专利名称：一种含氯代有机物工业废物碱催化分解装置及方法
技术领域：
本发明涉及一种工业废物处理工艺，特别是涉及一种含氯代有机物工业废物碱催 化分解装置及方法。
背景技术：
近年来，持久性有机污染物(POPs，Persistent Organic Pollutions)对人体和 环境带来的危害已经成为世界各国关注的环境焦点。POPS —般都具有毒性，包括致癌性、 生殖毒性、神经毒性、内分泌干扰特性等，它严重危害生物体，并且由于其持久性，这种危害 一般都会持续一段时间。更为严重的是，一方面POPS具有很强的亲脂憎水性，能够在生物 器官的脂肪组织内产生生物积累，沿着食物链逐级放大，从而使在大气、水、土壤中低浓度 存在的污染物经过食物链的放大作用，而对处于最高营养级的人类的健康造成严重的负面 影响；另一方面，POPS具有半挥发性，能够在大气环境中长距离迁移并通过所谓的“全球蒸 馏效应”和“蚱蜢跳效应”沉积到地球的偏远极地地区，从而导致全球范围的污染传播。氯 代有机污染物主要包括有机氯农药(OCPs)和多氯联苯(PCBs)是一类重要的PCffs物质，我 国目前还存在大量的含氯代有机物工业废物库存以及大量的污染场地急需修复，对生态环 境、饮用水安全等构成了严重威胁。用于氯代有机污染物处理的技术主要包括焚烧技术和非焚烧技术两大类。危险废 物焚烧技术具有处理效率高、处理量大等优点，但是焚烧技术的处理成本昂贵，同时存在潜 在的二次污染风险，导致焚烧技术近年来并不被民众所接受。非焚烧技术或者称为化学处 理技术，各种化学技术根据其所采用的材料以及反应条件的不同存在一定的差异，一般具 有处理费用较低、设备灵活方便等优点。碱催化分解技术(BCD，Base-Catalyzed decomposition)是EPA风险降低工程实 验室和美国海军工程服务中心联合开发的用于修复被有机氯污染物(如PCBs、二噁英、农 药等)污染的液体、土壤、淤积物、沉积物等的一种较为成熟的非燃烧技术，BCD技术主要是 在碱性环境及氮气环境中，加入氢供体催化剂等试剂后，加热到300°C以上，反应一段时间 之后，实现对氯代有机污染物的破解。该技术经常与热脱附技术进行联合使用，通过热脱 附技术对土壤中的氯代有机污染物进行部分分解、脱附、浓缩，然后再使用碱催化分解技术 对浓缩后的氯代有机污染物进行脱氯去除。综合目前已有的氯代有机污染物碱催化技术， 主要存在以下问题(1)反应体系为高粘度、高含固率的物质，普通搅拌很难实现反应物的 均勻混合，降低了反应速率；(2)反应温度较高，体系内物质的挥发严重，体系温度波动大；
(3)尾气经过冷凝后，冷凝液未进行回流处理，导致氯代有机污染物的实际反应量减少；
(4)反应后的物料存在大量的废油和残渣，未对其进行综合利用和处理，存在潜在的环境风 险。
发明内容
(0005)为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的是提供一种含氯代有机物工业废物碱催化分解装置及方法，具有反应物的混合均勻，反应速率高；反应温度低，反应体系温度 波动小；冷凝液进行回流处理，氯代有机污染物的实际反应量大；二次污染风险小的优点。为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下—种含氯代有机物工业废物碱催化分解装置，包括反应系统1，反应系统1的进料 口通过反应试剂混合装置2和氯代有机污染废物3的管路联通，反应系统1的气体调节口 和氮气保护系统4联通，反应系统1的加热装置及测温口和温度控制系统5连接，反应系统 1的出料口通过沉淀、离心分离器6和残渣处理装置7联通，反应系统1的尾气出口通过冷 凝回流器8和二级活性炭吸附塔9联通，二级活性炭吸附塔9的尾气排入大气，沉淀、离心 分离器6的回收口和反应试剂混合装置2管路联通。所述反应系统1采用耐高温反应釜，反应釜内设有双螺条式搅拌桨。所述温度控制系统5包括感温探头，感温探头分别配置在反应系统1外壁、内壁以 及通过反应系统1的测温口伸进反应系统1内。所述氮气保护系统4的布气管沿着反应系统1内壁伸至反应系统1底部。本装置的工作原理为氯代有机污染废物3通过反应试剂混合装置2均勻混合后进入反应系统1内进行 反应，反应后的物质通过沉淀、离心分离器6进行分离，分离后的废油进行回用，残渣通过 残渣处理装置7进行安全处置，反应过程中产生的尾气，经过冷凝回流器8进行冷凝回流处 理，剩余部分通过二级活性炭吸附塔后排空，反应系统1的反应温度通过温度控制系统5调 节，反应系统1通过氮气保护系统4使整个反应体系处于一个充满氮气的惰性氛围。一种含氯代有机物工业废物碱催化分解方法，包括以下步骤第一步，将氯代有机污染物3、反应试剂混合装置2的氢供体、氢氧化钠、还原铁粉 按照质量比为1 10 3 2加入至反应系统1中；第二步，开启氮气保护系统4，使反应系统1中的空气排出，使整个反应体系处于 一个充满氮气的惰性氛围；第三步，开始加热搅拌，调整搅拌速率为100 150r/min，通过温度控制系统5对 反应系统1的反应温度进行调节，调节温度为300 360°C，实现氯代有机污染物的碱催化 脱氯分解，反应结束后将反应系统中的物料排空，准备下一轮反应。本发明具有如下优点及突出性效果①反应体系中存在石蜡油、铁粉、氢氧化钠以 及污染物，是一个高粘度、高含固率的反应体系，通过双螺条式搅拌浆加速反应体系中反应物 之间的混合，加快反应速率；同时随着反应温度、反应时间的变化，适当调整搅拌速率，降低 能耗。②在反应系统1外壁、内壁以及反应体系内分别设置感温探头，实现了对反应系统温度 的精确控制，避免因为温度过低而导致污染物破解效率的降低，同时避免因为温度过高而导 致污染物挥发量增加以及冷凝系统的失效。③通过冷凝液回流，实现了对尾气中挥发性氯代 有机污染物的冷凝，同时通过回流，实现了对这部份污染物的回流处理，减少了后续活性炭吸 附系统的负荷，增加了氯代有机污染物的完全破解效率。④通过油渣分离，实现了对反应后物 料中废油和残渣的分离，便于废油的回用以及残渣的安全处置，降低了二次污染的风险。
附图为本发明的装置的结构示意图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明做详细描述。参照附图，一种含氯代有机物工业废物碱催化分解装置，包括反应系统1，反应系 统1的进料口通过反应试剂混合装置2和氯代有机污染废物3的管路联通，反应系统1的 气体调节口和氮气保护系统4联通，反应系统1的加热装置及测温口和温度控制系统5连 接，反应系统1的出料口通过沉淀、离心分离器6和残渣处理装置7联通，反应系统1的尾 气出口通过冷凝回流器8和二级活性炭吸附塔9联通，二级活性炭吸附塔9的尾气排入大 气，沉淀、离心分离器6的回收口和反应试剂2管路联通，废油进行回用。所述反应系统1采用耐高温反应釜，反应釜内设有双螺条式搅拌桨，反应体系含 固率高、粘度大，需要采用双螺条式搅拌桨以提高搅拌效率和反应速率。所述温度控制系统5包括感温探头，感温探头分别配置在反应系统1外壁、内壁以 及通过反应系统1的测温口伸进反应系统1内。所述氮气保护系统4的布气管沿着反应系统1内壁伸至反应系统1底部。本装置的工作原理为氯代有机污染废物3通过反应试剂混合装置2反应后进入反应系统1内进行反 应，反应后的物质通过沉淀、离心分离器6进行分离，分离后的废油进行回用，残渣通过残 渣处理装置7进行安全处置，反应过程中产生的尾气，经过冷凝回流器8进行冷凝回流处 理，剩余部分通过二级活性炭吸附塔后排空，反应系统1的反应温度通过温度控制系统5调 节，反应系统1通过氮气保护系统4使整个反应体系处于一个充满氮气的惰性氛围。下面通过具体实施例对本发明得方法做详细描述。—种含氯代有机物工业废物碱催化分解方法，包括以下步骤第一步，将氯代有机污染物六氯苯、反应试剂的氢供体石蜡油、反应试剂的氢氧化 钠、反应试剂的还原铁粉按照质量比为1 10 3 2加入至反应系统中；第二步，开启氮气保护系统，使反应系统中的空气排出，5min后使整个反应体系处 于一个充满氮气的惰性氛围；第三步，开始加热搅拌，调整搅拌速率为100 150r/min，通过温度控制系统5对 反应系统1的反应温度进行调节，调节反应温度为360°C，反应后，六氯苯的去除率达到 99. 98%，反应4h后，体系中没有检出六氯苯，反应4h后，六氯苯的完全破解效率也达到了 93 %，实现氯代有机污染物的碱催化脱氯分解，反应结束后将反应系统中的物料排空，准备 下一轮反应。
权利要求
1.一种含氯代有机物工业废物碱催化分解装置，包括反应系统(1)，其特征在于反应 系统(1)的进料口通过反应试剂混合装置( 和氯代有机污染废物(3)的管路联通，反应 系统(1)的气体调节口和氮气保护系统(4)联通，反应系统(1)的加热装置及测温口和温 度控制系统(5)连接，反应系统(1)的出料口通过沉淀、离心分离器(6)和残渣处理装置 (7)联通，反应系统(1)的尾气出口通过冷凝回流器(8)和二级活性炭吸附塔(9)联通，二 级活性炭吸附塔(9)的尾气排入大气，沉淀、离心分离器(6)的回收口和反应试剂混合装置 (2)管路联通。
2.根据权利要求1所述的一种含氯代有机物工业废物碱催化分解装置，其特征在于 所述反应系统(1)采用耐高温反应釜，反应釜内设有双螺条式搅拌桨。
3.根据权利要求1所述的一种含氯代有机物工业废物碱催化分解装置，其特征在于 所述温度控制系统( 包括感温探头，感温探头分别配置在反应系统(1)外壁、内壁以及通 过反应系统(1)的测温口伸进反应系统(1)内。
4.根据权利要求1所述的一种含氯代有机物工业废物碱催化分解装置，其特征在于 所述氮气保护系统的布气管沿着反应系统(1)内壁伸至反应系统(1)底部。
5.一种采用权利要求1所说的装置进行含氯代有机物工业废物碱催化分解的方法，其 特征在于包括以下步骤第一步，将氯代有机污染物(3)、反应试剂混合装置O)的氢供体、氢氧化钠、还原铁粉 按照质量比为1 10 3 2加入至反应系统(1)中；第二步，开启氮气保护系统G)，使反应系统(1)中的空气排出，使整个反应体系处于 一个充满氮气的惰性氛围；第三步，开始加热搅拌，调整搅拌速率为100 150r/min，通过温度控制系统( 对反 应系统(1)的反应温度进行调节，调节温度为300 360°C，实现氯代有机污染物的碱催化 脱氯分解，反应结束后将反应系统中的物料排空，准备下一轮反应。
全文摘要
一种含氯代有机物工业废物碱催化分解装置及方法，装置的反应系统通过反应试剂混合装置和氯代有机污染废物联通，反应系统和氮气保护系统联通，反应系统和温度控制系统连接，反应系统通过沉淀、离心分离器和残渣处理装置联通，反应系统通过冷凝回流器和二级活性炭吸附塔联通，二级活性炭吸附塔的尾气排入大气，沉淀、离心分离器和反应试剂混合装置管路联通，其分解方法是先将氯代有机污染物、反应试剂混合装置的氢供体等加入至反应系统中，再开启氮气保护系统，然后加热搅拌，实现污染物的碱催化脱氯分解，本发明具有反应速率高；反应温度低，反应体系温度波动小；污染物的实际反应量大；二次污染风险小的优点。
文档编号A62D3/34GK102058953SQ20101059813
公开日2011年5月18日 申请日期2010年12月15日 优先权日2010年12月15日
发明者杨勇, 肖叶, 蒋建国 申请人:清华大学