CN113318371A - 一种报废亚氯酸钠的安全处理方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种报废亚氯酸钠的安全处理方法及装置，该装置包括第一加药装置、第二加药装置、第一反应器、第二反应器、板框压滤器、焚烧处置装置、污水处理装置；所述的第一加药装置设置于第一反应器上，所述的第一加药装置包括亚氯酸钠进口槽、柠檬酸进口槽和纯水进口槽；第一反应器的下部连接第二反应器的上部，所述的第二加药装置设置于第二反应器上，所述的第二加药装置包括甲醛溶液进口槽、碘化钾溶液进口槽和氢氧化钠溶液进口槽；所述的第二反应器的下部连接板框压滤器，板框压滤器的上部连接污水处理装置，板框压滤器的下部连接焚烧处置装置；第一反应器和第二反应器的上部联通有气体处理装置。

Description

一种报废亚氯酸钠的安全处理方法及装置

技术领域

本发明涉及危险废物处理技术领域，具体涉及一种报废亚氯酸钠的安全处理方法及装置。

背景技术

亚氯酸钠是一种白色或微带黄绿色的粉末或颗粒晶体，易溶解于水、与有机物接触能引起爆炸。稍有吸湿性，在常温下较为稳定。无水物加热至350℃时尚不分解，含水亚氯酸钠加热到130～140℃即分解。易溶于水(5℃时为34％；30℃时为46％)。碱性水溶液对光稳定，酸性水溶液受光影响则产生爆炸性分解，酸性越大，分解速度越快，分解时放出二氧化氯(或氧气和氯气)。

亚氯酸钠是一种高效氧化剂、漂白剂，主要用于水处理、纸浆漂白、除臭和食品保鲜等方面。亚氯酸钠属于危险化学品，有强氧化性，纯品的理论有效氯含量157％，与木屑、有机物、硫、磷、碳及其他可燃物等接触混合，撞击摩擦时能引起爆炸。与还原性物质接触，能引起剧烈反应。由于亚氯酸钠具有高活性，导致此类废物处理难度大，处理过程存在较大安全隐患，并对生态环境和人体健康产生严重影响，目前还没有可借鉴的处理方法。因此，研究了溶解预处理及多级反应的工艺及装置来处理此类危险废物。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种报废亚氯酸钠的安全处理方法及装置，是一种能针对报废亚氯酸钠的安全、稳定化处理装置及方法，通过控制反应体系药剂，经多级反应工艺实现亚氯酸钠的安全处理。本发明技术经过亚氯酸钠与柠檬酸反应生成柠檬酸钠、二氧化氯、氯化钠和水，实现亚氯酸钠的分解，再使用甲醛水溶液与二氧化氯反应，经两步反应后将二氧化氯分解为二氧化碳、氯化氢和水，最后采用碘化钾溶液验证二氧化氯是否反应完全，同时进一步深度处理二氧化氯，再最后采用氢氧化钠中和处理，完成亚氯酸钠的安全处置。反应全程对体系的三废进行有效的收集和处理，以达到处置亚氯酸钠时操作环境安全的一种组合式处置装置及处理方法。

本发明的技术方案：一种报废亚氯酸钠的安全处理装置，包括第一加药装置、第二加药装置、第一反应器、第二反应器、板框压滤器、焚烧处置装置、污水处理装置；

所述的第一加药装置设置于第一反应器上，所述的第一加药装置包括亚氯酸钠进口槽、柠檬酸进口槽和纯水进口槽；第一反应器的下部连接第二反应器的上部，所述的第二加药装置设置于第二反应器上，所述的第二加药装置包括甲醛溶液进口槽、碘化钾溶液进口槽和氢氧化钠溶液进口槽；

所述的第二反应器的下部连接板框压滤器，板框压滤器的上部连接污水处理装置，板框压滤器的下部连接焚烧处置装置；

第一反应器和第二反应器的上部联通有气体处理装置；

第一反应器的反应釜壁设置第一冷却水循环装置；

第二反应器的反应釜壁设置第二冷却水循环装置。

进一步的，所述的第一反应器的上部连接有亚氯酸钠进口槽、柠檬酸进口槽和纯水进口槽，第二反应器的上部设置有甲醛溶液进口槽、碘化钾溶液进口槽和氢氧化钠溶液进口槽，第二反应器的下部连接板框压滤器的中部。

进一步的，所述的气体处理装置包括沿气体排出方向依次布置的气体冷凝器、硫酸溶液吸收器、碘化钾溶液吸收器、氢氧化钠吸收器、真空泵。

进一步的，所述的第一冷却水循环装置包括自第一反应器中部外壁至其下部外壁设置的第一冷却水循环腔，第一冷却水循环腔的侧壁设置第一冷却液进口，第一冷却水循环腔的底部设置第一冷却液出口。

进一步的，所述的第二冷却水循环装置包括自第二反应器中部外壁至其下部外壁设置的第二冷却水循环腔，第二冷却水循环腔的侧壁设置第二冷却液进口，第二冷却水循环腔的底部设置第二冷却液出口。

进一步的，所述的柠檬酸进口槽的输出端设置第一抽泵，第一抽泵的输出端与第一反应器的上部连接；所述的第一反应器的底部设置第一反应物出口，第一反应物出口的输出端设置第二抽泵，第二抽泵的输出端与第二反应器的上部连接；所述的第二反应器的底部设置有第二反应物出口，第二反应物出口的输出端设置第三抽泵，第三抽泵的输出端与板框压滤器的中部连接。

再进一步的，所述的第一加药装置设置于第一反应器内部，第一反应器内部还设置温度计；所述的第二加药装置设置于第二反应器内部，第二反应器内部还设置温度计。

再进一步的，气体处理装置内部设有缓冲槽。

一种报废亚氯酸钠的安全处理方法，以报废亚氯酸钠作为主要处置对象，包括如下步骤：

1)、首先使用纯水溶解预处理，再将柠檬酸溶液泵入反应器内，亚氯酸钠同柠檬酸反应形成柠檬酸钠、二氧化氯、氯化钠和水，混合液再采用甲醛溶液作为反应药剂，将体系中二氧化氯分解形成氯化氢、二氧化碳和水，同时在酸性条件下采用碘化钾溶液彻底去除二氧化氯，形成碘化钾、硫酸钾、碘和水；

2)、再添加氢氧化钠调节pH至8.0；

3)、最后将固液混合液经板框压滤后，滤液经蒸发脱盐、生化处理后回用，滤渣经回转窑焚烧处理。

进一步的，一种报废亚氯酸钠的安全处理方法，包括以下步骤：

1)亚氯酸钠同柠檬酸反应：报废亚氯酸钠加入第一反应器后，添加纯水溶解后，通过第一加药装置加入柠檬酸溶液反应，亚氯酸钠被分解成柠檬酸钠、二氧化氯、氯化钠和水；

2)二氧化氯同甲醛反应：将经步骤1)处理后混合液泵入第二反应器后，通过第二加药装置加入甲醛溶液，二氧化氯经两步反应分解形成二氧化碳、氯化氢和水；通过第二加药装置加入碘化钾溶液，一方面验证二氧化氯是否反应完全，另一方面彻底反应过量的二氧化氯，反应后溶液再加入氢氧化钠溶液，调节pH至8.0左右；

3)降温：步骤1)、2)反应过程中有大量热能放出，通过循环冷却水冷却，将反应体系温度控制在40℃以下；

4)固液分离系统：将经步骤2)处理后的混合液，通过板框压滤，压滤后残渣送至回转窑进行焚烧处置，压滤废水进行蒸发脱盐后生化处置。

本发明的技术效果：本发明是一种能针对报废亚氯酸钠的安全、稳定化处理装置及方法，通过控制反应体系药剂，经多级反应工艺实现亚氯酸钠的安全处理。本发明技术经过亚氯酸钠与柠檬酸反应生成柠檬酸钠、二氧化氯、氯化钠和水，实现亚氯酸钠的分解，再使用甲醛水溶液与二氧化氯反应，经两步反应后将二氧化氯分解为二氧化碳、氯化氢和水，最后采用碘化钾溶液验证二氧化氯是否反应完全，同时进一步深度处理二氧化氯，再最后采用氢氧化钠中和处理，完成亚氯酸钠的安全处置。反应全程对体系的三废进行有效的收集和处理，以达到处置亚氯酸钠时操作环境安全的一种组合式处置装置及处理方法。

附图说明

图1为本发明的装置图。

具体实施方式

如图1所示的一种报废亚氯酸钠处置装置，包括连接亚氯酸钠储槽的第一反应器30，第二反应器40、板框压滤器50、焚烧处理装置60、污水处理装置70，与第一反应器30、第二反应器40连接的气体处理装置80，所述的气体处理装置80包括沿气体排出方向依次布置的气体冷凝器81、硫酸溶液吸收器82、碘化钾溶液吸收器83、氢氧化钠吸收器84、真空泵85。其中，报废亚氯酸钠储槽内部设置泵；第一反应器30内部可设置第一加药装置10(亚氯酸钠进口槽11、柠檬酸进口槽12和纯水进口槽13设置于第一反应器30内部)及温度计；第二反应器40内部可设置第二加药装置20(甲醛溶液进口槽21、碘化钾溶液进口槽22和氢氧化钠溶液进口槽23设置于第二反应器40内部)及温度计；板框压滤器50内部设置有渣浆泵；气体处理装置80内部设有缓冲槽。

本发明采用如下技术方案—处置装置：

一种亚氯酸钠的安全处理装置，包括第一加药装置10、第二加药装置20、第一反应器30(柠檬酸反应)、第二反应器40(甲醛反应、碘化钾反应)、板框压滤器50、焚烧处置装置60、污水处理装置70、气体处理装置80。

所述的第一反应器30的上部连接有亚氯酸钠进口槽11、柠檬酸进口槽12和纯水进口槽13，第一反应器30的下部连接第二反应器40的上部，第二反应器40的上部设置有甲醛溶液进口槽21、碘化钾溶液进口槽22和氢氧化钠溶液进口槽23，第二反应器40的下部连接板框压滤器50(的中部)，第一反应器30和第二反应器40的上部联通有气体处理装置80，所述的气体处理装置80包括沿气体排出方向依次布置的气体冷凝器81、硫酸溶液吸收器82、碘化钾溶液吸收器83、氢氧化钠吸收器84、真空泵85；

第一反应器30的反应釜壁设置第一冷却水循环装置91；

第二反应器40的反应釜壁设置第二冷却水循环装置92。

进一步的，所述的第一冷却水循环装置91包括自第一反应器30中部外壁至其下部外壁设置的第一冷却水循环腔91a，第一冷却水循环腔91a的侧壁设置第一冷却液进口(供冷却循环水进水)，第一冷却水循环腔91a的底部设置第一冷却液出口(供冷却循环水出水)。

进一步的，所述的第二冷却水循环装置92包括自第二反应器40中部外壁至其下部外壁设置的第二冷却水循环腔92a，第二冷却水循环腔92a的侧壁设置第二冷却液进口(供冷却循环水进水)，第二冷却水循环腔92a的底部设置第二冷却液出口(供冷却循环水出水)。

进一步的，所述的柠檬酸进口槽12的输出端设置第一抽泵a1，第一抽泵a1的输出端与第一反应器30的上部连接。

再进一步的，所述的第一反应器30的底部设置第一反应物出口，第一反应物出口的输出端设置第二抽泵a2，第二抽泵a2的输出端与第二反应器40的上部连接。

再进一步的，所述的第二反应器40的底部设置有第二反应物出口，第二反应物出口的输出端设置第三抽泵a3，第三抽泵a3的输出端与板框压滤器50的中部连接，板框压滤器50的上部与污水处理装置70连接，板框压滤器50的下部与焚烧处理装置60连接。

本发明采用的技术方案—处置方法

处置方法原理：以报废亚氯酸钠(固体)作为主要处置对象，首先使用纯水溶解预处理(有效氯含量：105％)，再将柠檬酸溶液泵入反应器内，亚氯酸钠同柠檬酸反应形成柠檬酸钠、二氧化氯、氯化钠和水，混合液再采用甲醛溶液作为反应药剂，可将体系中二氧化氯分解形成氯化氢、二氧化碳和水。同时在酸性条件下采用碘化钾溶液彻底去除二氧化氯，形成碘化钾、硫酸钾、碘和水，再添加氢氧化钠调节pH至8.0。最后将固液混合液经板框压滤后，滤液经蒸发脱盐、生化处理后回用，滤渣经回转窑焚烧处理。

反应机理：

NaClO₂+C₆H₈O₇→Na₃C₆H₅O₇+ClO₂+NaCl+H₂O

ClO₂+HCHO+H₂O→HCOOH+HCl

ClO₂+HCOOH→HCl+CO₂↑+H₂O

ClO₂+KI+HCl→KCl+I₂+H₂O

NaOH+HCl→NaCl+H₂O

所述处置方法包括如下步骤：

1)亚氯酸钠同柠檬酸反应：报废亚氯酸钠加入第一反应器30后，添加纯水溶解后，通过第一加药装置10加入柠檬酸溶液反应，亚氯酸钠被分解成柠檬酸钠、二氧化氯、氯化钠和水；

2)二氧化氯同甲醛反应：将经步骤1)处理后混合液泵入第二反应器40后，通过第二加药装置20加入甲醛溶液，二氧化氯经两步反应分解形成二氧化碳、氯化氢和水；通过第二加药装置20加入碘化钾溶液，一方面验证二氧化氯是否反应完全，另一方面彻底反应过量的二氧化氯，反应后溶液再加入氢氧化钠溶液，调节pH至8.0左右；

3)降温：步骤1)、2)反应过程中有大量热能放出，通过循环冷却水冷却，将反应体系温度控制在40℃以下；

4)固液分离系统：将经步骤2)处理后的混合液，通过板框压滤，压滤后残渣送至回转窑进行焚烧处置，压滤废水进行蒸发脱盐后生化处置。

下面结合实施案例对本发明的方案作进一步详述。

实施案例1：取10kg(±1％)亚氯酸钠，添加至第一反应器30中，加入90L(±1％)水溶解，通过加药泵缓慢添加50％柠檬酸溶液12L(±1％)，搅拌反应5小时后，通过渣浆泵将混合液泵入第二反应器40中，缓慢添加30％甲醛溶液4.5L(±1％)，搅拌反应3小时后，加入10％碘化钾溶液1L(±1％)反应1小时，再添加氢氧化钠6.5kg调节pH至8.0，最后通过板框压滤进行固液分离，滤饼送至回转窑进行焚烧处置，压滤废水进行蒸发脱盐后生化处置。反应过程稳定，无异常情况发生。

对滤液进行检测，检测数据：pH：8.56，有效氯含量：0.15％，重金属未检出。

实施案例2：取10kg(±1％)亚氯酸钠，添加至第一反应器30中，加入90L(±1％)水溶解，通过加药泵缓慢添加50％柠檬酸溶液14L(±1％)，搅拌反应5小时后，通过渣浆泵将混合液泵入第二反应器40中，缓慢添加30％甲醛溶液5.5L(±1％)，搅拌反应3小时后，加入10％碘化钾溶液1.6L(±1％)反应1小时，再添加氢氧化钠7kg调节pH至8.0，最后通过板框压滤进行固液分离，滤饼送至回转窑进行焚烧处置，压滤废水进行蒸发脱盐后生化处置。反应过程稳定，无异常情况发生。

对滤液进行检测，检测数据：pH：8.78，有效氯含量：0.2％，重金属未检出。

实施案例3：取10kg(±1％)亚氯酸钠，添加至第一反应器30中，加入90L(±1％)水溶解，通过加药泵缓慢添加50％柠檬酸溶液13.5L(±1％)，搅拌反应5小时后，通过渣浆泵将混合液泵入第二反应器40中，缓慢添加30％甲醛溶液4.9L(±1％)，搅拌反应3小时后，加入10％碘化钾溶液1.2L(±1％)反应1小时，再添加氢氧化钠6.8kg调节pH至8.0，最后通过板框压滤进行固液分离，滤饼送至回转窑进行焚烧处置，压滤废水进行蒸发脱盐后生化处置。反应过程稳定，无异常情况发生。

对滤液进行检测，检测数据：pH：8.66，有效氯含量：0.1％，重金属未检出。

Claims (10)

1.一种报废亚氯酸钠的安全处理装置，其特征在于：包括第一加药装置(10)、第二加药装置(20)、第一反应器(30)、第二反应器(40)、板框压滤器(50)、焚烧处置装置(60)、污水处理装置(70)；

所述的第一加药装置(10)设置于第一反应器(30)上，所述的第一加药装置(10)包括亚氯酸钠进口槽(11)、柠檬酸进口槽(12)和纯水进口槽(13)；第一反应器(30)的下部连接第二反应器(40)的上部，所述的第二加药装置(20)设置于第二反应器(40)上，所述的第二加药装置(20)包括甲醛溶液进口槽(21)、碘化钾溶液进口槽(22)和氢氧化钠溶液进口槽(23)；

所述的第二反应器(40)的下部连接板框压滤器(50)，板框压滤器(50)的上部连接污水处理装置(70)，板框压滤器(50)的下部连接焚烧处置装置(60)；

第一反应器(30)和第二反应器(40)的上部联通有气体处理装置(80)；

第一反应器(30)的反应釜壁设置第一冷却水循环装置(91)；

第二反应器(40)的反应釜壁设置第二冷却水循环装置(92)。

2.根据权利要求1所述的一种报废亚氯酸钠的安全处理装置，其特征在于：所述的第一反应器(30)的上部连接有亚氯酸钠进口槽(11)、柠檬酸进口槽(12)和纯水进口槽(13)，第二反应器(40)的上部设置有甲醛溶液进口槽(21)、碘化钾溶液进口槽(22)和氢氧化钠溶液进口槽(23)，第二反应器(40)的下部连接板框压滤器(50)的中部。

3.根据权利要求1所述的一种报废亚氯酸钠的安全处理装置，其特征在于：所述的气体处理装置(80)包括沿气体排出方向依次布置的气体冷凝器(81)、硫酸溶液吸收器(82)、碘化钾溶液吸收器(83)、氢氧化钠吸收器(84)、真空泵(85)。

4.根据权利要求1或2或3所述的一种报废亚氯酸钠的安全处理装置，其特征在于：所述的第一冷却水循环装置(91)包括自第一反应器(30)中部外壁至其下部外壁设置的第一冷却水循环腔(91a)，第一冷却水循环腔(91a)的侧壁设置第一冷却液进口，第一冷却水循环腔91a的底部设置第一冷却液出口。

5.根据权利要求1或2或3所述的一种报废亚氯酸钠的安全处理装置，其特征在于：所述的第二冷却水循环装置(92)包括自第二反应器(40)中部外壁至其下部外壁设置的第二冷却水循环腔(92a)，第二冷却水循环腔(92a)的侧壁设置第二冷却液进口，第二冷却水循环腔(92a)的底部设置第二冷却液出口。

6.根据权利要求1或2或3所述的一种报废亚氯酸钠的安全处理装置，其特征在于：所述的柠檬酸进口槽(12)的输出端设置第一抽泵(a1)，第一抽泵(a1)的输出端与第一反应器(30)的上部连接；所述的第一反应器(30)的底部设置第一反应物出口，第一反应物出口的输出端设置第二抽泵(a2)，第二抽泵(a2)的输出端与第二反应器(40)的上部连接；所述的第二反应器(40)的底部设置有第二反应物出口，第二反应物出口的输出端设置第三抽泵(a3)，第三抽泵(a3)的输出端与板框压滤器(50)的中部连接。

7.根据权利要求1所述的一种报废亚氯酸钠的安全处理装置，其特征在于：所述的第一加药装置(10)设置于第一反应器(30)内部，第一反应器(30)内部还设置温度计；所述的第二加药装置(20)设置于第二反应器(40)内部，第二反应器(40)内部还设置温度计。

8.根据权利要求1或3所述的一种报废亚氯酸钠的安全处理装置，其特征在于：气体处理装置(80)内部设有缓冲槽。

9.一种报废亚氯酸钠的安全处理方法，以报废亚氯酸钠作为主要处置对象，其特征在于，包括如下步骤：

1)、首先使用纯水溶解预处理，再将柠檬酸溶液泵入反应器内，亚氯酸钠同柠檬酸反应形成柠檬酸钠、二氧化氯、氯化钠和水，混合液再采用甲醛溶液作为反应药剂，将体系中二氧化氯分解形成氯化氢、二氧化碳和水，同时在酸性条件下采用碘化钾溶液彻底去除二氧化氯，形成碘化钾、硫酸钾、碘和水；

2)、再添加氢氧化钠调节pH至8.0；

3)、最后将固液混合液经板框压滤后，滤液经蒸发脱盐、生化处理后回用，滤渣经回转窑焚烧处理。

10.一种根据权利要求1-8任意一项所述的一种报废亚氯酸钠的安全处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)亚氯酸钠同柠檬酸反应：报废亚氯酸钠加入第一反应器(30)后，添加纯水溶解后，通过第一加药装置(10)加入柠檬酸溶液反应，亚氯酸钠被分解成柠檬酸钠、二氧化氯、氯化钠和水；

2)二氧化氯同甲醛反应：将经步骤1)处理后混合液泵入第二反应器(40)后，通过第二加药装置(20)加入甲醛溶液，二氧化氯经两步反应分解形成二氧化碳、氯化氢和水；通过第二加药装置(20)加入碘化钾溶液，一方面验证二氧化氯是否反应完全，另一方面彻底反应过量的二氧化氯，反应后溶液再加入氢氧化钠溶液，调节pH至8.0左右；

3)降温：步骤1)、2)反应过程中有大量热能放出，通过循环冷却水冷却，将反应体系温度控制在40℃以下；

4)固液分离系统：将经步骤2)处理后的混合液，通过板框压滤，压滤后残渣送至回转窑进行焚烧处置，压滤废水进行蒸发脱盐后生化处置。

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