CN212025022U - 一种高酸度含汞废液连续脱汞的集成系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高酸度含汞废液连续脱汞的集成系统，包括依次连通的废液储槽汽提反应塔、连续硫化反应装置和吸附槽；汽提反应塔分与氢气发生器和蒸汽发生器相连通，汽提反应塔的气体出口与吸附塔相连通，液体出口与连续硫化反应装置相连通；连续硫化反应装置与硫化氢发生器相连通，连续硫化反应装置的污泥出口与污泥接收槽相连通，液体出口与吸附槽相连通，所述吸附槽下端设置有出液管；在吸附槽上还设置有脱汞液回流管。本实用新型采用汽提脱汞单元、连续硫化脱汞、吸附脱汞单元等三个系统单元实现高酸度高含汞化工废液中分别以单质汞、硫化汞的形式高效脱除，汞沉淀收集后可以回收其中的汞，实现了汞资源回收利用。

Description

一种高酸度含汞废液连续脱汞的集成系统

技术领域

本实用新型属于化工环保技术领域，涉及一种高酸度含汞废液连续脱汞的集成系统。

背景技术

汞及其化合物因具有生物毒性、生物累积性、持久性、长距离传输性等特征，已成为中国乃至全球的优先控制污染物。我国是汞的生产、使用和排放大国，汞生产量和使用量分别占全球生产量和使用量的60%左右，汞的生产和使用会造成含汞废物的排放。排入水体的汞及其化合物，经物理、化学及生物作用形成各种形态的汞，甚至会转化成毒性很大的甲基类化合物。发生在日本的水俣病就是由化工厂排放的氯化甲基汞污染水域所造成的。

针对含汞废酸其传统的处理装置主要有化学沉淀装置、金属还原装置、吸附系统设备、离子交换柱、电化学反应装置、溶剂萃取装置等。

化学沉淀法是应用较普遍的一种汞处理方法，能处理不同浓度、不同种类的汞盐，常用的方法有混凝沉淀法和硫化物沉淀法两种。

混凝沉淀法其原理是在含汞废水中加入混凝剂（石灰、铁盐、铝盐），在pH为8～10若碱性条件下，形成氢氧化物絮凝体，对汞有絮凝作用，使汞共沉淀析出。该方法仅适用于高浓度废水，出水还需进一步处理，且处理成本较高。硫化物沉淀法利用若碱性条件下Na₂S、MgS中的S^2-与Hg⁺/Hg²⁺之间有较强的亲和力，生成溶度积极小的硫化汞沉淀而从溶液中除去，该法硫化物过量会产生反溶；硫化物过程程度的监测困难；处理后出水的残余硫会产生污染问题。

电解法是利用金属的电化学性质，在直流电作用下，汞化合物在阳极离解成汞离子，在阴极还原成金属汞，而除去废水中的汞。但这种方法缺点是水中的汞离子浓度不能降得很低。所以，电解法不适用处理含低浓度的汞离子废水，并且此种方法电耗大，投资成本高。

离子交换法与沉淀法和电解法相比，它能从溶液中去除低浓度的汞离子。离子交换法在离子交换器中进行，用大孔巯基（-SH）离子交换树脂吸附汞离子，达到去除水中汞离子的目的。这个过程是可逆的，离子交换树脂可以再生，一般用于二级处理。树脂的洗脱用40倍树脂的浓盐酸，洗脱率90%。但该法受废水中杂质的影响以及交换剂种类、产量和成本的限制，树脂适用于PH值在5~12范围，超过该范围树脂失效。对于有机物含量高的酸液处理不适用。

吸附法除汞主要有：活性炭吸附法、甲克素吸附法、沸石分子筛吸附法、改性膨润土吸附法、粉煤灰吸附法、玉米芯粉吸附法和谷壳灰吸附法。改性后的稻米壳、甘蔗渣、大豆壳、锯末、椰子壳、花生壳、苹果核以及飞灰都能用来作为吸附剂处理汞。活性炭具有极大的表面积，在活化过程中形成一些含氧官能团（-COOH,-OH，-C=O）使活性炭具有化学吸附和催化氧化、还原的功能，能有效去除重金属。用活性炭处理含汞量较高的废水，可以得到很高的去除率（85～99%）。处理含汞量较低的废水，虽然去除率不够高，但可以得到含汞很低的出水。

羊毛吸收法是利用羊毛是一种蛋白质，构成蛋白质的氨基酸中含有胱氨酸、它与二硫化物结合使羊毛分子交联，但这种结合可通过还原反应，加水水解、酶等作用被切断成巯基，而汞等重金属容易和巯基反应，因此持有巯基的改性羊毛能够扑集重金属。改性羊毛对微量汞有很好的扑集能力，目前必需研究出吸附了汞的羊毛的后处理方法。

还原法是根据电极电位理论，利用同、锌、铝、镁、锰等毒性小而电极电位又低的金属（屑或粉）从废水中置换汞离子，其中以铁、锌效果较好。例如铁屑还原法中，pH在7～8时处理效果较好，大约40kg工业铁粉可去除1kg汞。金属还原法适用于处理成分单一的含汞废水，其反应速率较高，可直接回收金属汞，但脱汞不完全，需和其他方法结合使用。

溶剂萃取法使用溶剂萃取废水中的微量汞，用含有三异辛胺的二甲苯溶液，将HgCl₄ ^2-以络合物的形式萃取出来，然后在水溶液中反萃取。该方法只能用于少量的含汞废水。

上述方法主要处理的对象为含汞等重金属废水，或低酸度含汞废水，但对于质量分数高达30%以上的酸，且废酸液中含有有机汞、单质汞及价态汞的复杂介质而言，被业界称之为化工业“癌症”难处理含汞化工酸液，上述常规系统装置均无法实现。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种高酸度含汞废液连续脱汞的集成系统，以解决现有技术中的问题。

为了实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案如下：一种高酸度含汞废液连续脱汞的集成系统，其特征在于：包括依次连通的废液储槽汽提反应塔、连续硫化反应装置和吸附槽；

所述汽提反应塔分别通过相应管路与氢气发生器和蒸汽发生器相连通，汽提反应塔与氢气发生器之间设置有氢气储存罐，汽提反应塔与蒸汽发生器之间设置有蒸汽储存罐；汽提反应塔的气体出口与吸附塔相连通，液体出口通过耐酸泵与连续硫化反应装置相连通；

所述连续硫化反应装置通过管路与硫化氢发生器相连通，在连续硫化反应装置和硫化氢发生器之间还设置有硫化氢气体储存罐，在连续硫化反应装置上还设置有供过量硫化氢返回至硫化氢气体储存罐的硫化氢气体回流管；连续硫化反应装置的污泥出口与污泥接收槽相连通，液体出口与吸附槽相连通，

所述吸附槽下端设置有出液管；在吸附槽上还设置有分别连通氢气发生器和硫化氢发生器的用于输送脱汞液的脱汞液回流管。

进一步的：所述的废液储槽与汽提反应塔之间设置有输送泵，在脱汞液回流管上还设置有脱汞液回流泵。

进一步的：硫化氢气体储存罐和连续硫化反应装置之间通过硫化氢气体输送管和射流器相连通，所述射流器与连续脱汞装置内第一级、第二级脱汞单元相连通。

本实用新型的有益效果如下：

1、本集成系统采用汽提脱汞单元、连续硫化脱汞、吸附脱汞单元等三个系统单元实现高酸度高含汞化工废液中分别以单质汞、硫化汞的形式高效脱除，反应过程所用酸液为所处理酸液，不会增加额外成本，硫化汞沉淀收集后可以回收其中的汞，实现了汞资源回收利用。

2、本集成系统采用氢解汽提脱汞单元，可有效解决有机汞、单质汞脱除的问题，为实现含汞高酸度酸液的汞达标脱除提供了保证，且不会造成二次污染。

3、本集成系统采用连续硫化脱汞单元装置，采用射流器串并联方式，延长了气液接触时间，提高了气液接触面积，进而提高了硫化汞沉淀效率，同时防止硫化汞返溶，可有效解决高酸度条件下，脱汞及移除汞泥的技术难题。

4、本集成系统最后采用梯级吸附脱汞单元装置，设计逆流梯级连续吸附装置，并填充自制的耐酸性脱汞剂，脱汞剂分层填装，有效提高了液固接触面积及时间，提高了吸附效率，可保证高酸度酸液实现深度净化，进而实现酸液不含汞，为酸液的综合利用提供了保证。

附图说明

图1为高酸度汞含汞废液连续脱汞系统示意图。

其中：1为废液储槽；2为输送泵；3为氢气发生器；4为H₂气体输送管；5为汽提反应塔；6为蒸汽发生器；7为吸附塔；8为耐酸泵；9为硫化氢发生器；10为蒸汽输送管；11为硫化氢气体储存罐；12为硫化氢气体输送管； 13为硫化氢气体回流管；14为连续硫化反应装置；15为射流器；16为污泥接收槽；17为吸附槽；18为脱汞液回流管；19为脱汞液回流泵；20为出液管；21为出气管；31为氢气储存罐；61为蒸汽储存罐。

具体实施方式

以下结合实施案例旨在进一步说明本实用新型，而非限制本实用新型。

如图1所示为本实用新型一种高酸度含汞废液连续脱汞的集成系统，包括依次连通的用于盛装高酸度高含汞化工废液的废液储槽1、汽提反应塔5、连续硫化反应装置14和吸附槽17；

所述汽提反应塔5分别通过H₂气体输送管4和蒸汽输送管10与氢气发生器3和蒸汽发生器6相连通，汽提反应塔与氢气发生器之间的H₂气体输送管4上设置有氢气储存罐31，汽提反应塔与蒸汽发生器之间的蒸汽输送管10上设置有蒸汽储存罐61；汽提反应塔的气体出口与吸附塔7相连通，液体出口通过带有耐酸泵8的管路与连续硫化反应装置相连通；在吸附塔上设置有出气管21；

所述连续硫化反应装置通过管路与硫化氢发生器9相连通，在连续硫化反应装置和硫化氢发生器9之间还设置有硫化氢气体储存罐11，在连续硫化反应装置上还设置有供过量硫化氢返回至硫化氢气体储存罐的硫化氢气体回流管13；连续硫化反应装置的污泥出口与污泥接收槽16相连通，液体出口与吸附槽17相连通，

所述吸附槽17下端设置有出液管20；在吸附槽上还设置有分别连通氢气发生器和硫化氢发生器的用于输送脱汞液的脱汞液回流管18。

优选的：所述的废液储槽与汽提反应塔之间设置有耐酸的输送泵2，在脱汞液回流管18上还设置有脱汞液回流泵19。

优选的：硫化氢气体储存罐和连续硫化反应装置之间通过硫化氢气体输送管12和射流器15相连通，所述射流器与连续脱汞装置内第一级、第二级脱汞单元相连通。

本实用新型结构的工作过程如下，具体包括如下步骤：

第一步、氢气发生器的上部设置氢气导管，氢气导管与氢气储罐相连，氢气储罐与连续脱汞装置通过导气管相连，氢气进入连续脱汞装置经过汽提脱除有机汞及单质汞。脱出后的有机汞及单质汞进入汞吸附装置。氢气用量为有机汞理论反应量的1.2倍，水蒸汽蒸汽压为，该装置有机汞脱除率大于95%，单质汞的脱除率大于98%。

第二步，经过汽提脱除有机汞、单质汞后，硫化氢发生器的上部设置硫化氢导管，硫化氢导管与硫化氢储罐相连，硫化氢储罐与连续脱汞装置内第一级、二级脱汞通过射流器相连，硫化氢气体经过气液反应产生硫化汞因不溶于酸而沉淀，沉淀物从连续脱汞装置的底部连续流出进入污泥接收槽。连续硫化条件为S/Hg摩尔比8～11，优选地S/Hg摩尔比为10.50,该装置硫化脱汞率大于99%。

第三步，未反应的硫化氢气体上升并通过设置于连续脱汞装置上部的回流管返回硫化氢储罐循环利用。

第四步，在连续脱汞装置的尾端设置吸附槽，经过前面所述的液体经过吸附槽发生吸附反应，脱汞后的尾液回用或汞稳定达标深度处理。最终处理后的废液中汞浓度低于0.03mg/L。

本实用新型有效解决了目前高酸度酸中脱汞装置中，脱汞不彻底，不能满足稳定达标的问题，特别是复杂高酸度高含汞化工废液中脱汞系统。本结构具有如下优点：

1、本集成系统采用氢解汽提脱汞系统，氢解管通入的带压氢气可快速与废酸液中有机汞转化反应，高压蒸汽的通入汽提塔可加速单质汞蒸汽的逸出，进而又促进有机汞的转化。

3、本技术系统采用连续硫化脱汞系统，利用内设置的串并联射流器产生的射流作用，延长了气液接触时间并提高了气液面积，可有效提高硫化反应效率；在罐体中下部设置折流板及罐底设计5~10度斜坡，可及时有效去除固体沉淀物，防止返溶现象出现，可有效解决高酸度条件下，脱汞的技术难题。

4、本技术系统最后采用分层设计的梯级吸附脱汞系统，可实现吸附剂与液体中的汞的接触，提高吸附效率，采用该动态吸附系统，可保证高酸度酸液实现深度净化，进而实现酸液不含汞，为酸液的综合利用提供了保证。

Claims (3)

1.一种高酸度含汞废液连续脱汞的集成系统，其特征在于：包括依次连通的废液储槽(1)、汽提反应塔（5）、连续硫化反应装置(14)和吸附槽(17)；

所述汽提反应塔（5）分别通过相应管路与氢气发生器（3）和蒸汽发生器（6）相连通，汽提反应塔（5）与氢气发生器（3）之间设置有氢气储存罐（31），汽提反应塔（5）与蒸汽发生器（6）之间设置有蒸汽储存罐（61）；汽提反应塔（5）的气体出口与吸附塔（7）相连通，液体出口通过耐酸泵（8）与连续硫化反应装置(14)相连通；

所述连续硫化反应装置(14)通过管路与硫化氢发生器(9)相连通，在连续硫化反应装置(14)和硫化氢发生器(9)之间还设置有硫化氢气体储存罐(11)，在连续硫化反应装置(14)上还设置有供过量硫化氢返回至硫化氢气体储存罐(11)的硫化氢气体回流管(13)；连续硫化反应装置(14)的污泥出口与污泥接收槽(16)相连通，液体出口与吸附槽(17)相连通，

所述吸附槽(17)下端设置有出液管（20）；在吸附槽上还设置有分别连通氢气发生器（3）和硫化氢发生器(9)的用于输送脱汞液的脱汞液回流管（18）。

2.根据权利要求1所述的高酸度含汞废液连续脱汞的集成系统，其特征在于：所述的废液储槽(1)与汽提反应塔（5）之间设置有输送泵（2），在脱汞液回流管（18）上还设置有脱汞液回流泵（19）。

3.根据权利要求1所述的高酸度含汞废液连续脱汞的集成系统，其特征在于：硫化氢气体储存罐(11)和连续硫化反应装置(14)之间通过硫化氢气体输送管(12)和射流器(15)相连通，所述射流器(15)与连续脱汞装置内第一级、第二级硫化脱汞单元相连通。

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