CN113998770B - 一种空化氧化装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种空化氧化装置，涉及废水处理技术领域，其包括装置箱以及位于装置箱内部的空化氧化机构，所述空化氧化机构包括：主空化机构，包括旋转筒，与所述旋转筒同轴并紧贴旋转筒外部设置的螺旋板，且所述螺旋板的外侧壁与装置箱的内侧壁接合，并由螺旋板、旋转筒外侧面以及装置箱内侧壁共同形成螺旋反应通道，所述螺旋反应通道至少具有一段截面积减小的收缩段，在螺旋反应通道内设置有与旋转筒中轴线平行的支板；辅空化机构，包括均匀设置在螺旋反应通道内的旋转头。本发明通过主空化机构能够先对溶液进行初步的空化氧化，辅空化机构能够促进溶液被空化氧化的效果，两者结合，大大提升了盐的氧化提纯度。

Description

一种空化氧化装置

技术领域

本发明涉及废水处理技术领域，具体为一种空化氧化装置。

背景技术

脱硫废液作为世界公认焦化行业污染最严重、最难处理的废水，其能否有效处理关乎焦化企业生存及国民经济多行业可持续发展，现已成为焦化产业核心技术难题之一。

脱硫废液中副盐含量丰富，主要含有硫氰酸盐、硫酸盐及硫代硫酸盐，从脱硫废液中提取副盐可为企业创造不菲经济效益。并且，副盐提取是保障企业脱硫系统连续稳定运行的根本方法，亦是处理副盐的最有效办法。因此，从脱硫废液中提取副盐可实现环境效益、经济效益和社会效益的统一。针对提盐核心工段，国内外现有脱硫废液提盐方法划分为结晶法、沉淀法、氧化法、萃取法、离子交换法、膜分离法等。

但经过市场调研，现有的焦化脱硫废液提盐工艺，存在以下缺陷，第一，产生的副盐的纯度不高，导致副产盐无法通过销售或低价销售的方式变现，个别企业甚至做危废处理；第二，高能耗且易造成二次污染；第三，不符合绿色低碳生产需求。

发明内容

针对现有的焦化脱硫废液提盐工艺硫酸盐提取纯度不高的缺陷或不足，本发明的目的在于提供一种空化氧化装置，通过主空化机构能够先对溶液进行初步的空化氧化，辅空化机构能够促进溶液被空化氧化的效果，两者相结合，对硫酸盐的氧化提纯能够大大提升。该装置也可应用至COD等其他还原物质的氧化降解，其他废水处理领域。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

本发明提供的一种空化氧化装置，包括装置箱以及位于装置箱内部的空化氧化机构，所述空化氧化机构包括：

主空化机构，包括旋转筒，与所述旋转筒同轴并紧贴旋转筒外部设置的螺旋板，且所述螺旋板的外侧壁与装置箱的内侧壁接合，并由螺旋板、旋转筒外侧面以及装置箱内侧壁共同形成螺旋反应通道，所述螺旋反应通道至少具有一段截面积减小的收缩段，在螺旋反应通道内设置有与旋转筒中轴线平行的支板；

辅空化机构，包括均匀设置在螺旋反应通道内的旋转头。

优选的，所述支板上均匀开设有第一通孔。

优选的，所述辅空化机构还包括固定在装置箱内底端并延伸至旋转筒内部的固定柱以及贯穿旋转筒筒壁并与旋转筒筒壁之间通过螺纹转动连接的螺杆，所述固定柱的外部螺旋均匀设置有与螺旋反应通道螺旋角相同的半球形凸起，所述旋转筒的内筒壁上螺旋均匀设置有与螺旋反应通道螺旋角相同的固定架，且固定架的内部滑动连接有滑板，所述滑板靠近半球形凸起的一侧设置有连接板，且连接板与半球形凸起相接触的一端面上设置有倾斜面。

优选的，所述旋转头包括圆台块和螺旋扇叶，所述螺旋扇叶上均匀开设有第二通孔。

优选的，所述螺杆的一端与滑板的一侧通过轴承转动连接，且螺杆的另一端与圆台块的较短端连接。

优选的，所述滑板靠近螺杆的一侧设置有弹簧，且弹簧的另一端与旋转筒的内筒壁连接。

优选的，所述装置箱的顶部设置有驱动组件，所述驱动组件包括与旋转筒顶部连接的转轴以及用于驱动转轴转动的电机。

优选的，所述装置箱的顶部设置有进料口，所述装置箱一侧的底部设置有出料口，且进料口和出料口的内部皆设置有密封阀门，装置箱的外表面通过合页铰接有密封门，且装置箱外部位于密封门的下方设置有可视窗口。

优选的，所述支板上还设置有位于每两个第一通孔之间的三角引导板。

优选的，所述旋转头包括圆台块和直板，所述直板上均匀开设有第二通孔。

与现有技术相比，以上一个或多个技术方案存在以下有益效果：

1、利用纳滤膜分离技术，可对副盐进行分离提纯，经一级膜分离后，将浓液中二价硫代硫酸盐及硫酸盐混盐溶液进行空化氧化处理，再经蒸馏处理，实现硫酸盐的氧化提纯，纯度可达95%以上，为工业合格品；同时，清液经过二级膜分离结合蒸馏处理后，一价硫氰酸盐纯度可达98%以上，为工业一等品。

2、通过设置的电机带动旋转筒进行旋转，由于螺旋板的外沿部与装置箱的内筒壁紧密贴合，因而混盐溶液只能够从螺旋反应通道的内部流动，由于螺旋反应通道至少具有一段截面积减小的收缩段，因此当硫代硫酸盐及硫酸盐混盐溶液经过该收缩段时压力会下降，当压力下降到低于液体的蒸汽压时，流动相中所溶解的气体会聚集并释放出来从而产生大量的空化气泡，空化泡随着混盐溶液流体流动，在此过程中，如遇混盐溶液流体周围的压力突增的情况时，空化泡的体积将迅速缩小直至溃灭，于此同时释放出巨大的能量和具有氧化活性的羟基自由基，大量的羟基自由基会与混盐溶液中的有机物或其他还原性物质进行氧化反应，因此能够对混盐溶液进行空化氧化。

3、旋转筒转动时能够使得支板进行运动，而支板上设置有若干组第一通孔，当混盐溶液多孔板（即支板）时压力同样会下降并产生空化气泡，随后空化泡溃灭并释放具有氧化活性的羟基自由基，与混盐溶液中的有机物或其他还原性物质进行氧化反应，因此能够使得在旋转筒整体在对混盐溶液进行空化氧化时，旋转筒上的支板能够更进一步地促进混盐溶液的空化氧化，使得空化氧化效果提升。

4、当旋转筒在旋转时，连接板上的倾斜面能够与半球形凸起逐渐相接触，使得连接板能够被半球形凸起压缩，进而使得连接板带动螺杆和旋转头进行移动，由于螺杆与旋转筒的筒壁之间通过螺纹转动连接，因此当螺杆移动时还能够旋转，进而使得旋转头在沿着旋转筒中心呈圆周运动时，旋转头自身也会进行自转，使得旋转头自身携带的螺旋扇叶能够持续旋转，由于螺旋扇叶上设置有第二通孔，因此当螺旋扇叶旋转时，同样能够使得混盐溶液在经过第二通孔时进行空化氧化，进而再次进一步地促进混盐溶液的空化氧化。

5、本发明有效改善了既有空化装置在对溶液进行空化氧化时空化氧化效率不高的问题，在对处理脱硫废液中的混盐溶液进行空化氧化时，相同反应条件下与常规空化装置相比，副盐氧化效率可提升10%-30%。

6、相较于其他常规工艺产生的副盐纯度低，不可直接销售，甚至需作为危废进行处理的提盐工艺，本发明采用空化氧化技术去除有机物，并将硫代硫酸盐氧化为硫酸盐，能够形成高纯度硫酸盐副盐，该氧化技术与常规氧化技术相比，氧化效率高且无二次污染，不会引入其他杂质盐，保障盐纯度，分离效率高，安全且低能耗，利于绿色发展。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的内部结构示意图；

图3是本发明主空化机构的结构示意图；

图4是图2中A处的放大图；

图5是本发明固定柱的结构示意图；

图6是本发明连接板的结构示意图；

图7是本发明实施例2中支板的结构示意图；

图8是本发明实施例2中旋转头的结构示意图；

图中：

1、装置箱；2、主空化机构；201、旋转筒；202、螺旋板；203、支板；204、第一通孔；3、固定柱；4、半球形凸起；5、固定架；6、滑板；7、连接板；8、螺杆；9、弹簧；10、圆台块；11、螺旋扇叶；12、第二通孔；13、电机；14、转轴；15、三角引导板；16、直板。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

实施例1：

请参阅图1-图6，本发明主要用于对焦化脱硫废液硫酸盐氧化提纯，还可拓展其他废水处理领域，其中，焦化脱硫废液提盐氧化提纯的技术方案中包括：预处理单元、超滤膜单元、两级纳滤膜分离单元、空化氧化单元、蒸发结晶单元，具体地：

脱硫废液经活性炭脱色等预处理后，经超滤进入两级纳滤膜分离，一级膜处理浓液主要包含硫代硫酸盐、硫酸盐及部分有机物，二级膜分离清液主要为硫氰酸盐溶液。上述浓液经空化氧化单元转化为硫酸盐溶液，再经蒸发浓缩变为硫酸盐副产。上述清液经蒸发浓缩变为硫氰酸盐副产。

本发明重点在空化氧化单元，并提供一种空化氧化装置，其他装置及设备均为市购，其中，空化氧化装置包括装置箱1以及位于装置箱1内部的空化氧化机构，空化氧化机构包括：

主空化机构2，包括旋转筒201，与旋转筒201同轴并紧贴旋转筒201外部设置的螺旋板202，且螺旋板202的外侧壁与装置箱1的内侧壁接合，并由螺旋板、旋转筒外侧面以及装置箱内侧壁共同形成螺旋反应通道，螺旋反应通道至少具有一段截面积减小的收缩段，在螺旋反应通道内设置有与旋转筒201中轴线平行的支板203；

辅空化机构，包括均匀设置在螺旋反应通道内的旋转头；

驱动组件，具有连接旋转筒201的转轴14，且转轴14贯穿至装置箱1外部并与装置箱1的连接处密封转动连接，具有驱使转轴14带动旋转筒201进行水平横向旋转的电机13，针对脱硫废液，先经过预处理单元去除硫磺、焦油和催化剂等污染物质；然后进入膜分离单元，将含有硫氰酸盐，硫酸盐，硫代硫酸盐的混盐溶液中的硫氰盐等盐溶液分离出来；其中，经过一级膜分离系统，硫代硫酸盐及硫酸盐混盐溶液被分离出来，经过空化氧化转化为硫酸盐溶液，当混盐溶液进入空化氧化装置箱1的内部后，由于螺旋板202的外沿部与装置箱1的内筒壁紧密贴合，因而混盐溶液只能够在螺旋反应通道的内部流动，通过设置的电机在带动旋转筒进行旋转时，由于螺旋板的外沿部与装置箱的内筒壁紧密贴合，因而混盐溶液只能够从螺旋反应通道的内部流动，由于螺旋反应通道至少具有一段截面积减小的收缩段，因此当硫代硫酸盐及硫酸盐混盐溶液经过该收缩段时压力会下降，当压力下降到低于液体的蒸汽压时，流动相中所溶解的气体会聚集并释放出来从而产生大量的空化气泡，空化泡随着混盐溶液流体流动，在此过程中，如遇混盐溶液流体周围的压力突增的情况时，空化泡的体积将迅速缩小直至溃灭，于此同时释放出巨大的能量和具有氧化活性的羟基自由基，大量的羟基自由基会与混盐溶液中的有机物或其他还原性物质进行氧化反应，因此能够对混盐溶液进行空化氧化，此外，旋转筒201转动时能够使得支板203进行运动，而支板203上设置有若干组第一通孔204，当混盐溶液多孔板（即支板203）时压力同样会下降并产生空化气泡，随后空化泡溃灭并释放具有氧化活性的羟基自由基，与混盐溶液中的有机物或其他还原性物质进行氧化反应，因此能够使得在旋转筒201整体在对混盐溶液进行空化氧化时，旋转筒201上的支板203能够更进一步地促进混盐溶液的空化氧化，使得空化氧化效果提升；

辅空化机构，具有均匀设置在螺旋反应通道内并对混盐溶液进行进一步空化氧化的旋转头，旋转头包括圆台块10和螺旋扇叶11，螺旋扇叶11上均匀开设有第二通孔12，辅空化机构还包括固定在装置箱1内底端并延伸至旋转筒201内部的固定柱3以及贯穿旋转筒201筒壁并与旋转筒201筒壁之间通过螺纹转动连接的螺杆8，固定柱3的外部螺旋均匀设置有与螺旋反应通道螺旋角相同的半球形凸起4，旋转筒201的内筒壁上螺旋均匀设置有与螺旋反应通道螺旋角相同的固定架5，且固定架5的内部滑动连接有滑板6，滑板6靠近半球形凸起4的一侧设置有连接板7，且连接板7与半球形凸起4相接触的一端面上设置有倾斜面，滑板6靠近螺杆8的一侧设置有弹簧9，且弹簧9的另一端与旋转筒201的内筒壁连接，当旋转筒201转动时能够带动固定架5同步转动，此时连接板7上的倾斜面能够与半球形凸起4间断式接触，当半球形凸起4与倾斜面接触时能够使得连接板7被半球形凸起4压缩，进而使得连接板7带动螺杆8和旋转头进行移动，由于螺杆8与旋转筒201的筒壁之间通过螺纹转动连接，因此当螺杆8移动时自身还能够进行旋转，进而使得旋转头边移动变旋转，而当半球形凸起4与倾斜面不接触后，在弹簧9的作用下，旋转头又往回运动，当下一次半球形凸起4与倾斜面接触时，旋转头又能够继续运动，如此往复，使得旋转头上的螺旋扇叶11能够持续旋转，在螺旋扇叶11上第二通孔12的作用下，不仅能够对溶液进行横向搅动的效果，旋转头自身携带的多孔板也具备空化作用，进而也能够进一步对溶液进行空化氧化，使得溶液在多重效果下被空化氧化，反应效果更好，提盐的纯度也会越高，使用效果越好。

请着重参阅图4所示，螺杆8的一端与滑板6的一侧通过轴承转动连接，且螺杆8的另一端与圆台块10的较短端连接，由于圆台块10横截面在装置箱1的内部由装置箱1内侧壁端往装置箱1中心端逐渐减小，因而当圆台块10横向移动时，能够使得位于装置箱1内侧壁端的溶液容易被圆台块10挤压至旋转筒201外侧壁端处，而由于旋转筒201的转动，位于旋转筒201外侧壁端处的溶液又会在离心力的作用下往装置箱1内侧壁端运动，使得溶液能够被一定的力所拉扯，进而使得溶液在该处的所受的压力变小，使得溶液中的气泡在短时间内更容易破溃，进一步提升空化氧化效果。

请着重参阅图1和2所示，装置箱1的顶部设置有进料口，装置箱1一侧的底部设置有出料口，且进料口和出料口的内部皆设置有密封阀门，密封阀门可以保证装置箱1内部整体的气密性，便于装置箱1的工作，装置箱1的外表面通过合页铰接有密封门，且装置箱1外部位于密封门的下方设置有可视窗口，可视窗口便于人们更清晰地了解反应后的溶液是否能够被完全排出，同时密封门便于日常零部件的检查与维修。

实施例2：

请参阅图7和8，本实施例与实施例1的区别在于，支板203上还设置有位于每两个第一通孔204之间的三角引导板15，旋转头包括圆台块10和直板16，直板16上均匀开设有第二通孔12，通过设置的三角引导板15的两侧面都为倾斜状，因而在支板203与溶液接触并对溶液进行搅动时，三角引导板15能够引导溶液从第一通孔204处穿过，便于溶液更好地被空化氧化，同时直板16也能够使得溶液在接触到直板16时所受到的压力较大，当溶液通过第二通孔12时，瞬间所释放的能量也会越大，进一步提升空化氧化效果。

其它同实施例1。

工作原理：应用时，将硫代硫酸盐及硫酸盐混盐溶液从装置箱1顶部的进料口输送进装置箱1的内部，然后关闭装置箱1，接通电源并开启电机13，通过设置的电机13带动旋转筒201进行旋转，由于螺旋板202的外沿部与装置箱1的内筒壁紧密贴合，因而混盐溶液只能够在螺旋反应通道的内部流动，由于螺旋反应通道由上至下先逐渐变小在逐渐变大，因此能够对混盐溶液进行初步空化氧化，此外，旋转筒201转动时能够使得支板203进行运动，支板203上设置有若干组第一通孔204，能够进一步对混盐溶液进行空化氧化，空化氧化效果更好，此外，由于固定柱3固定在装置箱1的内部，因而当旋转筒201旋转时，固定柱3保持不转，由于旋转筒201转动时还会带动固定架5转动，且固定架5螺旋均匀设置在螺旋反应通道的内部，固定柱3外部的半球形凸起4也与螺旋反应通道螺旋平行，因此在固定架5运动时，连接板7上的倾斜面能够与半球形凸起4逐渐相接触，使得连接板7能够被半球形凸起4压缩，进而使得连接板7带动螺杆8和旋转头进行移动，由于螺杆8与旋转筒201的筒壁之间通过螺纹转动连接，因此当螺杆8移动时还能够旋转，进而使得旋转头边移动变旋转，旋转头在旋转时能够对混盐溶液进行搅动并对其进行进一步地空化氧化，使得混盐溶液能够被有效地氧化成硫酸盐溶液，提纯效果好。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种空化氧化装置，包括装置箱(1)以及位于装置箱(1)内部的空化氧化机构，其特征在于，所述空化氧化机构包括：

主空化机构(2)，包括旋转筒(201)，与所述旋转筒(201)同轴并紧贴旋转筒(201)外部设置的螺旋板(202)，且所述螺旋板(202)的外侧壁与装置箱(1)的内侧壁接合，并由螺旋板、旋转筒外侧面以及装置箱内侧壁共同形成螺旋反应通道，所述螺旋反应通道至少具有一段截面积减小的收缩段，在螺旋反应通道内设置有与旋转筒(201)中轴线平行的支板(203)；

辅空化机构，包括均匀设置在螺旋反应通道内的旋转头，所述辅空化机构还包括固定在装置箱(1)内底端并延伸至旋转筒(201)内部的固定柱(3)以及贯穿旋转筒(201)筒壁并与旋转筒(201)筒壁之间通过螺纹转动连接的螺杆(8)，所述固定柱(3)的外部螺旋均匀设置有与螺旋反应通道螺旋角相同的半球形凸起(4)，所述旋转筒(201)的内筒壁上螺旋均匀设置有与螺旋反应通道螺旋角相同的固定架(5)，且固定架(5)的内部滑动连接有滑板(6)，所述滑板(6)靠近半球形凸起(4)的一侧设置有连接板(7)，且连接板(7)与半球形凸起(4)相接触的一端面上设置有倾斜面，所述旋转头包括圆台块(10)和螺旋扇叶(11)，所述螺旋扇叶(11)上均匀开设有第二通孔(12)，所述螺杆(8)的一端与滑板(6)的一侧通过轴承转动连接，且螺杆(8)的另一端与圆台块(10)的较短端连接，所述滑板(6)靠近螺杆(8)的一侧设置有弹簧(9)，且弹簧(9)的另一端与旋转筒(201)的内筒壁连接。

2.根据权利要求1所述的一种空化氧化装置，其特征在于：所述支板(203)上均匀开设有第一通孔(204)。

3.根据权利要求1所述的一种空化氧化装置，其特征在于：所述装置箱(1)的顶部设置有驱动组件，所述驱动组件包括与旋转筒(201)顶部连接的转轴(14)以及用于驱动转轴(14)转动的电机(13)。

4.根据权利要求1所述的一种空化氧化装置，其特征在于：装置箱(1)的顶部设置有进料口，所述装置箱(1)一侧的底部设置有出料口，且进料口和出料口的内部皆设置有密封阀门，所述装置箱(1)的外表面通过合页铰接有密封门，且装置箱(1)外部位于密封门的下方设置有可视窗口。

5.根据权利要求1所述的一种空化氧化装置，其特征在于：所述支板(203)上还设置有位于每两个第一通孔(204)之间的三角引导板(15)。

6.根据权利要求1所述的一种空化氧化装置，其特征在于：所述旋转头包括圆台块(10)和直板(16)，所述直板(16)上均匀开设有第二通孔(12)。

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