一种高含硫废水反应分离耦合回收单质硫的方法_2

文档序号:9500018阅读:来源:国知局
加或减小转速差可以改变固体颗粒在转鼓内的停留时间。只有在保证合适的差转速情况下,才能使生成的固体颗粒在离心机中停留时间较为合理,才能保证较高的处理能力的同时及时将固体颗粒推出,保证固体回收率。
[0034]3)水力停留时间:本发明中单质硫的生成与分离同步进行,停留时间过短有可能导致S2还没有完全去除,导致脱硫效率较低,停留时间过长,有可能使生成的单质硫进一步氧化成副广物,因此控制水力停留时间是实现S2的$父尚的去除效率和单质硫$父尚的资源回收效率的关键参数。
[0035]综上所述,本发明通过特定的控制参数,使得本发明既具有尽可能高的硫化物去除率,又具有尽可能尚的单质硫回收率。
[0036]作为优选参数,所述步骤(b)中调节废水pH为6,步骤(C)中按照C(Na2S2O5)/C (S2) = 2.25的投加比例加入氧化剂,加入0.8mg/L尺寸为1nm的纳米粉体二氧化钛,步骤(d)中离心设备分离因数为1558,转鼓转速为3000r/min,差转速为40r/min,水力停留时间为35min。
[0037]本发明中,作为关键设备的离心设备,可选用各种具有合适离心能力的现有设备,比如使用常见的卧式螺旋离心机来实现脱硫过程。离心机是通过高速旋转产生的离心力场对不同沉淀系数混合物质进行快速分离、浓缩和提纯的专门设备。卧式螺旋离心机的工作原理是将混有氧化剂的废水经进料管送入高速旋转的离心机转鼓中,离心反应过程中生成的固体颗粒硫单质在转鼓强大离心力作用下快速沉降到转鼓内壁,螺旋输送器和转鼓的相对差速(即转速差)会对沉降在转鼓内的固体产生一个推进的输送力,在离心力的作用下经排渣口排出,液相则从离心机上部溢流口流出。
[0038]本发明的有益效果:本发明将氧化还原反应和离心分离过程有机结合起来,在反应过程中产生单质硫的同时将单质硫从反应溶液中分离出来,防止单质硫继续被氧化,并促进反应向正方向进行,达到了提高硫化物去除率和单质硫回收率的目的;同时特定选择的控制参数,使得该方案能够既具有尽可能高的硫化物去除率,又具有尽可能高的单质硫回收率。
【附图说明】
[0039]图1为本发明的工艺流程示意图;
[0040]图2为卧式螺旋离心机的结构示意图;
[0041 ] 图中,1-酸液槽,2-计量栗,3-污水槽,4-污水栗,5-加药槽,6_计量栗,7、8_管道混合射流器,9-卧式螺旋离心机,10-PLC控制器,11-混合液输送栗,12-粉体混合槽,13-进水口,14-固体单质硫出口,15-分离液出口,16-转鼓电机,17-差速电机。
【具体实施方式】
[0042]下列非限制性实施例用于说明本发明。
[0043]参考图1、图2,一种高含硫废水反应分离耦合回收单质硫的方法,依次包括以下步骤:
[0044](a)将含硫废水进行预处理,去除废水中的悬浮颗粒、浮油等不溶物。
[0045](b)利用污水栗栗入废水的同时从计量栗栗入酸液槽中体积浓度为50 %的HCl,调节废水PH为6 ;更进一步的选择,该步骤中,可以在酸液和废水混合后的管道混合射流器中设置PH值检测仪器,通过其控制反应初始pH值。
[0046](c)按照C(Na2S2O5)/C(S2 ) = 2?2.5的投加比例向步骤(b)调节pH后的废水栗入溶解为液体的氧化剂偏重亚硫酸钠和纳米粉体二氧化钛作为吸附核心,并利用管道混合射流器充分混合;更进一步的选择,该步骤中,可以在加入氧化剂后的管道混合射流器中设置氧化还原电位ORP值检测仪器,通过其控制反应过程中ORP值。优选ORP值132。
[0047](d)将步骤(c)加入氧化剂后的废水通过混合射流器引入离心机中,混有氧化剂的废水进入离心沉降设备转鼓后进行氧化还原反应,反应生成的固体硫颗粒硫在转鼓强大离心力作用下快速沉降到转鼓内壁,螺旋输送器和转鼓的相对差速(即转速差)会对沉降在转鼓内的固体产生一个推进的输送力,最后固体经排渣口排出,液相则从溢流口流出。离心机的分离因数Fr与转鼓转速成平方关系,转速越大分离因数越大,物料受的离心力越大,分离效果也就越好。所述离心设备分离因数为692?2120,转鼓转速为2000?4000r/min,差转速为20?40r/min,水力停留时间为10?35min。
[0048](e)反应结束后,排出分离液,回收固体硫单质,完成整个脱硫过程。
[0049]以卧式螺旋离心机为例,在离心机的实际运行中,需要通过调节进入离心机的废水量来保证离心机对含硫废水的脱硫效果。废水量过大,可能超过离心机所能承受的负荷,使得离心效果不佳的同时影响离心机的正常运行;废水量过小,将造成能耗的浪费。为保证离心机的正常运行,又能满足含硫废水的脱硫要求,将离心机的处理量设定最大处理能力的80 %。如本发明中,设计离心机每天工作8h,所采用的卧式螺旋离心机的处理量设定为18m3/h0
[0050]实施例一:
[0051]将经过预处理后的含硫废水(S2质量浓度约为2000mg/L) 100L栗入废水槽3,再利用污水栗4将废水栗入管道混合射流器7中,同时利用计量栗2将酸液槽1中体积浓度为50 %的盐酸加入到栗出的废水中,利用管道混合射流器7进行充分混合,控制pH值为6。调节pH值后的废水进入管道混合射流器8,同时利用计量栗6将加药槽5中溶解为液体的氧化剂偏重亚硫酸钠按C(Na2S205)/C(S2) = 2.25的投加比例加入到调节pH值后的废水中,利用混合液输送栗11将粉体混合槽12中尺寸为10nm的纳米粉体二氧化钛按照0.8mg/L的加量加入到调节pH值后的废水中,利用管道混合射流器8进行充分混合,控制0RP值为132。加入氧化剂和纳米粉体二氧化钛后的废水通过混合射流器引入卧式螺旋离心机9中进行氧化还原反应,控制离心机的处理量为18m3/h,离心机分离因数为692,转速为2000r/min,差转速为20r/min,水力停留时间为lOmin,反应后S2质量浓度为283.40mg/L,硫化物去除率达85.83%,取由固体单质硫出口 14分离出的硫颗粒,由重量法称得单质硫生成量为 396mg/L。
[0052]装置通过PLC控制器进行控制,通过接受卧式螺旋离心机电流的反馈信号,调节离心机分离因数、转鼓转速、差转速以及水力停留时间,控制含硫废水的脱硫效果及单质硫回收率。同时PLC控制器通过接受管道混合射流器中pH值和ORP值检测仪器的反馈信号自动控制反应过程中pH值和ORP值,从而实现系统的稳定运行。
[0053]实施例二:
[0054]将经过预处理后的含硫废水(S2质量浓度约为2000mg/L) 100L栗入废水槽3,再利用污水栗4将废水栗入管道混合射流器7中,同时利用计量栗2将酸液槽1中体积浓度为50 %的盐酸加入到栗出的废水中,利用管道混合射流器7进行充分混合,控制pH值为6。调节pH值后的废水进入管道混合射流器8,同时利用计量栗6将加药槽5中溶解为液体的氧化剂偏重亚硫酸钠按C(Na2S205)/C(S2) = 2的投加比例加入到调节pH值后的废水中,利用混合液输送栗11将粉体混合槽12中尺寸为1nm的纳米粉体二氧化钛按照0.8mg/L的加量加入到调节PH值后的废水中,利用管道混合射流器8进行充分混合,控制ORP值为132。加入氧化剂后的废水通过混合射流器引入卧式螺旋离心机9中进行氧化还原反应,控制离心机的处理量为18m3/h,离心机分离因数为692,转速为2000r/min,差转速为20r/min,水力停留时间为lOmin,反应后S2质量浓度为407.48mg/L,硫化物去除率达79.63%,取由固体单质硫出口 14分离出的硫颗粒,由重量法称得单质硫生成量为298mg/L。
[0055]实施例三:
[0056]将经过预处理后的含硫废水(S2质量浓度约为2000mg/L) 10L栗入废水槽3,再利用污水栗4将废水栗入管道混合射流器7中,同时利用计量栗2将酸液槽I中体积浓度为50 %的盐酸加入到栗出的废水中,利用管道混合射流器7进行充分混合,控制pH值为6。调节PH值后的废水进入管道混合射流器8,同时利用计量栗6将加药槽5中溶解为液体的氧化剂偏重亚硫酸钠按C(Na2S2O5)/C(S2) = 2.5的投加比例加入到调节pH值后的废水中,利用混合液输送栗11将粉体混合槽12中尺寸为1nm的纳米粉体二氧化钛按照0.8mg/L的加量加入到调节PH值后的废水中,利用管道混合射流器8进行充分混合,控制ORP值为132。加入氧化剂后的废水通过混合射流器引入卧式螺旋离心机9中进行氧化还原反应,控制离心机的处理量为18m3/h,离心机分离因数为692,转速为2000r/min,差转速为20r/min,水力停留时间为lOmin,反应后S2质量浓度为349.74mg/L,硫化物去除率达82.51%,取由固体单质硫出口 14分离出的硫颗粒,由重量法称得单质硫生成量为351mg/L。
[0057]实施例四:
[0058]将经过预处理后的含硫废水(S2质量浓度约为2000mg/L) 10L栗入废水槽3,再利用污水栗4将废水栗入管道混合射流器7中,同时利用计量栗2将酸液槽I中体积浓度为50 %的盐酸加入到栗出的废水中,利用管道混合射流器7进行充分混合,控制pH值为6。调节PH值后的废水进入管道混合射流器8,同时利用计量栗6将加药槽5中溶解为液体的氧化剂偏重亚硫酸钠按C(Na2S2O5)/C(S2) =2.25的投加比例加入到调节pH值后的废水中,利用混合液输送栗11将粉
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