CN105502628B - 一种低浓度含氰废水的循环处理系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种低浓度含氰废水的循环处理系统，包括泵送设备、混合器、臭氧发生器和反应器；所述泵送设备用于泵送废液、活性炭再生酸液以及反冲洗液，通过管路与混合器连接；所述混合器包括串联的静态混合器和文丘里混合器，所述静态混合器的输入端分别连接泵送设备以及添加剂管路，文丘里混合器的输入端则分别通过管路连接静态混合器以及臭氧发生器，所述文丘里混合器的输出端通过管路连接至反应器底部；所述反应器内部由下至上依次设置布气布水器、活性炭反应层、溢流槽和气液分离器，所述气液分离器通过臭氧循环管路与文丘里发生器连接。本发明结构简单、使用方便，没有臭氧尾气排放，环保无二次污染，并且废水处理效率高。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于低浓度含氰废水的循环处理系统。
背景技术
针对低浓度的含氰废水处理，一般是采用废水混合催化剂、pH调节剂以及臭氧气体，并通过活性炭进行物理吸附和催化氧化（通常低浓度的含氰废水一般是指水中的氰化物含量低于60mg/l）。臭氧能将CN-氧化生成CNO-，随着氰化物氧化过程的不断进行，溶液中氰酸盐离子逐渐增多，大约有30%的CNO-进一步被氧化分解。CNO-的氧化率与反应pH值有关，当pH值大于10时，100%的CNO-继续氧化分解。如果反应pH值低于10，那么其余CNO-将水解。当活性炭同时与废水和空气接触时，空气中的氧就会吸附在活性炭上，其吸附含量高达10~40g/kg，比水中溶解氧高千倍。氧分子吸附在活性炭表面上，形成过氧化物和羟基酸官能团，与其它如酚醛、苯醌等官能团构成活性表面，这些活性表面能催化氧化氰化物。金属氰络物被吸附到这些活性表面上，便完成了氰络物的吸附过程。活性炭具有很大的比表面积，一般达1000m2/g，所以能大量地吸附金属氰络物。活性炭催化臭氧生成强氧化物质羟基自由基，羟基自由基也可氧化氰化物。
传统的反应器处理设备存在气液分布不均匀以及反应不均匀的问题，不能充分有效利用活性炭，并且结构复杂，操作麻烦，反应塔的内部清洁困难，系统的臭氧产率低，臭氧利用率低，混合效果不佳，能耗大，并且存在臭氧尾气直接排放，尾气中可能还含有其他有害气体，污染空气，并且导致带走水蒸气、臭氧，臭氧利用率低。
发明内容
本发明解决的技术问题是：针对上述含氰废水处理设备存在的缺陷，提供一种新型的低浓度含氰废水的循环处理系统。
本发明采用如下技术方案实现：
一种低浓度含氰废水的循环处理系统，包括泵送设备、混合器、臭氧发生器和反应器；
所述泵送设备用于泵送废液、活性炭再生酸液以及反冲洗液，通过管路与混合器连接；
所述混合器包括串联的静态混合器和文丘里混合器，所述静态混合器的输入端分别连接泵送设备以及添加剂管路，文丘里混合器的输入端则分别通过管路连接静态混合器以及臭氧发生器，所述文丘里混合器的输出端通过管路连接至反应器底部；
所述反应器内部由下至上依次设置布气布水器、活性炭反应层、环形溢流槽和气液分离器，所述气液分离器通过臭氧循环管路与文丘里混合器连接。
进一步的，所述静态混合器和文丘里混合器均设有旁通管路，所述静态混合器和文丘里混合器的两端管路以及旁通管路上均设有阀门，所述泵送设备和臭氧发生器连接的管路同样设有阀门。
进一步的，所述泵送设备包括提升泵和反冲洗泵，所述提升泵直接通过管路与混合器连接，所述反冲洗泵连接在混合器的旁通管路上。
进一步的，所述反应器的底部设有放空管，其上设有常闭的放空阀门。
进一步的，所述布气布水器为固定填充在反应器倒圆台形底部的卵石层。
进一步的，所述反应器的活性炭反应层内的活性炭固定填充在穿孔隔板之间。
进一步的，所述反应器的环形溢流槽位置设有出水管。
进一步的，所述反应器内部的气液分离器为固定填充在反应器圆台形顶部的活性炭层。
进一步的，所述反应器的顶部设有排气管，其上设有常闭的排气阀门，所述臭氧循环管路与排气管连接。
在本发明中，所述臭氧发生器采用电解水式臭氧发生器。
本发明具有如下有益效果：
1.本发明采用电解水式臭氧发生器、静态混合器、文丘里混合器、活性炭反应器组合的装置，电解水式臭氧发生器的臭氧产率高，其副产物只有氧气，氧气同时联合活性炭和催化剂催化氧化氰化物，静态混合器、文丘里混合器可直接购买，并且采用结构简单的圆柱形活性炭反应器，活性炭反应器功能多样化、结构紧促，占地面积小。
2.本发明采用静态混合器、文丘里混合器、活性炭反应器以及气体循环管路结合，静态混合器混合含氰废水与pH调节剂和催化剂，文丘里混合器利用负压使臭氧和氧气与含氰废水充分混合，活性炭反应器增大气液接触面积以及延长气液接触时间、配水均匀、活性炭反应均匀，气体循环使臭氧尾气得以利用减少二次污染，通过上述过程，臭氧利用率得到提高以及氰化物可充分氧化。
3.在本发明的反应器中，活性炭吸附重金属氰化物络合物，臭氧氧化、活性炭催化氧化、以及臭氧与活性炭联合催化氧化氰根后，只剩有重金属离子吸附到活性炭上，当活性炭吸附一定量的重金属后，可用强酸解吸回收，并将活性炭进行再生，重金属回收简单、无二次污染。
4.本发明中的臭氧循环管路将文丘里混合器、活性炭反应器、臭氧发生器组合，气体循环动力主要来自文丘里混合器产生的负压，此循环系统可节省气体循环所需能量、使气液混合更充分、臭氧重复利用无二次污染。
5.本发明的活性炭反应器底部采用倒圆台形布气布水器，布气布水器中采用卵石填充，可使气液混合物均匀流过穿孔隔板，与活性炭反应，之后溢流到环形出水槽出水，整个过程配水配气均匀、反应均匀、活性炭利用充分；在对活性炭再生的过程中，活性炭再生液流过穿孔隔板浸泡活性炭后，通过布气布水器收集，由放空管排出；对于活性炭反应层的反冲洗过程，与氰化物去除过程在活性炭反应器中的流程是一样的（流速不同），反冲洗可采用单独水冲或气水同时反冲，气水同时反冲洗是利用文丘里混合器吸气。
6.本发明的反应器中的气液分离器中填充活性炭，以穿孔隔板为支撑，气液分离效果好，净化有害气体、提高臭氧利用率。
以下结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。
附图说明
图1为实施例中的低浓度含氰废水循环处理系统的阀门分布示意图。
图2为实施例中的低浓度含氰废水循环处理系统的结构示意图。
图3为实施例中的反应器内部结构示意图。
图4为实施例中的低浓度含氰废水循环处理系统去除氰化物的工作示意图。
图5为实施例中的低浓度含氰废水循环处理系统再生活性炭的工作示意图一。
图6为实施例中的低浓度含氰废水循环处理系统再生活性炭的工作示意图二。
图7为实施例中的低浓度含氰废水循环处理系统反冲洗的工作示意图一。
图8为实施例中的低浓度含氰废水循环处理系统反冲洗的工作示意图二。
图中标号：1-一号阀门，2-二号阀门，3-三号阀门，4-四号阀门，5-五号阀门，6-六号阀门，7-七号阀门，8-八号阀门，9-九号阀门，10-十号阀门，11-十一号阀门，12-十二号阀门，13-十三号阀门，14-提升泵，15-反冲洗泵，16-静态混合器，17-文丘里混合器，18-反应器，1801-布气布水器，1802-穿孔隔板，1803-活性炭反应层，1804-卵石层，1805-环形溢流槽，1806-出水管，1807-气液分离器，1808-放空管，1809-排气管，19-臭氧循环管路，20-臭氧发生器，21-旁通管路。
具体实施方式
实施例
参见图1和图2，图示中的含氰废水循环处理系统包括提升泵14、反冲洗泵15、静态混合器16、文丘里混合器17、反应器18和臭氧发生器20，其中提升泵14和反冲洗泵15作为泵送设备，分别用于泵送废液、活性炭再生酸液以及反冲洗液，静态混合器16和文丘里混合器17作为混合器，采用串联的方式，静态混合器16的输入端分别连接泵送设备以及添加剂管路，文丘里混合器17的输入端则分别通过管路连接静态混合器16以及臭氧发生器20，文丘里混合器17的输出端通过管路连接至反应器18底部，由静态混合器16先对全是液态的含氰废水和添加剂（催化剂和pH值调节剂）进行混合，再由文丘里混合器17将混合液和臭氧气体混合，形成气水混合物，通过管路送至反应器18内，臭氧发生器20采用电解水式臭氧发生器，用于提供反应的臭氧和氧气气体，反应器18则通过顶部的排气管连接臭氧循环管路19，与文丘里混合器17形成臭氧循环利用系统。
静态混合器16和文丘里混合器17的两端管路分别设有三号阀门3、四号阀门4、五号阀门5和六号阀门6，静态混合器16和文丘里混合器17均设有旁通管路21，两端旁通管路可相互连通，在两段旁通管路上分别设有一号阀门1和二号阀门2，提升泵14直接通过管路与静态混合器16连接，反冲洗泵15连接在旁通管路21上，提升泵14、反冲洗泵15和臭氧发生器20连接的管路分别设有十二号阀门12、十三号阀门13和八号阀门8。
结合参见图3，反应器18内部由下至上依次设置布气布水器1801、活性炭反应层1803、出水管1806和气液分离器1807，在反应器的底部设有放空管1808，其上设有常闭的七号阀门7作为放空阀门，此阀门为常闭状态，只在用于排空反应器内部的再生酸液时打开。反应器18采用圆柱形塔体，布气布水器1801为固定填充在反应器倒圆台形底部的卵石层1804，反应器的活性炭反应层1803内的活性炭固定填充在穿孔隔板1802之间，活性炭反应层1803和卵石层1804之间直接通过穿孔隔板1802分隔，反应器18的出水管1806位置设有环形溢流槽1805，处理后的清液通过环形溢流槽1805从出水管1806溢流排出。反应器18内部的气液分离器1807为固定填充在反应器圆台形顶部的活性炭层，同样可采用穿孔隔板固定活性炭，反应器壳体的顶部则连接排气管1809，排气管1809上设有十一号阀门11作为排气阀门，此阀门为常闭状态，仅在反应器内部压力过大时打开，用于排放内部压力，臭氧循环管路19直接与排气管1809连接，臭氧循环管路19上设有九号阀门9和十号阀门10，九号阀门9和十号阀门10控制汽水同时反冲洗时新鲜空气的进入。
以下详细说明本实施例在去除氰化物、再生活性炭和反冲洗步骤中的具体工作过程。
（1）去除氰化物。结合参见图1至图4，关闭一号阀门1、二号阀门2、七号阀门7、九号阀门9、十一号阀门11、十三号阀门13，打开三号阀门3、四号阀门4、五号阀门5、六号阀门6、八号阀门8、十号阀门10、十二号阀门12。含氰废水通过提升泵14与催化剂、pH值调节剂在静态混合器16处充分混合，混合液流入文丘里混合器17中再与电解水式臭氧发生器20产生的臭氧、氧气充分混合，之后流入活性炭反应器18，气液混合物通过反应器内部的布气布水器1801，均匀流过穿孔隔板1802，与活性炭反应层1803充分接触反应，反应之后的上层清液溢流到环形溢流槽1805再通过出水管1806流出反应器，而未反应的气体通过气液分离器1807，气体通过其中的活性炭净化后继续循环，而水蒸气与气液分离器的活性炭接触通过重力流入反应器中。如果活性炭反应器里压力升高，可以打开排气管1809上的十一号阀门11，排除气体。
（2） 再生活性炭可采用就如下两种方式进行操作：
方法一：结合参见图1至3、图5，关闭三号阀门3、四号阀门4、五号阀门5、六号阀门6、七号阀门7、八号阀门8、九号阀门9、十号阀门10、十三号阀门13，打开一号阀门1、二号阀门2、十一号阀门11、十二号阀门12。加入一定浓度的硫酸，通过提升泵14，经过静态混合器16和文丘里混合器的旁通管路21，流入活性炭反应器18中，使硫酸溶液液面高出活性炭5cm，关闭一号阀门1、二号阀门2、十二号阀门12以及提升泵14，将反应器的活性炭反应层浸泡一段时间，打开七号阀门7，通过放空管1808流出，将硫酸溶液回收利用。
方法二：关闭一号阀门1、五号阀门5、六号阀门6、七号阀门7、八号阀门8、九号阀门9、十号阀门10、十三号阀门13，打开二号阀门2、三号阀门3、四号阀门4、十一号阀门11、十二号阀门12。如图6所示，提升泵14将自来水泵送到静态混合器16，与方法一不同的地方在于，本方法在静态混合器16中将浓硫酸进行稀释，再通过文丘里混合器的旁通管道，流入活性炭反应器18中，使混合液液面高出活性炭5cm，关闭二号阀门2、三号阀门3、四号阀门4、十二号阀门12以及提升泵14，将反应器的活性炭反应层浸泡一段时间，打开七号阀门7，通过放空管1808流出，将硫酸溶液回收利用。
（3）反冲洗操作。如果活性炭反应层中夹杂的固体物质比较多时，就需要反冲洗。反冲洗操作分两步完成，首先是气水同时反冲洗，最后是水单独反冲洗。
a. 气水同时反冲洗
关闭二号阀门2、三号阀门3、四号阀门4、七号阀门7、八号阀门8、十号阀门10、十二号阀门12，打开一号阀门1、五号阀门5、六号阀门6、九号阀门9、十一号阀门11、十三号阀门13，如图7所示，反冲洗泵15提升自来水后，可以经静态混合器的旁通管路、文丘里混合器17，流入活性炭反应器18中，在文丘里混合器17内通入气体，气液混合物通过布气布水器1801，均匀流过穿孔隔板1802冲洗活性炭，冲洗废水溢流到环形溢流槽1805，由出水管1806流出。
b. 水反冲洗
关闭三号阀门3、四号阀门4、五号阀门5、六号阀门6、七号阀门7、八号阀门8、九号阀门9、十号阀门10、十二号阀门12，打开一号阀门1、二号阀门2、十一号阀门11、十三号阀门13，如图8所示，反冲洗泵15提升自来水，经过静态混合器和文丘里混合器的旁通管路21，流入活性炭反应器18中，气液混合物通过布气布水器1801，均匀流过穿孔隔板1802冲洗活性炭，冲洗废水溢流到环形溢流槽1805，由出水管1806流出。
以上实施例描述了本发明的基本原理和主要特征及本发明的优点，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的具体工作原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (8)
1.一种低浓度含氰废水的循环处理系统，其特征在于：包括泵送设备、混合器、臭氧发生器和反应器；
所述泵送设备用于泵送废液、活性炭再生酸液以及反冲洗液，所述泵送设备包括提升泵和反冲洗泵；
所述混合器包括串联的静态混合器和文丘里混合器，所述静态混合器的输入端分别连接泵送设备以及添加剂管路，文丘里混合器的输入端则分别通过管路连接静态混合器以及臭氧发生器，所述文丘里混合器的输出端通过管路连接至反应器底部；
所述静态混合器和文丘里混合器均设有旁通管路，所述静态混合器和文丘里混合器的两端管路以及旁通管路上均设有阀门，并且静态混合器和文丘里混合器两端的旁通管路相互连通，所述提升泵通过管路与静态混合器连接，反冲洗泵连接在旁通管路上，提升泵、反冲洗泵和臭氧发生器连接的管路上同样设有阀门；
所述反应器内部由下至上依次设置布气布水器、活性炭反应层、环形溢流槽和气液分离器，所述气液分离器通过臭氧循环管路与文丘里混合器连接。
2.根据权利要求1所述的一种低浓度含氰废水的循环处理系统，所述反应器的底部设有放空管，其上设有常闭的放空阀门。
3.根据权利要求2所述的一种低浓度含氰废水的循环处理系统，所述布气布水器为固定填充在反应器倒圆台形底部的卵石层。
4.根据权利要求3所述的一种低浓度含氰废水的循环处理系统，所述反应器的活性炭反应层内的活性炭固定填充在穿孔隔板之间。
5.根据权利要求4所述的一种低浓度含氰废水的循环处理系统，所述反应器的环形溢流槽位置设有出水管。
6.根据权利要求5所述的一种低浓度含氰废水的循环处理系统，所述反应器内部的气液分离器为固定填充在反应器圆台形顶部的活性炭层。
7.根据权利要求6所述的一种低浓度含氰废水的循环处理系统，所述反应器的顶部设有排气管，其上设有常闭的排气阀门，所述臭氧循环管路与排气管连接。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的一种低浓度含氰废水的循环处理系统，所述臭氧发生器采用电解水式臭氧发生器。
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