CN217556029U - 一种污泥中单质汞纯化分离回收系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种污泥中单质汞纯化分离回收系统，包括污泥活化预处理装置、微纳米浮选分离装置、单质汞纯化装置、离心减量装置、废气净化装置，采用“活化预处理+微纳米浮选分离+水力旋流深度分离+离心减量”的非热法污泥中单质汞分离回收工艺，较传统热脱附冷凝回收技术、电解回收技术具有投资成本低、能耗低、操作简单、废水废气易处理等优点。

Description

一种污泥中单质汞纯化分离回收系统

技术领域

本实用新型涉及汞回收、军工、有色金属冶炼等涉汞工业领域污泥中单质汞的非热法分离回收方法。

背景技术

汞(水银)及其化合物具有催化、防腐、提取等特性，在工业生产中被广泛应用于化学、医药、冶金、电器仪器、军事及其他精密高新科技领域，但由于其高毒性和强转化迁移特性，经生物累积可对人体健康和生态环境造成严重危害。自2017年《关于汞的水俣公约》对我国正式生效，截止目前我国已完全禁止新的原生汞矿开采，因此针对汞资源分离回收利用工艺技术及方法的研究对汞污染治理和汞资源循环利用过程中均具有重要意义。

调研发现，目前国内外汞资源回收技术多以热脱附+冷凝回收工艺和电解法为主。其中，热脱附+冷凝回收工艺具有处理效果好、分离纯度高、适用范围广等特点，但存在设备投资成本高、能耗大、二次污染严重等问题。电沉积回收铜、锌等金属作为回收和精炼金属的主流工艺，具有工艺简单、选择性好、回收精度高，但由于电耗高、适用范围小等问题，在汞回收领域实际应用较为有限。

在研究污泥单质汞回收方面，热处理工艺需进行脱水减量和低温干化将含水率降至30％以内，该过程可能导致大量含汞废水和废气污染问题，且单质汞回收率显著降低。电解法回收汞主要使用于废水中可溶性离子汞回收，污泥中单质汞电解回收需先将单质汞转化为离子汞，再进行二次电还原回收，该过程消耗大量试剂和能耗。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型提供一种非热法的污泥中单质汞分离回收系统，通过活法预处理、微纳米浮选分离、单质汞纯化和离心富集组合工艺，可将污泥中单质汞高效分离回收利用。

具体技术方案如下：

一种污泥中单质汞纯化分离回收系统，包括依次连接的污泥活化预处理装置、微纳米浮选分离装置、单质汞纯化装置、离心减量装置；

微纳米浮选分离装置及单质汞纯化装置后端均连接污泥收集箱，再连接离心减量装置。

所述污泥活化预处理装置包括混合分离室、活化反应室；

所述混合分离室设污泥进口和稀释水进口，且连接设于混合分离室内的管道混合器，实现根据原污泥含水率，调节稀释水和污泥混合比例，调节污泥含水率；混合分离室内还设1#金属筛网，可以初筛过滤污泥中的大颗粒物。

所述活化反应室设活化剂加药口和搅拌器，活化剂为异构乙醇、松树油、聚丙烯酰胺、水玻璃和磷酸盐中的一种或多种；通过添加活化剂并搅拌，从而加快活化反应；使污泥悬浮物颗粒表面带有负电荷，大幅增强了其疏水性能，显著提升后期的浮选分离效率和效果。

所述微纳米浮选分离装置内部设2#金属筛网，实现再一次过滤；2#金属筛网下方设微孔曝气器，曝气气源采用氮气保护气，以氮气微纳米曝气实现活化污泥中悬浮物与单质汞的初分离，同时避免污泥中单质汞被氧气氧化影响回收效率。

所述微纳米浮选分离装置底部设可视观察管，从而观察分离的单质汞情况。

所述单质汞纯化装置，包括与微纳米浮选分离装置底部连接的单质汞收集罐，通过2#螺杆泵连接水力旋流器，再连接纯汞收集罐；单质汞收集罐中初步分离单质汞、少量固体颗粒和水泵入水力旋流器，进行水力旋流深度分离，高密度单质汞由底部沉沙口流出收集至纯汞收集罐中，低密度的水和悬浮物由溢流口通过进入污泥收集箱。

所述离心减量装置连接危废收集箱、污泥活化预处理装置的稀释水进口。微纳米浮选分离装置和水力旋流深度分离装置产生污泥采用离心减量装置进行处理，分离液相可循环至活化预处理装置作为污泥稀释水使用，减少含汞废水产生量，同时含汞污泥危废量大幅减少，大幅降低回收处置成本。

所述微纳米浮选分离装置连接活性炭净化装置、引风机，收集微纳米浮选分离装置中的废气，净化处理后达到《大气污染物综合排放标准GB16297-1996》表2汞及其化合物≤0.012mg/m3标准排放。

本实用新型提出一种“活化预处理+微纳米浮选分离+水力旋流深度分离+离心减量”的非热法污泥中单质汞分离回收工艺，该工艺具有工艺设备简单、运行成本低、分离效果好、回收单质汞纯度高等特点。

附图说明：

图1为本实用新型的结构示意图。

具体实施方式：

实施例1

一种污泥中单质汞纯化分离回收系统，包括依次连接的污泥活化预处理装置、微纳米浮选分离装置9、单质汞纯化装置、离心减量装置19。

微纳米浮选分离装置9及单质汞纯化装置后端均连接污泥收集箱17，再连接离心减量装置19。

污泥活化预处理装置包括混合分离室4、活化反应室5；混合分离室4设污泥进口1和稀释水进口2，且连接设于混合分离室4内的管道混合器3，可调节污泥含水率；混合分离室3内还设1.2mm丝径4目1#金属筛网23；活化反应室5设活化剂加药口6和搅拌器7，通过添加活化剂并搅拌，从而加快活化反应；活化剂选用捕收剂或发泡剂或表面活性剂，为异构乙醇、松树油、聚丙烯酰胺、水玻璃、磷酸盐等中的一种或多种；添加量为污泥处理量的0.5％～1％，活化反应时间为15～30min。

所述微纳米浮选分离装置9内部设0.5mm丝径10目2#金属筛网10，2#金属筛网10下方设膜片式微孔曝气器11，曝气气源采用氮气保护气，以氮气微纳米曝气实现活化污泥中悬浮物与单质汞的初分离，同时避免污泥中单质汞被氧气氧化影响回收效率；微纳米浮选分离装置9底部通过管路安装40cm长φ10cm的硬质透明树脂可视观察管12，并连接单质汞收集罐13，再通过2#螺杆泵14连接水力旋流器15，进行水力旋流深度分离，其高密度物料出口与纯汞收集罐16连接，低密度物料出口与污泥收集箱17连接。

污泥收集箱17通过3#污泥泵18与离心减量装置19、微纳米浮选分离装置9连接，离心减量装置19连接危废收集箱20、污泥活化预处理装置的稀释水进口2，微纳米浮选分离装置9和水力旋流器15深度分离产生污泥在离心减量装置19中进行处理，分离固相至危废收集箱20，分离液相循环至活化预处理装置作为污泥稀释水使用，减少含汞废水产生量，同时含汞污泥危废量大幅减少，大幅降低回收处置成本。

微纳米浮选分离装置9还连接活性炭净化装置21、引风机22，收集废气净化处理后达到《大气污染物综合排放标准GB16297-1996》表2汞及其化合物≤0.012mg/m3标准排放。

污泥中单质汞纯化分离回收方法：

污泥与稀释水分别从污泥进口1和稀释水进口2进入到混合分离室4内管道混合器3；根据原污泥含水率，调节稀释水和污泥混合比例，将污泥含水率调节至95％～97％区间，进入到混合分离室4，经过1#金属筛网23过滤，至活化反应室5，通过活化剂加药口6添加活化剂，如异构乙醇、松树油、聚丙烯酰胺、水玻璃和磷酸盐中的一种或多种；添加量为污泥处理量的0.5％～1％，通过搅拌器7搅拌，活化反应时间为15～30min，使污泥悬浮物颗粒表面带有负电荷，大幅增强了其疏水性能；再通过1#螺杆泵8提升至微纳米浮选分离装置9；

微纳米浮选分离装置9内部膜片式微孔曝气器11产生带有正电荷的氮气微气泡，气泡上浮过程与污泥中固体颗粒吸附上浮至装置上层，并通过溢流口经进入污泥收集箱17；同时污泥中单质汞由于不带电且密度远高于悬浮物颗粒从而通过2#金属筛网10沉降至装置底部，并可通过底部连接透明可视观察管12观察分离的单质汞情况，定期开启阀门将分离的单质汞收集至单质汞收集罐13。

单质汞收集罐13中初步分离单质汞、少量固体颗粒和水经2#螺杆泵14泵入水力旋流器15，进行水力旋流深度分离，高密度单质汞由底部沉沙口流出收集至纯汞收集罐16中，低密度的水和悬浮物由溢流口通过阀门进入污泥收集箱17。

定期对污泥收集箱17中污泥汞含量进行取样检测，当污泥总汞颔联高于1％时，通过3#污泥泵18及阀门控制将污泥泵入微纳米浮选分离装置9进行循环处理；当汞含量低于1％时，通过3#污泥泵18及阀门控制将污泥泵入离心分离装置19，分离含水率约85％固相收集至污泥罐20，液相可作为活化预处理装置污泥稀释水使用。

由于汞具有强挥发性，微纳米浮选分离装置9废气中可能含有汞蒸气，该废气经引风机24负压收集后通过改性活性炭净化装置23处理达标后直接排放。

实施例2：

应用本实用新型的含汞废气净化及汞回收处理系统的实施案例：

某涉汞企业污泥收集罐中含有大量单质汞，经重力沉积底部污泥汞含量达95％以上，含水率约为92％，污泥经螺杆泵泵入活化预处理装置的混合分离室3，利用自来水高速混合稀释至含水率97％后，在活化反应室5加入0.5％活化剂进行活化反应，反应停留时间为15min。活化预处理后污泥通过1#螺杆泵8泵入微纳米浮选分离装置9，经浮选分离后单质汞通过可视管道观察12排入单质汞收集罐13。当收集达到高液位时，开启2#螺杆泵14，控制压力为0.2kg/cm²泵入水力旋流器13，分离后纯汞收集罐16上部含有少量污泥，底部为纯度99％以上单质汞。污泥收集箱17中污泥经两次循环回收，可将汞含量控制在0.8％以内，经离心分离装置19离心脱水后固相含水率可控制在85％～90％区间，液相直接循环利用，产生废气净化后稳定达到6ug/m³以内。

Claims (9)

1.一种污泥中单质汞纯化分离回收系统，其特征在于，包括依次连接的污泥活化预处理装置、微纳米浮选分离装置、单质汞纯化装置、离心减量装置；

微纳米浮选分离装置及单质汞纯化装置后端均连接污泥收集箱，再连接离心减量装置。

2.根据权利要求1所述的一种污泥中单质汞纯化分离回收系统，其特征在于，所述污泥活化预处理装置包括混合分离室、活化反应室。

3.根据权利要求2所述的一种污泥中单质汞纯化分离回收系统，其特征在于，所述混合分离室设污泥进口和稀释水进口，且连接设于混合分离室内的管道混合器；混合分离室内还设1#金属筛网。

4.根据权利要求2所述的一种污泥中单质汞纯化分离回收系统，其特征在于，所述活化反应室设活化剂加药口和搅拌器。

5.根据权利要求1所述的一种污泥中单质汞纯化分离回收系统，其特征在于，所述微纳米浮选分离装置内部设2#金属筛网，2#金属筛网下方设微孔曝气器。

6.根据权利要求1所述的一种污泥中单质汞纯化分离回收系统，其特征在于，所述微纳米浮选分离装置底部设可视观察管。

7.根据权利要求1所述的一种污泥中单质汞纯化分离回收系统，其特征在于，所述单质汞纯化装置，包括与微纳米浮选分离装置底部连接的单质汞收集罐，通过2#螺杆泵连接水力旋流器，再连接纯汞收集罐。

8.根据权利要求1所述的一种污泥中单质汞纯化分离回收系统，其特征在于，所述离心减量装置连接危废收集箱、污泥活化预处理装置。

9.根据权利要求1所述的一种污泥中单质汞纯化分离回收系统，其特征在于，所述微纳米浮选分离装置连接活性炭净化装置、引风机。

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