汞。此外，國(guó)外采用微生物回收汞、電解法回收汞、鐵氧體沉淀法除汞、硫化物沉淀—浮選分離法除汞，國(guó)內(nèi)正在研究的有轉(zhuǎn)化法除汞、含腐植酸煤吸附法除汞等。
目前所采用的含汞廢水處理方法都存在一定的技術(shù)問(wèn)題，如還原法、硫化物沉淀法、混凝沉淀法等均無(wú)法達(dá)到出水含汞≤0.001～0.002mg/L的指標(biāo)，根據(jù)HgS的Ksp值可以看出，采用硫化法反應(yīng)之后，廢水的殘余Hg2+完全可以達(dá)到0.001～0.002mg/L以下，但就目前已經(jīng)使用的硫化法案例來(lái)看，出水達(dá)不到0.001～0.002mg/L以下的原因主要有兩個(gè)：
(1)硫化鈉精制劑的擴(kuò)散速度不夠：
含汞廢水中的Hg2+濃度一般都很低，如用濃度相當(dāng)?shù)牧蚧c溶液與廢水反應(yīng)，處理后廢水的總水量將會(huì)增大很多，為了避免出現(xiàn)這種情況，多將硫化鈉濃度配制的較高，使之不影響含汞廢水的總水量，因此硫化鈉精制劑的濃度多為Hg2+離子的數(shù)百倍數(shù)千倍，硫化鈉精制劑的體積也就是含汞廢水的數(shù)百分之一或數(shù)千分之一，當(dāng)少量的高濃度硫化鈉溶液加入到大量的含汞廢水中以后，如何使硫化鈉快速分散、不至于局部過(guò)量等就變得十分重要。
(2)反應(yīng)形成的硫化汞未能有效分離
由于硫化汞顆粒非常細(xì)小，無(wú)論是采用混凝沉降還是活性炭吸附，對(duì)于細(xì)小的硫化汞顆粒都不是最理想的。
目前各企業(yè)普遍采用硫化法除汞，但受廢水汞濃度所限，反應(yīng)一般較難控制，且形成的硫化汞顆粒難以有效分離，最終導(dǎo)致處理后產(chǎn)水中汞含量勉強(qiáng)達(dá)到0.005mg/L。新的環(huán)保法對(duì)含汞廢水的處理制定了更高的標(biāo)準(zhǔn)，要求產(chǎn)水Hg≤0.002mg/L，看上去由0.005mg/L降至0.002mg/L差別不大，但由于反應(yīng)是在ppb數(shù)量級(jí)，已經(jīng)完全進(jìn)入微量反應(yīng)的范疇，反應(yīng)難度更大。
實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供一種微量反應(yīng)器與膜分離組件耦合的含汞廢水處理裝置，以克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷。
所述的微量反應(yīng)器與膜分離組件耦合的含汞廢水處理裝置，包括微量反應(yīng)器和與所述的微量反應(yīng)器串連連接的膜分離組件：
所述的微量反應(yīng)器包括包括反應(yīng)器和設(shè)置其頂部的混合器;
所述的混合器包括外套管和內(nèi)管，所述的外套管套在內(nèi)管外，所述的外套管的下部設(shè)有噴頭，所述的外套管的上部設(shè)有廢水入口，所述的內(nèi)管的上部為硫化鈉水溶液入口;
所述的膜分離單元，可采用常規(guī)的膜分離組件，如上海力脈環(huán)保設(shè)備有限公司牌號(hào)為L(zhǎng)ymax/IMF的膜分離組件;
本實(shí)用新型采用微量反應(yīng)器和膜分離組件耦合，加速了除汞化學(xué)藥劑在含汞廢水中的混合、傳質(zhì)和化學(xué)反應(yīng)推動(dòng)力，整個(gè)系統(tǒng)含汞廢水100%通過(guò)膜過(guò)濾達(dá)標(biāo)排放，泥渣100%回用至觸媒廠家，具有較大的工業(yè)化應(yīng)用前景。
