CN212292842U - 一种含汞有机污泥直接制取氧化汞的集成系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种含汞有机污泥直接制取氧化汞的集成系统，包括热萃取单元、酸溶‑除杂单元和制取氧化汞单元；所述热萃取单元包括依次连通的含汞有机污泥料斗、热萃取罐A和过滤器A；所述酸溶‑除杂单元包括酸溶槽和盐酸储槽；所述制取氧化汞单元包括氯化汞制取槽和过滤器F，其入口与氢氧化钠储槽相连通；过滤器F的液料出口与氯化钠溶液储槽相连通，所述氯化钠溶液储槽通过泵D与过滤器D相连通；过滤器F的渣料出口与初级品料斗和干燥器依次连通。本实用新型制得的氧化汞产品质量好，可直接返回生产过程，大大减少企业金属汞外购量；该系统实现了含汞有机污泥资源高质化利用，且解决了火法汞蒸汽二次污染问题。

Description

一种含汞有机污泥直接制取氧化汞的集成系统

技术领域

本实用新型涉及危险废物处理处置领域，特别是涉及含汞废物资源化领域，具体是一种含汞有机污泥直接制取氧化汞的集成系统。

背景技术

含汞废物是危险废物的一种，因其具有毒性被列入国家危险废物名录中HW29类。含汞废物产生源广泛，工艺过程以及产品使用后废弃均可产生，含汞废物的堆放经雨水洗涤和径流的作用，汞将转移到土壤和水体中，使环境受到污染。环境中的金属汞和二价离子汞等无机汞在生物特别是微生物的作用下会转化成甲基汞和二甲基汞。甲基汞在汞化合物中毒性最大，是一种具有神经毒性的环境污染物，主要侵犯中枢神经系统，可造成语言和记忆能力障碍等。其损害的主要部位是大脑的枕叶和小脑，其神经毒性可能与扰乱谷氨酸的重摄取和致使神经细胞基因表达异常。

除含汞废物本身存在的潜在环境危害外，含汞废物处理处置过程中还可能产生二次污染。含汞废物处理处置过程中会产生含汞废水、废气，如处置不当，将会对处理处置设施所在地水体、大气存在一定的环境风险。

巴塞尔公约针对含汞废物提出了环境无害化管理（ESM）的技术导则，其核心目标是实现危险废物的环境无害化管理，保护人类健康和尽可能地减少危险废物对环境的危害。

巴塞尔公约对含汞废物的环境无害化管理提出了BAT/BEP要求，并指出BAT技术要求采用的是当前最先进、最有效的，不仅是技术经济可行、环境友好，而且是可靠的实用技术。

国际公约《关于汞的水俣公约》涉及含汞废物的管控内容有:采取措施使含汞废物以环境无害化方式管理，仅为公约允许用途或环境无害化处置而得到回收、再循环、再生或直接再使用等。

国家原环保部已颁发的《汞污染防治技术政策》6.10.8条纹明确规定，鼓励研发高效含汞废物汞回收技术。

以上材料说明含汞废物属于危险废物，且危害极大。无论国际社会或是国家层面均非常重视对含汞废物的安全处理处置。含汞有机污泥就是含汞废物中的一种。含汞有机污泥主要来自染料化工生产过程产生的含汞废酸处理后产生的，具有量大、含汞高，难处理等特点。

含汞废物处理处置装置主要有蒸馏装置、化学氧化工艺装置、电化学浸出装置、控氧干馏装置、低温热解吸-固相电还原联合装置等。几种工艺装置各有一定适用范围及优缺点。蒸馏装置属于古老传统工艺装置，具有成熟度高，可有效回收废汞触媒中金属汞，但工序繁琐，设备庞大，维修不便，二次污染严重、回收率低；化学氧化装置具有操作过程简单，能耗低，但只能实现形态、机械性能较好的废氯化汞的再生；选择性差及氧化剂的用量不易控制等缺点；电化学溶出装置具有能耗较高，单位产能设备投资费与蒸馏装置相比高，汞收率低的缺点；控氧干馏装置复杂，能耗较高、且设备腐蚀严重；低温热解析-固相电还原联合工艺装置具有劳动卫生条件好，自动化程度高，有效避免对操作工人及周围环境的危害等优点，但设备造价高，投资大，经济性一般。

专利号为：201721789816.2的实用新型专利公开了一种旋流矿浆电解脱除重金属的装置，该实用新型结构简单，耗能低，重金属分离效率高，脱除效果好，该实用新型只适用于导电性良好的含汞废渣或高含汞土壤的处理，但不能适用于导电性差的有机含汞污泥的处理。

专利号为：201721925474.2的实用新型公开了一种汞生产用反应装置，包括电磁加热装置、发生器、温测装置、冷凝箱、汞回收罐以及气体处理装置；电磁加热装置与所述发生器电性连接，所述发生器顶部设有合二为一的进料管和出气管，进料管和出气管相接处设有匹配的球形开关，所述球形开关底部设有滑槽；所述出气管穿过冷凝箱连通至汞回收罐，所述汞回收罐上部设有出气口，所述出气口与所述气体处理装置连通，后续还设有依次连通的多级酸液处理装置。

专利号为：201620799508.7的实用新型公开了一种含汞污泥热处理装置，其特征在于包括污泥调质器、脱水机、热解单元、除尘器、喷淋冷凝装置和尾气处理装置，其中热解单元包括污泥的干燥段、热解段和燃烧段。含汞污泥首先进行预处理，将预处理后的污泥送入热解单元，污泥经过热解燃烧后形成的热解气循环进入干燥段利用，污泥中的汞及其化合物均变为汞蒸气，随后通入除尘、冷凝单元回收液态汞，尾气中的汞含量小于0.012mg/m³。热解残渣浸出液中汞浓度小于0.1mg/L，不得检出烷基汞。该实用新型专利采用热解技术对污泥进行无害化处理，循环利用热能，降低污泥处理能耗，但处理过程繁琐，治理设施庞大。

专利号为：201821764732.8的实用新型公开了一种处理含汞污泥的循环处理装置，专利号为：201821736923.3实用新型公开了一种处理含汞污泥的过滤分离装置，专利号为：200420082423.4实用新型公开了一种含汞废渣的处理装置,以上均属于热蒸馏技术装置，不能彻底解决二次汞污染及能耗高的问题。

现有技术及工艺装置各有优缺点，均存在设备投资都比较高、维护成本大的问题，不能满足企业生产应用要求。含汞有机污泥成分复杂，既有有机物又有重金属汞，且汞的形态多样，含有有机汞、单质汞及硫化汞等，处理含汞有机污泥难度极大，针对含汞有机污泥直接制取氧化汞的装置还未见报道。

实用新型内容

为了弥补上述现有技术的不足，本实用新型提供一种含汞有机污泥直接制取氧化汞的集成系统。该集成系统制得的氧化汞产品质量好，可直接返回生产过程，减少企业外购金属汞量；该系统集成系统可实现含汞有机污泥的高质化利用，有效避免了汞二次污染问题。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的，一种含汞有机污泥直接制取氧化汞的集成系统，其特征是：包括热萃取单元、酸溶-除杂单元和制取氧化汞单元；

所述热萃取单元包括依次连通的含汞有机污泥料斗、热萃取罐A和过滤器A；所述过滤器A的渣料出口依次连通一次滤渣料斗、热萃取罐B、过滤器B，液料出中依次连通一次滤液储槽、冷却器和过滤器C；所述过滤器B的渣料出口与汞渣料斗连通，液料出口与二次滤液储槽A连通，所述二次滤液储槽A的出口通过泵A与连通；所述过滤器C的渣料出口通过一次有机残渣料斗与危废容器A相连通，过滤器C的液料出口与二次滤液储槽B连通，二次滤液储槽B的出口通过泵B与热萃取罐A连通；

所述酸溶-除杂单元包括与热萃取单元的汞渣料斗相连通的酸溶槽，还包括盐酸储槽，盐酸储槽通过泵C与酸溶槽相连通；酸溶槽的出口与过滤器D相连通，所述过滤器D的渣料出口通过二次有机残渣料斗与危废容器B相连通，过滤器D的液料出口依次与汞溶液储槽、除杂器和过滤器E连通；除杂器的入口与磷酸钠储槽、碳酸钠储槽相连通；过滤器E的渣料出口通过钙镁铁残渣料斗与危废容器C相连通，过滤器E的液料出口与制取氧化汞单元相连通；

所述制取氧化汞单元包括与酸溶-除杂单元的过滤器E相配合的氯化汞制取槽，氯化汞制取槽出口与过滤器F 相配合，氯化汞制取槽的入口与氢氧化钠储槽相连通；过滤器F的液料出口与氯化钠溶液储槽相连通，所述氯化钠溶液储槽通过泵D 与过滤器D相连通；过滤器F 的渣料出口与初级品料斗和干燥器依次连通。

本实用新型的有益效果为：

1、本实用新型属于全湿法直接制取氧化汞工艺集成系统，有效避免了汞蒸气二次污染，设备加工简单，具有易操作、制取过程清洁等特点，有效解决了染料行业含汞有机污泥的资源化难题；

2、本实用新型的热萃取单元设备制作简单，常压下可连续运行，有机物去除率高达99%以上；

3、本实用新型酸溶设备采用玻璃钢或材质耐蚀性强，设备寿命长，且内部采用双层搅拌装置，酸溶性好，从而保证了水洗残渣含汞率低；

4、本实用新型集成系统制得的氧化汞产品质量好，产品含氧化汞含量大于化学纯氧化汞。可返回直接生产过程应用，极大减少企业金属汞外购量；实现节汞减排的效果。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图。

图中序号说明：1为含汞有机污泥料斗，2为热萃取罐A，3为过滤器A，4为一次滤渣料斗，5为一次滤液储槽，6为热萃取罐B，7为过滤器B，8为二次滤液储槽A，9为泵A，10为汞渣料斗，11为冷却器，12为过滤器C，13为一次有机残渣料斗，14为二次滤液储槽B，15为危废容器A，16为泵B，17为盐酸储槽，18为泵C，19为酸溶槽，20为过滤器D，21为二次有机残渣料斗，22为危废容器B，23为汞溶液储槽，24为磷酸钠储槽，25为碳酸钠储槽，26为除杂器，27为过滤器E，28为钙镁铁残渣料斗，29为危废容器C，30为氢氧化钠储槽，31为氧化汞制取槽，32为过滤器F，33为初级品料斗，34为干燥器，35为氯化钠溶液储槽，36为泵D。

具体实施方式

如图1所示为本实用新型结构一种含汞有机污泥直接制取氧化汞的集成系统，其包括热萃取单元、酸溶-除杂单元和制取氧化汞单元；

所述热萃取单元包括依次连通的含汞有机污泥料斗1、热萃取罐A2和过滤器A3；所述过滤器A3的渣料出口依次连通一次滤渣料斗4、热萃取罐B 6、过滤器B 7，液料出中依次连通一次滤液储槽5、冷却器11和过滤器C 12；所述过滤器B 7的渣料出口与汞渣料斗10连通，液料出口与二次滤液储槽A 8连通，所述二次滤液储槽A 8的出口通过泵A 9与2连通；所述过滤器C 12的渣料出口通过一次有机残渣料斗13与危废容器A 15相连通，过滤器C 12的液料出口与二次滤液储槽B14连通，二次滤液储槽B14的出口通过泵B16与热萃取罐A 2连通；

所述酸溶-除杂单元包括与热萃取单元的汞渣料斗10相连通的酸溶槽19，还包括盐酸储槽17，盐酸储槽17通过泵C 18与酸溶槽19相连通；酸溶槽19的出口与过滤器D 20相连通，所述过滤器D 20的渣料出口通过二次有机残渣料斗21与危废容器B 22相连通，过滤器D 20的液料出口依次与汞溶液储槽23、除杂器26和过滤器E27连通；除杂器26的入口与磷酸钠储槽24、碳酸钠储槽25相连通；过滤器E27的渣料出口通过钙铁镁残渣料斗28与危废容器C 29相连通，过滤器E 27的液料出口与制取氧化汞单元相连通；

所述制取氧化汞单元包括与酸溶-除杂单元的过滤器E 27相配合的氧化汞制取槽31，氧化汞制取槽31出口与过滤器F 32相配合，氯化汞制取槽31的入口与氢氧化钠储槽30相连通；过滤器F 32的液料出口与氯化钠溶液储槽35相连通，所述氯化钠溶液储槽35通过泵D 36与过滤器D 20相连通；过滤器F 32的渣料出口与初级品料斗33和干燥器34依次连通。

具体的，本结构所述集成系统包括热萃取单元模块，酸溶-除杂单元模块、制取氧化汞单元模块。

本方案中，热萃取罐材质为玻璃钢或PP材质，热萃取罐内设置有搅拌装置，搅拌装置带有框式搅拌翅。过滤器为全自动板式压滤机，出口包括液体出口和渣料出口。酸溶罐内设置搅拌装置，搅拌装置带有搅拌翅。酸溶罐及搅拌装置材质均为耐酸的钛合金材料。磷酸钠药剂储存槽及碳酸钠药剂储存槽为PP或PVC材质。冷却罐采用夹层结构设计，冷却方式为水循环冷却方式。氧化汞制取槽、氢氧化钠储存槽材质均为耐酸碱的PP或PVC材质。初级氧化汞料斗为坩埚托盘。其他未说明的结构与现有结构相同。

本系统的取氧化汞的方法如下：包括以下过程：S1有机物脱除过程、S2酸溶过程、S3除杂-氧化汞制取过程；

所述S1有机物脱除过程包括：

S1.1，有机物预脱除步骤：将含汞有机污泥溶于热水制成溶液，热水萃取后热滤得到一次滤渣及一次滤液；其工艺条件：溶液温度65℃～70℃，液固质量比1.5～2.5：1，热水萃取搅拌时间20～60min，热滤温度不低于55℃；

S1.2，一次滤渣处理步骤：将一次滤渣溶于热水制成溶液，进行二次热萃取，热滤后得到二次滤渣即汞渣及二次滤液，二次滤液返回有机物预脱除过程，汞渣进入酸溶过程；其工艺条件为溶液温度65℃～70℃，液固比1~1.20：1，热水萃取搅拌时间：20～30min，热滤温度不低于55℃；热滤采用全自动压滤，压滤后用高压热水水洗，洗水温度不低于60℃，热水进口压力不高于0.8MPa，热水水洗次数不少于3次；

S1.3，一次滤液处理步骤：将一次滤液进行冷却沉淀，冷却后过滤得到三次滤液及一次有机物不溶渣；其中，三次滤液返回有机物预脱除步骤，有机物不溶渣按危废处理，冷却方式采用间接冷却水循环方式，冷却温度不高于30℃，冷却时间60～120min；

所述S2酸溶过程包括：

S2.1，汞渣初次酸溶步骤，将S1.2中得到的汞渣加入初次酸溶溶液中进行酸溶，搅拌后过滤得到初次酸液即HgCl₂酸溶液和有机物不溶残渣；初次酸溶溶液为1～2M/L HCl，60～80g/LNaCl复合溶液，NaClO₃按理论反应量的1.1～1.2倍加入酸溶液；液固比3～5:1，搅拌时间：90～120min；

S2.2，残渣二次酸溶步骤，将S2.1过滤产生的有机物不溶残渣进行二次酸溶，搅拌后过滤水洗得到有机物残渣及二次HgCl₂酸溶液，二次HgCl₂酸溶液进入制取除杂-氧化汞工序；二次酸溶的溶液为1～2MHCl溶液，30～40g/LNaCl复合溶液，NaClO₃按理论反应量的1.2～1.4倍加入；液固比3～5:1，搅拌时间：60～90min；

S2.3，有机物残渣水洗步骤，其工艺条件：两步水洗，经两步水洗后溶液pH值在保持在6～7之间，两步水洗液返回有机物不溶残渣酸溶过程；水洗残渣含汞率0.04～0.08%；水洗残渣按危废管理暂时堆置。

所述S3除杂-氧化汞制取过程包括：

S3.1，陈化调整PH值步骤：酸溶步骤产生的初次及二次HgCl₂酸溶液合并后进行陈化处理；其工艺条件：陈化时间：3h～6h，陈化后过滤；调整pH值：加入20%～30%NaOH溶液，边搅拌边加入，待pH值调到5～7时停止；

S3.2，除杂步骤：向S3.1所得溶液中加入5% Na₂CO₃溶液，边搅拌边滴加，当PH值达到8.0时停止滴加，之后加入3%的Na₃PO₄溶液，同样也是边搅拌边滴加，PH达到8.2~8.5时，停止滴加；除杂时间20min～50min，静置2h～3h后过滤，除杂过滤后得到滤液和滤渣；滤液进入制取氧化汞步骤，滤渣按一般工业固废暂时堆置；

S3.3，制取氧化汞步骤：向S3.2滤液中加入20～30%氢氧化钠溶液调整pH值为9～11，陈化时间3～5h，陈化后过滤，滤液返回S2酸溶过程。固体物为氧化汞初级产品，氧化汞经干燥后得到产品氧化汞。

本实用新型属于全湿法直接制取氧化汞工艺集成系统，有效避免了汞蒸气二次污染，设备加工简单，具有易操作、制取过程清洁等特点，有效解决了染料行业含汞有机污泥的资源化难题；本实用新型的热萃取单元设备制作简单，常压下可连续运行，有机物去除率高达99%以上；本实用新型酸溶设备采用玻璃钢或材质耐蚀性强，设备寿命长，且内部采用双层搅拌酸溶性好，从而保证了水洗残渣含汞率低；本实用新型制得的氧化汞产品质量好，产品含氧化汞含量大于化学纯氧化汞。可返回直接生产过程应用，极大减少企业金属汞外购量；实现节汞减排的效果。

Claims (3)

1.一种含汞有机污泥直接制取氧化汞的集成系统，其特征是：包括热萃取单元、酸溶-除杂单元和制取氧化汞单元；

所述热萃取单元系统包括依次连通的含汞有机污泥料斗（1）、热萃取罐A（2）和过滤器A（3）；所述过滤器A（3）的渣料出口依次连通一次滤渣料斗（4）、热萃取罐B（6）、过滤器B（7），液料出口依次连通一次滤液储槽（5）、冷却器（11）和过滤器C（12）；所述过滤器B（7）的渣料出口与汞渣料斗（10）连通，液料出口与二次滤液储槽A（8）连通，所述二次滤液储槽A（8）的出口通过泵A（9）与热萃取罐A（2）连通；所述过滤器C（12）的渣料出口通过一次有机残渣料斗（13）与危废容器A（15）相连通，过滤器C（12）的液料出口与二次滤液储槽B（14）连通，二次滤液储槽B（14）的出口通过泵B（16）与热萃取罐A（2）连通；

所述酸溶-除杂单元系统包括与热萃取单元的汞渣料斗（10）相连通的酸溶槽（19），还包括盐酸储槽（17），盐酸储槽（17）通过泵C（18）与酸溶槽（19）相连通；酸溶槽（19）的出口与过滤器D（20）相连通，所述过滤器D（20）的渣料出口通过二次有机残渣料斗（21）与危废容器B（22）相连通，过滤器D（20）的液料出口依次与汞溶液储槽（23）、除杂器（26）和过滤器E（27）连通；磷酸钠储槽（24）、碳酸钠储槽（25）通过管道泵与除杂器（26）的入口与相连通；过滤器E（27）的渣料出口通过钙镁铁残渣料斗（28）与危废容器C（29）相连通，过滤器E（27）的液料出口与制取氧化汞单元中的氧化汞制取槽（31）相连通；

所述制取氧化汞单元系统包括与酸溶-除杂单元的过滤器E（27）相配合的氧化汞制取槽（31），氧化汞制取槽（31）出口与过滤器F （32）相配合，氧化汞制取槽（31）的入口与氢氧化钠储槽（30）相连通；过滤器F （32）的液料出口与氯化钠溶液储槽（35）相连通，所述氯化钠溶液储槽（35）通过泵D （36）与过滤器D（20）相连通；过滤器F（32）的渣料出口与初级品料斗（33）和干燥器（34）依次连通。

2.根据权利要求1所述的集成系统，其特征是：所述热萃取罐材质为玻璃钢或PP材质，热萃取罐内设置有搅拌装置，搅拌装置带有框式搅拌翅；所述冷却器（11）设有夹层结构，夹层内通过用于冷却的循环水；所述酸溶罐内设置搅拌装置，搅拌装置带有搅拌翅，酸溶罐及搅拌装置材质均为耐酸的钛合金材料；所述磷酸钠储槽（24）及碳酸钠储槽（25）为PP或PVC材质；所述氧化汞制取槽、氢氧化钠储存槽材质均为耐酸碱的PP或PVC材质；所述初级品料斗（33）为陶瓷托盘。

3.根据权利要求1所述的集成系统，其特征是：所述过滤器为全自动板式压滤机。

Images