CN201832630U - 针对含氰化物及氰化物衍生物废液进行深度处理的反应器 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种针对含氰化物及氰化物衍生物废液进行深度处理的反应器，是由裙座、进气接管、曝气头、喷淋装置、加药口、丝网除沫器、排气口、进液口、液位计接口、反应器主体、排液口、曝气分布连接法兰、曝气分布接管、上和下部格栅板、下部波纹板、阶梯环、上部波纹板、顶部支撑环、填料压板组成，该反应器通过气液相的强制均质和曝气的一体化结构，增加臭氧反应速率，减小臭氧自由分解比例，并在反应器上加设臭氧发生器主动保护装置，保证系统长期稳定运行，从而成功地实现了臭氧对含氰化物及氰化物衍生物废液深度处理的工业应用，本实用新型适用于各种生产规模。

Description

针对含氰化物及氰化物衍生物废液进行深度处理的反应器
技术领域
本实用新型涉及一种反应器，特别涉及一种针对含氰化物及氰化物衍生物废液进行深度处理的反应器，具体是一种气液逆流混合式反应器。
背景技术
在工业生产中，氰化法一直是金银湿法提取的重要手段，因而在生产过程中必然要排放一定数量的含氰及氰化物衍生物的废液，依矿石性质不同包含多种浓度不一的简单氰化物和络合氰化物及氰酸盐、硫氰酸盐、氯化氰等品种众多的氰化物衍生物。
含氰废水处理技术方法较多，其中应用最普遍的是化学氧化法，已成熟的有以氯为氧化剂的碱氯法，以二氧化硫为氧化剂的因科法，以过氧化氢为氧化剂的过氧化氢-铜催化氧化法等。
在国外黄金工业，臭氧主要应用于从高浓度的含氰废液体系中再生氰化物的综合利用领域。
臭氧的工作原理：
臭氧是一种强氧化剂，加入到水中的臭氧往往有三种去向，即单纯物理上的逸出、臭氧与水中溶质的氧化反应和臭氧的分解反应(包括各类自由基反应)。臭氧在水中分解产生的强氧化性·OH自由基作为氧化的中间产物，引发自由基链式氧化反应，同时在水溶液中可释放出原子氧参加反应，表现出很强的氧化性，能彻底氧化游离状态的氰化物。铜离子对氰离子和氰根离子的氧化分解有触媒作用。
羟基自由基(·OH)是一种重要的活性氧，具有极强的的电子能力也就是氧化能力，氧化电位2.8V，是自然界中仅次于氟的氧化剂。
臭氧在水中产生·OH的过程如下：
O3+OH-——→O2+HO2·
O3+HO2·——→2O2+·OH
2HO2·——→O3+H2O
HO2·+·OH——→O2+H2O
在碱性溶液中，水中OH-的大量存在使得产生HO2·的速率显著加快，HO2·作为产生·OH的诱发剂，促使生成大量自由基·OH。因此，在碱性条件下，更有利于形成·OH，从而加快氰化物衍生物(属COD范畴)及总氰(CNT -)的去除。
臭氧自身也可氧化氰化物，其产物是无毒的碳酸盐和氮气，当臭氧不足时，生成碳酸盐和氨或生成脲素。臭氧直接氧化反应过程如下：
CN-+O3——→CNO-+O2
CNO-的氧化率与反应pH值有关，当pH值大于10时：
2CNO-+3O3+H2O——→2HCO3 -+N2↑+3O2
如果反应pH值低于10，那么其余CNO-分解方式如下：
CNO-+2H2O——→HCO3 -+NH3↑
CNO-+NH3+H+——→(NH2)2CO(臭氧不足时)
水解的最佳pH值为6～8，水解生成的氨将迅速与臭氧反应生成硝酸盐：
NH3+4O3+3OH-——→NO2 -+3H2O+5O2
硫氰酸盐与臭氧反应如下：
SCN-+O3+H2O——→CN-+H2SO4
金属络合物与臭氧氧化反应如下：
Cu(CN)4 2-+O3+H2O——→Cu2++4CNO-+2H+
Zn(CN)4 2-+O3+H2O——→Zn2++4CNO-+2H+
对亚铁络合物的反应如下：
2Cu2++Fe(CN)6 4-——→Cu2Fe(CN)6↓
由于可工业化的人工合成臭氧主要从空气、液氧、富氧混合气体中反应获得，气源中仍然有大量的氧气存在，氧气本身可以直接与氧化还原电位低的物质发生反应，其与氰和氰酸盐的氧化反应过程如下：
CN-+O2——→2CNO-
CNO-+2H2O——→NH4 ++CO3 2-
由于臭氧的高氧化电位特性和分解后产物为氧气无二次污染的特点，不需联合工艺即能对氰化物和氰化物衍生物进行深度处理。处理后废液中总氰浓度低于0.2mg/L，低于国家相关排放标准0.5mg/L的规定，达到流域相关排放标准0.2mg/L的要求；氰化物衍生物及其它COD类物质总浓度低于30mg/L，也低于50mg/L的国家相关排放标准。另一方面，臭氧在水中的低溶解度和不稳定性一直影响着它的应用。只有减小臭氧的自由分解和单纯物理性逸出，提高臭氧的一次利用率，才能够有效降低基础设施投入成本和直接生产成本。
发明内容
本实用新型的目的是为了解决臭氧利用率低和臭氧腐蚀性强的问题，而提供一种针对含氰化物及氰化物衍生物废液进行深度处理的反应器。该反应器通过气液相的强制均质和曝气的一体化结构等多种技术手段，增加臭氧反应速率，减小臭氧自由分解比例，并在反应器上加设臭氧发生器主动保护装置，保证系统长期稳定运行，从而成功地实现了臭氧对含氰化物及氰化物衍生物废液深度处理的工业应用，本实用新型适用于各种生产规模。
本实用新型是由裙座、进气接管、曝气装置支撑件、曝气头、栅板支撑块、人孔、视窗、喷淋装置、支撑件、吊耳、加药口、丝网除沫器、排气口、进液口、液位计接口、反应器主体、排液口、曝气分布连接法兰、曝气分布接管、下部格栅板、下部波纹板、阶梯环、上部支撑环、上部格栅板、上部波纹板、顶部支撑环、填料压板组成，反应器主体设置在裙座上，反应器主体的中间部位外壁开设有人孔，反应器主体的外壁具有视窗，反应器主体的下部具有进气接管和排液口，排液口与反应器主体内部连通，各曝气头与曝气分布接管连通，各曝气分布接管通过曝气分布连接法兰连通，反应器主体内的下部以曝气装置支撑件支撑安装有曝气头，该曝气头与进气接管连通，曝气头上部的反应器主体内以栅板支撑块支撑下部格栅板，反应器主体内的下部格栅板上从下至上依次设置有下部波纹板、阶梯环、上部支撑环、上部格栅板、上部波纹板、顶部支撑环和填料压板，反应器主体上部外壁具有液位计接口，液位计接口以上的反应器主体内以支撑件支撑设置有喷淋装置，喷淋装置与进液口连通，反应器主体顶部设置有加药口、进液口和吊耳，反应器主体顶部中心位置设置有丝网除沫器，丝网除沫器上具有排气口。
所述反应器主体的外壳采用碳钢外层、内衬乙烯基型不饱和聚酯树脂形成复合层，或整体采用0Cr18Ni9不锈钢材质制成。
本实用新型的工作过程和原理：
第一种使用方式：对反应器内溶液进行周期性处理。处理过程中，需用外接泵循环反应器内溶液，流量控制在技术要求范围内。开启上液泵从待处理液池中抽取待处理液，从反应器上部的进液口打入反应器内，待反应器内液面至上部视窗中段后，关闭反应器进液口前进水阀。在排液口、循环泵和进液口间构成回路，对反应器内处理液进行自循环。开启气源装置使臭氧氧化工艺气体从反应器底部的进气口进入，经反应器内的曝气器形成直径0.1～2mm的均匀气泡与待处理液所含易氧化的还原性物质反应消耗45％左右的臭氧和不定数量的部分氧气，再经填料层强制均质气液两相，避免偏流、沟流和液泛现象的发生，至反应器顶部液面剩余气体逸出时臭氧已被消耗90％以上，残余臭氧随逸出废气通过顶部喷淋装置喷淋吸收再次利用，至反应器顶部排气口法兰接管内的丝网除沫器分离出气体中的水汽后，从反应器顶部排气口排出。此时排出废气中的残余臭氧浓度低于5％，再经另置的尾气分解处理器在触媒和电力加热的作用下分解全部残余臭氧，实现外排废气的无害化处理。反应过程中，监控反应条件，需要时把pH值调节剂和催化药剂按一定剂量浓度通过静态混合装置从加药口打入反应器。外循环处理液管路上的取样点在线化验分析总氰及COD达到相关排放标准后，停止臭氧氧化工艺气体供给，反应后溶液从反应器底部排液口排出。进入其它外置沉降过滤装置，最终外排符合相关排放标准的清液，一个反应周期结束。
第二种使用方式：对反应器内溶液进行连续性处理。开启上液泵从待处理液池中抽取待处理液，从反应器上部的进液口打入反应器内，pH值调节剂和催化药剂按一定剂量浓度通过静态混合装置后从加药口打入反应器，待反应器内液面至上部视镜中段后，关闭反应器进液口前进水阀。开启气源装置使臭氧氧化工艺气体从反应器底部进气口进入，经反应器内的曝气器、填料层、喷淋装置、丝网除沫器，从反应器顶部排气口排出废气，废气经另置的尾气分解处理器在触媒和电力加热的作用下分解全部残余臭氧，实现外排废气的无害化。处理一段时间后，反应器底部的处理液所含还原性物质低于相关排放标准后，完全开启排液口外接的高位排出管阀门和进液口前阀门，开启外接上液泵提供待处理液，在泵后上液管路上采用手动阀门结合流量计控制液量在技术要求范围内。高位排出管的开口端与液面处在同一水平面上，利用U形管压力平衡原理保证反应器内液体不断外排。外循环处理液管路上的取样点在线化验分析总氰及COD，达到相关排放标准的废液进入其它外置沉降过滤装置，最终外排符合相关排放标准的清液。如在线化验分析总氰及COD未达到相关排放标准，分析仪器输出信号控制待处理液上液泵停止工作，待总氰及COD达到相关排放标准后再开启上液泵，泵后单向逆止阀防止停泵间歇液体回流。液位计接口外接的磁翻板液位计内含两段式保护装置(干簧管)反馈电路控制系统，保证反应器液面低于最小值时，臭氧发生系统保护待机；反应器液面高于最大值时，停止反应器上液泵工作，打开反应器排液回待处理液池管路控制阀门，保证反应器液面低于安全值，溶液不倒灌回臭氧发生系统。
本实用新型的有益效果是：
1、本实用新型外壳采用碳钢外层、内衬乙烯基型不饱和聚酯树脂形成复合层，或整体采用0Cr18Ni9不锈钢材质，对气、液两相介质都有很好的稳定性。
2、本实用新型上侧壁法兰外接液位显示控制装置，在工艺要求范围有效调节反应器内工作液面高度，并保护臭氧发生供给装置，实现系统长期稳定运行。
3、本实用新型内置一体化钛质微孔金属球面曝气装置，控制臭氧化工艺气体气泡大小在直径0.1～2mm。具有优良的耐腐蚀性、抗氧化性和机械性能，使用寿命长，曝气阻力小，不会产生孔眼堵塞，使气液混合均匀，减小液膜阻力，增大气液比表面积，强化气液传质效果，有助于气液的接触和反应。特别是对于在液膜扩散控制区内的某些瞬时快速反应，能明显增加反应速率，一次曝气率高。
4、本实用新型在曝气反应区上部设置气液均布交换装置，通过布局优化，有效防止偏流和沟流现象产生，保证工艺气体与待处理废液进行均匀大表面积逆流接触，同时提高气体在液相的停留时间。减小臭氧的单纯物理性逸出，增加臭氧一次利用率。
均质交换材料为聚丙烯(PP)材质，有足够的机械强度，对气、液两相介质都有良好的化学稳定性，并有效减轻反应器内支撑件载荷重量，减小内支撑件几何体积，方便反应器内防腐涂层的加工。
5、本实用新型所有连接密封均选用氟橡胶、硅橡胶和聚四氟乙烯材质，对气、液两相介质都有良好的化学稳定性。解决了反应沉淀物和絮状悬浮物较多时，在不连续生产时可能造成的内结构局部堵塞，影响气液反应效率和设备长期运行稳定性的问题。
6、本实用新型排气及水气分离装置采用内置于排气法兰接管的丝网除沫器，保证排出气体为干燥尾气，为尾气进入下一环节充分分解残余臭氧所使用干燥状态的催化剂(触媒)提供保证。同时简化了反应器结构，方便安装维护。
7、本实用新型排液系统在反应器内最低位排液，并在反应器外采用三通连接。一分路保证低位自排时可排空反应器内全部废水，用于周期性作业外排合格废液和故障维护前的反应器内处理液排空；另一分路向上直返到与反应器内液面同一水平位开口，保证在连续作业正常生产排液过程中，利用虹吸原理只控制进液流量即可保证反应器内液面高度基本无变化。
本反应器还适用于其它氧化性气源与含氰化物及氰化物衍生物废液进行气液均相混合反应，如氯气、二氧化硫等。
附图说明
图1为本实用新型实施例的主视图。
图2为本实用新型实施例的内部填料分布结构图。
图3为本实用新型实施例的曝气头结构示意图。
图4为本实用新型实施例的喷淋装置结构示意图。
图5为图4中A-A向剖视图。
图6和图7为本实用新型实施例格栅板结构示意图。
具体实施方式
请参阅图1和图2所示，本实施例是由裙座1、进气接管2、曝气装置支撑件3、曝气头4、栅板支撑块5、人孔6、视窗7、喷淋装置8、支撑件9、吊耳10、加药口11、丝网除沫器12、排气口13、进液口14、进液口15、液位计接口16、反应器主体17、排液口18、曝气分布连接法兰20、曝气分布接管21、下部格栅板22、下部波纹板23、阶梯环24、上部支撑环25、上部格栅板26、上部波纹板27、顶部支撑环28、填料压板29组成，反应器主体17设置在裙座1上，反应器主体17的中间部位外壁开设有人孔6，反应器主体17的外壁具有上下两个视窗7，反应器主体17的下部具有进气接管2和排液口18，排液口18与反应器主体17内部连通，反应器主体17内的下部以曝气装置支撑件3支撑安装有曝气头4，该曝气头4与进气接管2连通，如图3所示，各曝气头4与曝气分布接管21连通，各曝气分布接管21通过曝气分布连接法兰20连通，曝气头4上部的反应器主体17内以栅板支撑块5支撑下部格栅板22，反应器主体17内的下部格栅板22上从下至上依次设置有下部波纹板23、阶梯环24、上部支撑环25、上部格栅板26、上部波纹板27、顶部支撑环28和填料压板29，反应器主体17上部外壁具有液位计接口16，液位计接口16以上的反应器主体17内以支撑件9支撑设置有喷淋装置8，喷淋装置8与进液口15连通，喷淋装置8的结构如图4和图5所示，反应器主体17顶部设置有加药口11、进液口14和吊耳10，反应器主体17顶部中心位置设置有丝网除沫器12，丝网除沫器12上具有排气口13，上部格栅板26和下部格栅板22的结构如图6和图7所示。
所述反应器主体17的外壳采用碳钢外层、内衬乙烯基型不饱和聚酯树脂形成复合层，或整体采用0Cr18Ni9不锈钢材质制成。
本实用新型所有连接密封件均选用氟橡胶或硅橡胶或聚四氟乙烯材质制成。
所述均质交换材料的下部波纹板23、阶梯环24和上部波纹板27为聚丙烯(PP)材质。

Claims (4)

1.一种针对含氰化物及氰化物衍生物废液进行深度处理的反应器，其特征在于：是由裙座(1)、进气接管(2)、曝气装置支撑件(3)、曝气头(4)、栅板支撑块(5)、人孔(6)、视窗(7)、喷淋装置(8)、支撑件(9)、吊耳(10)、加药口(11)、丝网除沫器(12)、排气口(13)、进液口(14)、进液口(15)、液位计接口(16)、反应器主体(17)、排液口(18)、曝气分布连接法兰(20)、曝气分布接管(21)、下部格栅板(22)、下部波纹板(23)、阶梯环(24)、上部支撑环(25)、上部格栅板(26)、上部波纹板(27)、顶部支撑环(28)、填料压板(29)组成，反应器主体(17)设置在裙座(1)上，反应器主体(17)的中间部位外壁开设有人孔(6)，反应器主体(17)的外壁具有视窗(7)，反应器主体(17)的下部具有进气接管(2)和排液口(18)，排液口(18)与反应器主体(17)内部连通，反应器主体(17)内的下部以曝气装置支撑件(3)支撑安装有曝气头(4)，该曝气头(4)与进气接管(2)连通，曝气头(4)上部的反应器主体(17)内以栅板支撑块(5)支撑下部格栅板(22)，反应器主体(17)内的下部格栅板(22)上从下至上依次设置有下部波纹板(23)、阶梯环(24)、上部支撑环(25)、上部格栅板(26)、上部波纹板(27)、顶部支撑环(28)和填料压板(29)，反应器主体(17)上部外壁具有液位计接口(16)，液位计接口(16)以上的反应器主体(17)内以支撑件(9)支撑设置有喷淋装置(8)，喷淋装置(8)与进液口(15)连通，反应器主体(17)顶部设置有加药口(11)、进液口(14)和吊耳(10)，反应器主体(17)顶部中心位置设置有丝网除沫器(12)，丝网除沫器(12)上具有排气口(13)。
2.根据权利要求1所述的一种针对含氰化物及氰化物衍生物废液进行深度处理的反应器，其特征在于：所述各曝气头(4)与曝气分布接管(21)连通， 各曝气分布接管(21)通过曝气分布连接法兰(20)连通。
3.根据权利要求1所述的一种针对含氰化物及氰化物衍生物废液进行深度处理的反应器，其特征在于：所述反应器主体(17)的外壳采用碳钢外层、内衬乙烯基型不饱和聚酯树脂形成复合层，或整体采用0Cr18Ni9不锈钢材质制成。
4.根据权利要求1所述的一种针对含氰化物及氰化物衍生物废液进行深度处理的反应器，其特征在于：所述的下部波纹板(23)、阶梯环(24)和上部波纹板(27)为聚丙烯材质。 
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