CN211216126U - 废硝酸处理设备 - Google Patents

Abstract

一种废硝酸处理设备，包含反应分解槽、氮氧气体分解装置、尾气处理装置、及废水处理槽。反应分解槽接收废硝酸，并将废硝酸反应分解为氮氧气体混合物及反应废水并输出。氮氧气体分解装置接收氮氧气体混合物，将氮氧气体混合物分解为处理气体，处理气体包含氮气及水蒸汽。尾气处理装置接收处理气体，将处理气体净化后排出。废水处理槽接收反应废水，将反应废水酸碱平衡后排出。通过连续式、一贯式的分解，可以应用于处理高浓度的废硝酸，同时达到废硝酸处理高效率、低设备成本、低处理成本的功效。

Description

废硝酸处理设备

技术领域

本实用新型涉及一种废弃物处理领域，尤其是一种废硝酸处理设备。

背景技术

随着电子产业、光电产业的发展，在清洗过程会使用大量的酸液，为了避免环境的伤害，需要会将这些酸液经过处理后才进行排放。

对于废硝酸的处理，在现有技术中，通常是利用微生物(例如，厌氧菌)来进行固氮的分解。然而，通过微生物的分解速度较慢，通常会伴随着产生大量的生物污泥，因而需要较大的储存空间及清运费用。此外，由于微生物的分解速度较慢，对于浓度较高的废硝酸，可能在生物污泥中仍存在一定浓度以上的硝酸，使得后续处理上更加困难。

另外，通常废硝酸中可能含有硫酸、氢氟酸等其他废酸液，由于微生物对环境的变化相当敏感，硫酸、氢氟酸可能造成微生物的死亡，而无法达到预期的分解效率。

实用新型内容

为了解决前述的问题，本实用新型的目的在于提供一种废硝酸处理设备。

为达上述目的，本实用新型提供一种废硝酸处理设备，其包含：

反应分解槽，接收一废硝酸，并将所述废硝酸反应分解为一氮氧气体混合物及一反应废水并输出；

氮氧气体分解装置，接收所述氮氧气体混合物，将所述氮氧气体混合物分解为一处理气体，所述处理气体包含氮气及水蒸汽；

尾气处理装置，接收所述处理气体，将所述处理气体净化后排出；以及

废水处理槽，接收所述反应废水，将所述反应废水酸碱平衡后排出。

上述的废硝酸处理设备，其中更包含催化剂储存槽，所述催化剂储存槽储存一催化剂，所述催化剂储存槽连接所述反应分解槽，所述催化剂与所述废硝酸共同输入所述反应分解槽中。

上述的废硝酸处理设备，其中所述催化剂选自铁、铝、锌、醛类、羧酸、五氧化二氮、氨基磺酸、过氯酸所构成的群组。

上述的废硝酸处理设备，其中更包含第一加热器及第二加热器，所述第一加热器装设置于所述反应分解槽之前，预先将所述废硝酸加热至50至100℃，再将加热后的所述废硝酸输入所述反应分解槽中，所述第二加热器设置于所述反应分解槽与所述氮氧气体分解装置之间，将所述氮氧气体混合物加热至280 至400℃后再输入至所述氮氧气体分解装置。

上述的废硝酸处理设备，其中更包含：

第一热交换器，包含第一液体流道及第二液体流道，所述第一液体流道的一端输入所述废硝酸，而另一端连接所述第一加热器，所述第二液体流道的一端输入所述反应废水，而另一端连接所述废水处理槽，所述废硝酸与所述反应废水在所述第一热交换器中进行热交换；以及

第二热交换器，包含第一气体流道及第二气体流道，所述第一气体流道的一端输入所述氮氧气体混合物，而另一端连接所述第二加热器，所述第二气体流道的一端输入所述处理气体，而另一端连接所述尾气处理装置，所述氮氧气体混合物与所述处理气体在所述第二热交换器中进行热交换。

上述的废硝酸处理设备，其中所述尾气处理装置为洗涤塔。

上述的废硝酸处理设备，其中所述尾气处理装置为触媒处理装置，所述触媒处理装置包含触媒。

上述的废硝酸处理设备，其中所述触媒选自氧化钒、二氧化锰、氧化铜、氧化镁及氧化钛所构成的群组。

上述的废硝酸处理设备，其中更包含一还原剂储存槽，所述还原剂储存槽储存有一还原剂，所述还原剂与所述氮氧气体混合物共同输入至所述氮氧气体分解装置中。

上述的废硝酸处理设备，其中所述还原剂为氨或尿素。

上述的废硝酸处理设备，其中所述氮氧气体分解装置为等离子体处理装置。

在前述实施例中可知，废硝酸处理设备是藉由反应分解槽及氮氧气体分解装置，连续地分解废硝酸及其分解反应后的产物氮氧气体混合物，而形成能够排放的氮气及水，避免污染环境。通过连续式地分解处理，可以大幅提升了废硝酸分解的效率，且适用于高浓度的废硝酸处理。此外，更没有生物污泥的产生，可以大幅减少了储存、清运的成本。

以下结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细描述，但不作为对本实用新型的限定。

附图说明

图1为废硝酸处理设备的方框示意图。

其中，附图标记

1 废硝酸处理设备

10 废硝酸储存槽

13 第一加热器

15 第一热交换器

151 第一液体流道

151A 第一输入端

151B 第一输出端

153 第二液体流道

153A 第二输入端

153B 第二输出端

20 反应分解槽

20A 输入端

20B 液体输出端

20C 气体输出端

23 第二加热器

25 第二热交换器

251 第一气体流道

251A 第一进气端

251B 第一出气端

253 第二气体流道

253A 第二进气端

253B 第二出气端

30 氮氧气体分解装置

40 尾气处理装置

50 废水处理槽

60 催化剂储存槽

70 还原剂储存槽

CA 催化剂

G 排放气体

G_M 氮氧气体混合物

G_X 处理气体

H_X 废硝酸

L 处理水

L_X 反应废水

R 还原剂

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的结构原理和工作原理作具体的描述：

附图中，为了清楚起见，放大了部分元件、区域等的宽度。在整个说明书中，相同的附图标记表示相同的元件。应当理解，当诸如元件被称为在另一元件“上”或“连接到”另一元件时，其可以直接在另一元件上或与另一元件连接，或者中间元件可以也存在。相反，当元件被称为“直接在另一元件上”或“直接连接到”另一元件时，不存在中间元件。

应当理解，尽管术语“第一”、“第二”、“第三”等在本文中可以用于描述各种元件、部件、区域、或部分，但是这些元件、部件、区域、及/或部分不应受这些术语的限制。这些术语仅用于将一个元件、部件、区域、或部分与另一个元件、部件、区域、层或部分区分开。因此，下面讨论的“第一元件”、“部件”、“区域”、或“部分”可以被称为第二元件、部件、区域、或部分而不脱离本文的教导。

此外，诸如“下”或“底部”和“上”或“顶部”的相对术语可在本文中用于描述一个元件与另一元件的关系，如图所示。应当理解，相对术语旨在包括除了图中所示的方位之外的装置的不同方位。例如，如果一个附图中的装置翻转，则被描述为在其他元件的“下”侧的元件将被定向在其他元件的“上”侧。因此，示例性术语“下”可以包括“下”和“上”的取向，取决于附图的特定取向。类似地，如果一个附图中的装置翻转，则被描述为在其它元件“下方”的元件将被定向为在其它元件“上方”。因此，示例性术语“下面”或“下面”可以包括上方和下方的取向。

图1为废硝酸处理设备的方框示意图。如图1所示，废硝酸处理设备1 包含废硝酸储存槽10、反应分解槽20、氮氧气体分解装置30、尾气处理装置 40、以及废水处理槽50。废硝酸储存槽10储存欲处理的废硝酸HX。反应分解槽20包含输入端20A、液体输出端20B及气体输出端20C。废硝酸HX由输入端20A输入反应分解槽20中，在反应分解槽20进行如反应方程式(一)、及/或反应方程式(二)、及/或反应方程式(三)的反应，将废硝酸HX分解为反应废水L_X及氮氧气体混合物G_M，并分别由液体输出端20B及气体输出端20C 输出，在此，氮氧混合气体G_M至少包含一氧化氮(NO)、二氧化氮(NO₂)，也可以包含氮气、二氧化碳及水蒸汽。

反应方程式(一)：

反应方程式(二)：

反应方程式(三)：

在此，反应方程式(一)、(二)、(三)中的碳(C)可以为额外添加，也可以是废硝酸HX中的有机材料，由于碳含量的不同，会使得反应方程式(一)、(二)、 (三)产生竞合的关系。

进一步地，在一些实施例中，废硝酸处理设备1中更包含催化剂储存槽 60，催化剂储存槽60储存催化剂CA，催化剂储存槽60连接反应分解槽20，催化剂CA与废硝酸H_X共同输入反应分解槽20中。在此，催化剂CA可以为铁(FeO)、铝(AlO)、锌(ZnO)、醛类(R-CHO)、羧酸(R-COOH)、氨基磺酸 (H₂NSO₃H)、五氧化二氮(N₂O₅)以及过氯酸(HClO₄)中的一个或多个，如此，可以添加催化剂CA，可以降低反应能，以提升反应方程式(一)、及/或反应方程式(二)、及/或反应方程式(三)的反应速率。反应分解槽20的温度还可以控制维持在50至100℃，较佳为60至80℃，以维持反应的效率。

氮氧气体分解装置30接收反应分解槽20分解产生的氮氧气体混合物G_M，并将氮氧气体混合物G_M分解为处理气体G_X，处理气体G_X至少包含氮气及水蒸汽，但这仅为示例，而非用以限制，例如，处理气体G_X还可以包含二氧化碳。

在一些实施例中，氮氧气体分解装置30可以为等离子体处理装置，以将氮氧气体混合物G_M体中的一氧化氮或二氧化氮以高能等离子体裂解为氮气及氧气。如此，能将氮氧气体混合物G_M中具有自由基的一氧化氮(NO)、以及对人体、环境都有严重刺激性的二氧化氮(NO₂)加以去除。

在另一些实施例中，废硝酸处理设备1更包含还原剂储存槽70，还原剂储存槽70储存有还原剂R，还原剂R与氮氧气体混合物G_M共同输入至氮氧气体分解装置30中来进行分解反应。

在一些实施例中，还原剂R可以为氨(NH₃)，此时，氮氧气体混合物G_M被还原而分解反应如反应方程式(四)及反应方程式(五)，

反应方程式(四)：

以及

反应方程式(五)：

在另一些实施例中，还原剂R可以为尿素((NH₂)₂CO)，此时，氮氧气体混合物GM被还原而分解反应如反应方程式(六)及反应方程式(七)，

反应方程式(六)：

以及

反应方程式(七)：

然而，以上的还原剂R仅为示例，而非用以限制。

尾气处理装置40接收处理气体G_X，将处理气体G_X净化后成排放气体G 后排出。在一些实施例中，尾气处理装置40洗涤塔通过将处理气体G_X，以将处理气体G_X中残留的一氧化氮(NO)及二氧化氮(NO₂)通过清洗的方式变成液态，洗涤后的废水进一步地可以通入废水处理槽50处理，而经洗涤后的排放气体G可以排放出。

进一步地，尾气处理装置40也可以是触媒处理装置，触媒处理装置包含触媒，进一步以触媒将处理气体G_X中残留的一氧化氮(NO)及二氧化氮(NO₂) 通过与触媒反应，而使其分解。在此，可以使用的触媒包含氧化钒(V₂O₅)、二氧化锰(MnO₂)、氧化铜(CuO)、氧化镁(MgO)及氧化钛(TiO₂)。然而，以上仅为示例，而非用以限制。例如，尾气处理装置40也可以通过等离子体处理，来再次分解处理气体GX中残留的一氧化氮(NO)及二氧化氮(NO₂)。

废水处理槽50接收反应废水Lx，进一步还可以接收来自尾气处理装置40 为洗涤塔时洗涤后的废水，由于反应废水Lx(及洗涤后的废水)可能仍有残留的硝酸，在废水处理槽50可以通过添加液碱的方式，将反应废水Lx酸碱平衡后排出处理水L。从而，可以通过连续地或批次性的连续分解反应，来达到连续地污水及废气的处理。在此，虽然图中并未示出，但可以理解的是，所有液、气的进出可以通过感测器的感测及控制器的控制来自动地执行。

再次参阅图1，废硝酸处理设备1更包含第一加热器13及第二加热器23。第一加热器13装设置于反应分解槽20之前，即废硝酸储存槽10及反应分解槽20之间。第一加热器13预先将废硝酸H_X加热至50至100℃，较佳为60 至80℃，再将加热后的废硝酸H_X输入反应分解槽20中。

第二加热器23设置于反应分解槽20与氮氧气体分解装置30之间，将氮氧气体混合物G_M加热至280至400℃，较佳为300至350℃后，再输入至氮氧气体分解装置30中进行分解反应。在此，虽然图中并未示出，但可以理解的是，第一加热器13及第二加热器23的温度控制，可以通过温度感测器的感测及控制器的控制来自动地执行。

在一些实施例中，废硝酸处理设备1更包含第一热交换器15及第二热交换器25。第一热交换器15包含第一液体流道151及第二液体流道153。第一液体流道151的第一输入端151A输入废硝酸H_X，而第一输出端151B连接第一加热器13。第二液体流道153的第二输入端153A输入反应废水L_X，而第二输出端153B连接废水处理槽50。第一液体流道151及第二液体流道153的外管壁为导热材料，能够使得反应废水L_X的余热传递至废硝酸H_X中，使得废硝酸H_X与反应废水L_X在第一热交换器15中进行热交换。

第二热交换器25包含第一气体流道251及第二气体流道253。第一气体流道251的第一进气端251A通入氮氧气体混合物G_M，而其第一出气端251B 连接第二加热器23，第二气体流道253的第二进气端253A输入处理气体G_X，而其第二出气端253B连接尾气处理装置40。在此，第一气体流道251及第二气体流道253的外管壁为导热材料氮氧气体混合物G_M的余热传递至处理气体 G_X，能使得氮氧气体混合物G_M与处理气体G_X在第二热交换器25中进行热交换。藉由第一热交换器15及第二热交换器25，可以通过余热的交换节省第一加热器13及第二加热器23所需的能源，而达到节能的功效。

综上所述，废硝酸处理设备1是藉由反应分解槽20、氮氧气体分解装置30，连续地分解废硝酸H_X，及其分解反应后的产物氮氧气体混合物G_M，而形成能够排放的氮气及水，避免污染环境。通过连续式地分解处理，可以大幅提升了废硝酸H_X分解的效率，可以应用于高浓度的废硝酸H_X处理。此外，更没有生物污泥的产生，可以大幅减少了储存、清运的成本。

当然，本实用新型还可有其它多种实施例，在不背离本实用新型精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本实用新型作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。

Claims (11)

1.一种废硝酸处理设备，其特征在于，包含：

反应分解槽，接收一废硝酸，并将所述废硝酸反应分解为一氮氧气体混合物及一反应废水并输出；

氮氧气体分解装置，接收所述氮氧气体混合物，将所述氮氧气体混合物分解为一处理气体，所述处理气体包含氮气及水蒸汽；

尾气处理装置，接收所述处理气体，将所述处理气体净化后排出；以及

废水处理槽，接收所述反应废水，将所述反应废水酸碱平衡后排出。

2.如权利要求1所述的废硝酸处理设备，其特征在于，更包含催化剂储存槽，所述催化剂储存槽储存一催化剂，所述催化剂储存槽连接所述反应分解槽，所述催化剂与所述废硝酸共同输入所述反应分解槽中。

3.如权利要求2所述的废硝酸处理设备，其特征在于，所述催化剂选自铁、铝、锌、醛类、羧酸、五氧化二氮、氨基磺酸、过氯酸所构成的群组。

4.如权利要求1所述的废硝酸处理设备，其特征在于，更包含第一加热器及第二加热器，所述第一加热器装设置于所述反应分解槽之前，预先将所述废硝酸加热至50至100℃，再将加热后的所述废硝酸输入所述反应分解槽中，所述第二加热器设置于所述反应分解槽与所述氮氧气体分解装置之间，将所述氮氧气体混合物加热至280至400℃后再输入至所述氮氧气体分解装置。

5.如权利要求4所述的废硝酸处理设备，其特征在于，更包含：

第一热交换器，包含第一液体流道及第二液体流道，所述第一液体流道的一端输入所述废硝酸，而另一端连接所述第一加热器，所述第二液体流道的一端输入所述反应废水，而另一端连接所述废水处理槽，所述废硝酸与所述反应废水在所述第一热交换器中进行热交换；以及

第二热交换器，包含第一气体流道及第二气体流道，所述第一气体流道的一端输入所述氮氧气体混合物，而另一端连接所述第二加热器，所述第二气体流道的一端输入所述处理气体，而另一端连接所述尾气处理装置，所述氮氧气体混合物与所述处理气体在所述第二热交换器中进行热交换。

6.如权利要求1所述的废硝酸处理设备，其特征在于，所述尾气处理装置为洗涤塔。

7.如权利要求1所述的废硝酸处理设备，其特征在于，所述尾气处理装置为触媒处理装置，所述触媒处理装置包含触媒。

8.如权利要求7所述的废硝酸处理设备，其特征在于，所述触媒选自氧化钒、二氧化锰、氧化铜、氧化镁及氧化钛所构成的群组。

9.如权利要求1所述的废硝酸处理设备，其特征在于，更包含一还原剂储存槽，所述还原剂储存槽储存有一还原剂，所述还原剂与所述氮氧气体混合物共同输入至所述氮氧气体分解装置中。

10.如权利要求9所述的废硝酸处理设备，其特征在于，所述还原剂为氨或尿素。

11.如权利要求1所述的废硝酸处理设备，其特征在于，所述氮氧气体分解装置为等离子体处理装置。

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