TWM585172U - 廢硝酸處理設備 - Google Patents

Abstract

一種廢硝酸處理設備，包含反應分解槽、氮氧氣體分解裝置、尾氣處理裝置、及廢水處理槽。反應分解槽接收廢硝酸，並將廢硝酸反應分解為氮氧氣體混合物及反應廢水並輸出。氮氧氣體分解裝置接收氮氧氣體混合物，將氮氧氣體混合物分解為處理氣體，處理氣體包含氮氣及水蒸氣。尾氣處理裝置接收處理氣體，將處理氣體淨化後排出。廢水處理槽接收反應廢水，將反應廢水酸鹼平衡後排出。透過連續式、一貫式的分解，可以應用於處理高濃度的廢硝酸，同時達到廢硝酸處理高效率、低設備成本、低處理成本的功效。

Description

廢硝酸處理設備

本新型涉及一種廢棄物處理領域，尤其是一種廢硝酸處理設備。

隨著電子產業、光電產業的發展，在清洗過程會使用大量的酸液，為了避免環境的傷害，需要會將這些酸液經過處理後才進行排放。

對於廢硝酸的處理，在現有技術中，通常是利用微生物(例如，厭氧菌)來進行固氮的分解。然而，透過微生物的分解速度較慢，通常會伴隨著產生大量的生物汙泥，因而需要較大的儲存空間及清運費用。此外，由於微生物的分解速度較慢，對於濃度較高的廢硝酸，可能在生物汙泥中仍存在一定濃度以上的硝酸，使得後續處理上更加困難。

另外，通常廢硝酸中可能含有硫酸、氫氟酸等其他廢酸液，由於微生物對環境的變化相當敏感，硫酸、氫氟酸可能造成微生物的死亡，而無法達到預期的分解效率。

為了解決前述的問題，在此提供一種廢硝酸處理設備。廢硝酸處理設備，包含反應分解槽、氮氧氣體分解裝置、尾氣處理裝置、以及廢水處理槽。反應分解槽接收廢硝酸，並將廢硝酸反應分解為氮氧氣體混合物及反應廢水並輸出。氮氧氣體分解裝置接收氮氧氣體混合物，將氮氧氣體混合物分解為處理氣體，處理氣體包含氮氣及水蒸氣。尾氣處理裝置接收處理氣體，將處理氣體淨化後排出。廢水處理槽接收反應廢水，將反應廢水酸鹼平衡後排出。

在一些實施例中，廢硝酸處理設備更包含催化劑儲存槽。催化劑儲存槽儲存催化劑，催化劑儲存槽連接反應分解槽，催化劑與廢硝酸共同輸入反應分解槽中。更詳細地，在一些實施例中，催化劑係選自鐵、鋁、鋅、醛類、羧酸、五氧化二氮、氨基磺酸、過氯酸所構成之群組。

在一些實施例中，廢硝酸處理設備更包含第一加熱器及第二加熱器。第一加熱器裝設置於反應分解槽之前，預先將廢硝酸加熱至50至100℃，再將加熱後的廢硝酸輸入反應分解槽中。第二加熱器設置於反應分解槽與氮氧氣體分解裝置之間，將氮氧氣體混合物加熱至280至400℃後再輸入至氮氧氣體分解裝置。

在一些實施例中，廢硝酸處理設備更包含第一熱交換器及第二熱交換器。第一熱交換器包含第一液體流道及第二液體流道。第一液體流道的一端輸入廢硝酸，而另一端連接第一加熱器。第二液體流道的一端輸入反應廢水，而另一端連接廢水處理槽，廢硝酸與反應廢水在第一熱交換器中進行熱交換。第二熱交換器包含第一氣體流道及第二氣體流道。第一氣體流道的一端輸入氮氧氣體混合物，而另一端連接第二加熱器，第二氣體流道的一端輸入處理氣體，而另一端連接尾氣處理裝置，氮氧氣體混合物與處理氣體在第二熱交換器中進行熱交換。

在一些實施例中，尾氣處理裝置為洗滌塔。

在另一些實施例中，尾氣處理裝置為觸媒處理裝置，觸媒處理裝置包含觸媒。進一步地，在一些實施例中，觸媒係選自氧化釩、二氧化錳、氧化銅、氧化鎂及氧化鈦所構成之群組。

在一些實施例中，廢硝酸處理設備更包含還原劑儲存槽。還原劑儲存槽儲存有還原劑。還原劑與氮氧氣體混合物共同輸入至氮氧氣體分解裝置中。進一步地，在一些實施例中，還原劑為氨或尿素。

在另一些實施例中，氮氧氣體分解裝置為電漿處理裝置。

在前述實施例中可知，廢硝酸處理設備是藉由反應分解槽及氮氧氣體分解裝置，連續地分解廢硝酸及其分解反應後之產物氮氧氣體混合物，而形成能夠排放的氮氣及水，避免汙染環境。透過連續式地分解處理，可以大幅提升了廢硝酸分解的效率，且適用於高濃度的廢硝酸處理。此外，更沒有生物汙泥的產生，可以大幅減少了儲存、清運的成本。

以下在實施方式中詳細敘述本新型之詳細特徵以及優點，其內容足以使任何熟習相關技藝者瞭解本新型之技術內容並據以實施，且根據本說明書所揭露之內容、申請專利範圍及圖式，任何熟習相關技藝者可輕易地理解本新型相關之目的及優點。

附圖中，為了清楚起見，放大了部分元件、區域等的寬度。在整個說明書中，相同的附圖標記表示相同的元件。應當理解，當諸如元件被稱為在另一元件“上”或“連接到”另一元件時，其可以直接在另一元件上或與另一元件連接，或者中間元件可以也存在。相反，當元件被稱為“直接在另一元件上”或“直接連接到”另一元件時，不存在中間元件。

應當理解，儘管術語“第一”、“第二”、“第三”等在本文中可以用於描述各種元件、部件、區域、或部分，但是這些元件、部件、區域、及/或部分不應受這些術語的限制。這些術語僅用於將一個元件、部件、區域、或部分與另一個元件、部件、區域、層或部分區分開。因此，下面討論的“第一元件”、“部件”、“區域”、或“部分”可以被稱為第二元件、部件、區域、或部分而不脫離本文的教導。

此外，諸如“下”或“底部”和“上”或“頂部”的相對術語可在本文中用於描述一個元件與另一元件的關係，如圖所示。應當理解，相對術語旨在包括除了圖中所示的方位之外的裝置的不同方位。例如，如果一個附圖中的裝置翻轉，則被描述為在其他元件的“下”側的元件將被定向在其他元件的“上”側。因此，示例性術語“下”可以包括“下”和“上”的取向，取決於附圖的特定取向。類似地，如果一個附圖中的裝置翻轉，則被描述為在其它元件“下方”的元件將被定向為在其它元件“上方”。因此，示例性術語“下面”或“下面”可以包括上方和下方的取向。

圖1為廢硝酸處理設備的方塊示意圖。如圖1所示，廢硝酸處理設備1包含廢硝酸儲存槽10、反應分解槽20、氮氧氣體分解裝置30、尾氣處理裝置40、以及廢水處理槽50。廢硝酸儲存槽10儲存欲處理的廢硝酸H _X。反應分解槽20包含輸入端20A、液體輸出端20B及氣體輸出端20C。廢硝酸H _X由輸入端20A輸入反應分解槽20中，在反應分解槽20進行如反應方程式(一)、及/或反應方程式(二)、及/或反應方程式(三)的反應，將廢硝酸H _X分解為反應廢水L _X及氮氧氣體混合物G _M，並分別由液體輸出端20B及氣體輸出端20C輸出，在此，氮氧混合氣體G _M至少包含一氧化氮(NO)、二氧化氮(NO ₂)，也可以包含氮氣、二氧化碳及水蒸氣。

反應方程式(一)： 。
反應方程式(二)： 。
反應方程式(三)： 。

在此，反應方程式(一)、(二)、(三)中的碳(C)可以為額外添加，也可以是廢硝酸H _X中的有機材料，由於碳含量的不同，會使得反應方程式(一)、(二)、(三)產生競合的關係。

進一步地，在一些實施例中，廢硝酸處理設備1中更包含催化劑儲存槽60，催化劑儲存槽60儲存催化劑CA，催化劑儲存槽60連接反應分解槽20，催化劑CA與廢硝酸H _X共同輸入反應分解槽20中。在此，催化劑CA可以為鐵(Fe ⁰)、鋁(Al ⁰)、鋅(Zn ⁰)、醛類(R-CHO)、羧酸(R-COOH)、氨基磺酸(H ₂NSO ₃H), 、五氧化二氮(N ₂O ₅)、以及過氯酸(HClO ₄)中的一個或多個，如此，可以添加催化劑CA，可以降低反應能，以提升反應方程式(一)、及/或反應方程式(二)、及/或反應方程式(三)的反應速率。反應分解槽20的溫度還可以控制維持在50至100℃，較佳為60至80℃，以維持反應的效率。

氮氧氣體分解裝置30接收反應分解槽20分解產生的氮氧氣體混合物G _M，並將氮氧氣體混合物G _M分解為處理氣體G _X，處理氣體G _X至少包含氮氣及水蒸氣，但這僅為示例，而非用以限制，例如，處理氣體G _X還可以包含二氧化碳。

在一些實施例中，氮氧氣體分解裝置30可以為電漿處理裝置，以將氮氧氣體混合物G _M體中的一氧化氮或二氧化氮以高能電漿裂解為氮氣及氧氣。如此，能將氮氧氣體混合物G _M中具有自由基的一氧化氮(NO)、以及對人體、環境都有嚴重刺激性的二氧化氮(NO ₂)加以去除。

在另一些實施例中，廢硝酸處理設備1更包含還原劑儲存槽70，還原劑儲存槽70儲存有還原劑R，還原劑R與氮氧氣體混合物G _M共同輸入至氮氧氣體分解裝置30中來進行分解反應。

在一些實施例中，還原劑R可以為氨(NH ₃)，此時，氮氧氣體混合物G _M被還原而分解反應如反應方程式(四)及反應方程式(五)，
反應方程式(四)： ；以及
反應方程式(五)： 。

在另一些實施例中，還原劑R可以為尿素((NH ₂) ₂CO)，此時，氮氧氣體混合物G _M被還原而分解反應如反應方程式(六)及反應方程式(七)，
反應方程式(六)：
；以及
反應方程式(七)：
。
然而，以上的還原劑R僅為示例，而非用以限制。

尾氣處理裝置40接收處理氣體G _X，將處理氣體G _X淨化後成排放氣體G後排出。在一些實施例中，尾氣處理裝置40洗滌塔透過將處理氣體G _X，以將處理氣體G _X中殘留的一氧化氮(NO)及二氧化氮(NO ₂)透過清洗的方式變成液態，洗滌後的廢水進一步地可以通入廢水處理槽50處理，而經洗滌後的排放氣體G可以排放出。

進一步地，尾氣處理裝置40也可以是觸媒處理裝置，觸媒處理裝置包含觸媒，進一步以觸媒將處理氣體G _X中殘留的一氧化氮(NO)及二氧化氮(NO ₂)透過與觸媒反應，而使其分解。在此，可以使用的觸媒包含氧化釩(V ₂O ₅)、二氧化錳(MnO ₂)、氧化銅(CuO)、氧化鎂(MgO)及氧化鈦(TiO ₂)。然而，以上僅為示例，而非用以限制。例如，尾氣處理裝置40也可以透過電漿處理，來再次分解處理氣體G _X中殘留的一氧化氮(NO)及二氧化氮(NO ₂)。

廢水處理槽50接收反應廢水Lx，進一步還可以接收來自尾氣處理裝置40為洗滌塔時洗滌後的廢水，由於反應廢水Lx(及洗滌後的廢水)可能仍有殘留的硝酸，在廢水處理槽50可以透過添加液鹼的方式，將反應廢水Lx酸鹼平衡後排出處理水L。從而，可以透過連續地或批次性的連續分解反應，來達到連續地汙水及廢氣的處理。在此，雖然圖中並未示出，但可以理解的是，所有液、氣的進出可以透過感測器的感測及控制器的控制來自動地執行。

再次參閱圖1，廢硝酸處理設備1更包含第一加熱器13及第二加熱器23。第一加熱器13裝設置於反應分解槽20之前，即廢硝酸儲存槽10及反應分解槽20之間。第一加熱器13預先將廢硝酸H _X加熱至50至100℃，較佳為60至80℃，再將加熱後的廢硝酸H _X輸入反應分解槽20中。

第二加熱器23設置於反應分解槽20與氮氧氣體分解裝置30之間，將氮氧氣體混合物G _M加熱至280至400℃，較佳為300至350℃後，再輸入至氮氧氣體分解裝置30中進行分解反應。在此，雖然圖中並未示出，但可以理解的是，第一加熱器13及第二加熱器23之溫度控制，可以透過溫度感測器的感測及控制器的控制來自動地執行。

在一些實施例中，廢硝酸處理設備1更包含第一熱交換器15及第二熱交換器25。第一熱交換器15包含第一液體流道151及第二液體流道153。第一液體流道151的第一輸入端151A輸入廢硝酸H _X，而第一輸出端151B連接第一加熱器13。第二液體流道153的第二輸入端153A輸入反應廢水Lx，而第二輸出端153B連接廢水處理槽50。第一液體流道151及第二液體流道153的外管壁為導熱材料，能夠使得反應廢水Lx的餘熱傳遞至廢硝酸H _X中，使得廢硝酸H _X與反應廢水Lx在第一熱交換器15中進行熱交換。

第二熱交換器25包含第一氣體流道251及第二氣體流道253。第一氣體流道251的第一進氣端251A通入氮氧氣體混合物G _M，而其第一出氣端251B連接第二加熱器23，第二氣體流道253的第二進氣端253A輸入處理氣體G _X，而其第二出氣端253B連接尾氣處理裝置40。在此，第一氣體流道251及第二氣體流道253的外管壁為導熱材料氮氧氣體混合物G _M的餘熱傳遞至處理氣體G _X，能使得氮氧氣體混合物G _M與處理氣體G _X在第二熱交換器25中進行熱交換。藉由第一熱交換器15及第二熱交換器25，可以透過餘熱的交換節省第一加熱器13及第二加熱器23所需的能源，而達到節能的功效。

綜上所述，廢硝酸處理設備1是藉由反應分解槽20、氮氧氣體分解裝置30，連續地分解廢硝酸H _X，及其分解反應後之產物氮氧氣體混合物G _M，而形成能夠排放的氮氣及水，避免汙染環境。透過連續式地分解處理，可以大幅提升了廢硝酸H _X分解的效率，可以應用於高濃度的廢硝酸H _X處理。此外，更沒有生物汙泥的產生，可以大幅減少了儲存、清運的成本。

透過上述之詳細說明，即可充分顯示本新型之目的及功效上均具有實施之進步性，極具產業之利用性價值，完全符合專利要件，爰依法提出申請。唯以上所述僅為本新型之較佳實施例而已，當不能用以限定本新型所實施之範圍。即凡依本新型專利範圍所作之均等變化與修飾，皆應屬於本新型專利涵蓋之範圍內，謹請 貴審查委員明鑑，並祈惠准，是所至禱。

1‧‧‧廢硝酸處理設備

10‧‧‧廢硝酸儲存槽

13‧‧‧第一加熱器

15‧‧‧第一熱交換器

151‧‧‧第一液體流道

151A‧‧‧第一輸入端

151B‧‧‧第一輸出端

153‧‧‧第二液體流道

153A‧‧‧第二輸入端

153B‧‧‧第二輸出端

20‧‧‧反應分解槽

20A‧‧‧輸入端

20B‧‧‧液體輸出端

20C‧‧‧氣體輸出端

23‧‧‧第二加熱器

25‧‧‧第二熱交換器

251‧‧‧第一氣體流道

251A‧‧‧第一進氣端

251B‧‧‧第一出氣端

253‧‧‧第二氣體流道

253A‧‧‧第二進氣端

253B‧‧‧第二出氣端

30‧‧‧氮氧氣體分解裝置

40‧‧‧尾氣處理裝置

50‧‧‧廢水處理槽

60‧‧‧催化劑儲存槽

70‧‧‧還原劑儲存槽

CA‧‧‧催化劑

G‧‧‧排放氣體

G_M‧‧‧氮氧氣體混合物

G_X‧‧‧處理氣體

H_X‧‧‧廢硝酸

L‧‧‧處理水

L_X‧‧‧反應廢水

R‧‧‧還原劑

圖1為廢硝酸處理設備的方塊示意圖。

Claims (11)

1. 一種廢硝酸處理設備，包含：
   一反應分解槽，接收一廢硝酸，並將該廢硝酸反應分解為一氮氧氣體混合物及一反應廢水並輸出；
   一氮氧氣體分解裝置，接收該氮氧氣體混合物，將該氮氧氣體混合物分解為一處理氣體，該處理氣體包含氮氣及水蒸氣；
   一尾氣處理裝置，接收該處理氣體，將該處理氣體淨化後排出；以及
   一廢水處理槽，接收該反應廢水，將該反應廢水酸鹼平衡後排出。
2. 如請求項1所述之廢硝酸處理設備，更包含一催化劑儲存槽，該催化劑儲存槽儲存一催化劑，該催化劑儲存槽連接該反應分解槽，該催化劑與該廢硝酸共同輸入該反應分解槽中。
3. 如請求項2所述之廢硝酸處理設備，其中該催化劑係選自鐵、鋁、鋅、醛類、羧酸、五氧化二氮、氨基磺酸、過氯酸所構成之群組。
4. 如請求項1所述之廢硝酸處理設備，更包含一第一加熱器及一第二加熱器，該第一加熱器裝設置於該反應分解槽之前，預先將該廢硝酸加熱至50至100℃，再將加熱後的該廢硝酸輸入該反應分解槽中，該第二加熱器設置於該反應分解槽與該氮氧氣體分解裝置之間，將該氮氧氣體混合物加熱至280至400℃後再輸入至該氮氧氣體分解裝置。
5. 如請求項4所述之廢硝酸處理設備，更包含：
   一第一熱交換器，包含一第一液體流道及一第二液體流道，該第一液體流道的一端輸入該廢硝酸，而另一端連接該第一加熱器，該第二液體流道的一端輸入該反應廢水，而另一端連接該廢水處理槽，該廢硝酸與該反應廢水在該第一熱交換器中進行熱交換；以及
   一第二熱交換器，包含一第一氣體流道及一第二氣體流道，該第一氣體流道的一端輸入該氮氧氣體混合物，而另一端連接該第二加熱器，該第二氣體流道的一端輸入該處理氣體，而另一端連接該尾氣處理裝置，該氮氧氣體混合物與該處理氣體在該第二熱交換器中進行熱交換。
6. 如請求項1所述之廢硝酸處理設備，其中該尾氣處理裝置為一洗滌塔。
7. 如請求項1所述之廢硝酸處理設備，其中該尾氣處理裝置為一觸媒處理裝置，該觸媒處理裝置包含一觸媒。
8. 如請求項7所述之廢硝酸處理設備，其中該觸媒係選自氧化釩、二氧化錳、氧化銅、氧化鎂及氧化鈦所構成之群組。
9. 如請求項1所述之廢硝酸處理設備，更包含一還原劑儲存槽，該還原劑儲存槽儲存有一還原劑，該還原劑與該氮氧氣體混合物共同輸入至該氮氧氣體分解裝置中。
10. 如請求項9所述之廢硝酸處理設備，其中該還原劑為氨或尿素。
11. 如請求項1所述之廢硝酸處理設備，其中該氮氧氣體分解裝置為一電漿處理裝置。