一種基于微納米氣泡破氰的裝置和方法與流程

本發(fā)明屬于環(huán)保廢水處理領(lǐng)域，涉及一種含氰廢水的處理裝置及方法，特別是涉及一種基于微納米氣泡破氰的裝置和方法。
背景技術(shù)：
：黃金工業(yè)及電鍍工業(yè)由于用到氰化物體系，因而不可避免的會(huì)產(chǎn)生大量氰化物廢水，由于氰化物是毒性很大，外排時(shí)必須滿足國(guó)家規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)。因此氰化物的去除成為氰化廢水的處理重點(diǎn)及難點(diǎn)。對(duì)于高濃度氰化廢水一般先采用氰化物回收，對(duì)于低濃度廢水一般采用破氰的辦法進(jìn)行處理。傳統(tǒng)的破氰方法以化學(xué)氧化法、生物氧化法及自然降解法。其中前兩種方法應(yīng)用最為廣泛，如堿氯法、臭氧法、生物活性炭法等。專利CN105776765A公開(kāi)了一種含氰廢水處理方法，其采用生化處理方法進(jìn)行破氰。CN104261624A公開(kāi)了一種黃金氰化企業(yè)含氰廢水處理方法，其是由電化學(xué)處理、化學(xué)氧化處理、混凝沉淀處理和生物活性炭處理四個(gè)步驟組成處理含氰廢水。專利CN104030477A公開(kāi)了一種含氰廢水處理方法，其采用兩步法處理氰化物，第一步先將廢水中劇毒的絡(luò)合氰根離子氧化成低毒的氰酸根離子；然后再向第一步的溶液中加所述氧化劑，使氰酸根離子氧化成N2從廢水中溢出。專利CN102718338A公開(kāi)了一種含氰廢水處理系統(tǒng)及含氰廢水處理方法，其主要通過(guò)用氣液混合裝置將臭氧溶解到含氰廢水中進(jìn)行破氰處理。然而，現(xiàn)有破氰方法具有能耗高、破氰不徹底、工藝流程復(fù)雜等問(wèn)題，如何提供一種新的工藝流程短、操作簡(jiǎn)單、破氰效率高的破氰裝置及方法，成為本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的一個(gè)重要技術(shù)問(wèn)題。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種基于微納米氣泡破氰的裝置和方法，用于解決現(xiàn)有破氰工藝能耗高、破氰不徹底、工藝流程復(fù)雜等問(wèn)題。為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種基于微納米氣泡破氰的裝置，所述基于微納米氣泡破氰的裝置包括堿液加料系統(tǒng)、反應(yīng)槽及微納氣泡產(chǎn)生裝置；其中，所述反應(yīng)槽包括含氰廢水加料口、堿液加料口、排液口及回液口；所述堿液加料系統(tǒng)連接于所述反應(yīng)槽，用于通過(guò)所述堿液加料口向所述反應(yīng)槽內(nèi)添加堿液以調(diào)節(jié)反應(yīng)槽內(nèi)溶液的pH值；所述微納氣泡產(chǎn)生裝置連接于所述排液口與回液口之間，用于將所述反應(yīng)槽排出的含氰廢水與氣體混合以產(chǎn)生微納米氣泡，再輸送回所述反應(yīng)槽。可選地，所述反應(yīng)槽設(shè)有pH計(jì)，用于測(cè)量反應(yīng)槽內(nèi)溶液的pH值。可選地，所述堿液加料系統(tǒng)包括堿液儲(chǔ)料槽及加料泵；所述加料泵連接于所述堿液儲(chǔ)料槽與所述反應(yīng)槽之間，用于將所述堿液儲(chǔ)料槽中的堿液泵入所述反應(yīng)槽。可選地，所述堿液儲(chǔ)料槽與所述加料泵之間設(shè)有第一閥門；所述加料泵與所述堿液加料口之間設(shè)有第二閥門?？蛇x地，所述微納米氣泡產(chǎn)生裝置包括氣液混合泵及與所述氣液混合泵相連的空氣進(jìn)氣管，用于將含氰廢水與空氣混合后輸送回所述反應(yīng)槽。可選地，所述排液口與所述氣液混合泵之間設(shè)有第三閥門；所述氣液混合泵與所述回液口之間設(shè)有第四閥門?？蛇x地，所述空氣進(jìn)氣管還連接有臭氧發(fā)生裝置?？蛇x地，所述微納米氣泡產(chǎn)生裝置包括加壓溶氣裝置?？蛇x地，所述微納米氣泡的直徑為10nm-100μm。本發(fā)明還提供一種基于微納米氣泡破氰的方法，包括如下步驟：S1：在反應(yīng)槽內(nèi)加入含氰廢水，并將含氰廢水的pH值調(diào)節(jié)至預(yù)設(shè)范圍內(nèi)；S2：利用微納米氣泡產(chǎn)生裝置將所述反應(yīng)槽排出的含氰廢水與氣體混合以產(chǎn)生微納米氣泡，再輸送回所述反應(yīng)槽；S3：當(dāng)所述反應(yīng)槽內(nèi)溶液pH值低于預(yù)設(shè)值時(shí)，通過(guò)堿液加料系統(tǒng)往所述反應(yīng)槽內(nèi)加入堿液，使溶液pH值維持在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)?？蛇x地，還包括在反應(yīng)槽內(nèi)加入破氰催化劑的步驟?？蛇x地，所述破氰催化劑包括Fenton試劑?？蛇x地，所述微納米氣泡產(chǎn)生裝置包括氣液混合泵或加壓溶氣裝置。可選地，所述氣體包括空氣、臭氧中的一種或多種。可選地，所述微納米氣泡產(chǎn)生裝置產(chǎn)生微納米氣泡時(shí)的氣液混合比為1:10-1:50，微納米氣泡的直徑為10nm-100μm?？蛇x地，于所述步驟S2中，所述反應(yīng)槽中溶液的溫度范圍是25-80℃。可選地，于所述步驟S1及S3中，所述預(yù)設(shè)范圍是9-11?？蛇x地，所述堿液包括氫氧化鈉或氫氧化鉀溶液。如上所述，本發(fā)明的基于微納米氣泡破氰的裝置和方法，具有以下有益效果：本發(fā)明采用對(duì)環(huán)境無(wú)毒性的微納米氣泡作為氧化劑來(lái)源進(jìn)行破氰處理。微納米氣泡是指氣泡發(fā)生時(shí)產(chǎn)生直徑在數(shù)十納米(nm)到數(shù)十微米(μm)的微小氣泡。該氣泡具有超大比表面積，且上升速度慢，因此其溶解能力大大增加。微納米氣泡的溶解能力比一般氣泡增加20萬(wàn)倍。相對(duì)于普通曝氣，微納米氣泡可提高空氣或者臭氧在水中的溶解性，從而提高臭氧的利用率接近100％。氣泡破裂瞬間，由于氣液界面消失的劇烈變化，界面上集聚的高濃度離子將積蓄的化學(xué)能瞬間釋放出來(lái)，可激發(fā)產(chǎn)生大量具有強(qiáng)氧化能力的羥基自由基，從而大大提高破氰效率。而且由于其氣泡極小，大大增加了反應(yīng)的傳質(zhì)效率。采用本發(fā)明的破氰裝置及方法可使氰化廢水達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)排放，即氰化物含量小于1.0mg/L。并且本發(fā)明具有工藝簡(jiǎn)單、環(huán)保、無(wú)二次污染、氧化劑利用效率高，運(yùn)行成本低的優(yōu)點(diǎn)。附圖說(shuō)明圖1顯示為本發(fā)明的基于微納米氣泡破氰的裝置在實(shí)施例一中的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2顯示為本發(fā)明的基于微納米氣泡破氰的裝置在實(shí)施例二中的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3顯示為本發(fā)明的基于微納米氣泡破氰的方法的工藝流程圖。元件標(biāo)號(hào)說(shuō)明1堿液儲(chǔ)料槽2加料泵3反應(yīng)槽4氣液混合泵5空氣進(jìn)氣管6pH計(jì)7含氰廢水加料口8臭氧發(fā)生器S1～S3步驟具體實(shí)施方式以下通過(guò)特定的具體實(shí)例說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說(shuō)明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)與功效。本發(fā)明還可以通過(guò)另外不同的具體實(shí)施方式加以實(shí)施或應(yīng)用，本說(shuō)明書中的各項(xiàng)細(xì)節(jié)也可以基于不同觀點(diǎn)與應(yīng)用，在沒(méi)有背離本發(fā)明的精神下進(jìn)行各種修飾或改變。請(qǐng)參閱圖1至圖3。需要說(shuō)明的是，本實(shí)施例中所提供的圖示僅以示意方式說(shuō)明本發(fā)明的基本構(gòu)想，遂圖式中僅顯示與本發(fā)明中有關(guān)的組件而非按照實(shí)際實(shí)施時(shí)的組件數(shù)目、形狀及尺寸繪制，其實(shí)際實(shí)施時(shí)各組件的型態(tài)、數(shù)量及比例可為一種隨意的改變，且其組件布局型態(tài)也可能更為復(fù)雜。實(shí)施例一本發(fā)明提供一種基于微納米氣泡破氰的裝置，請(qǐng)參閱圖1，顯示為該裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，包括堿液加料系統(tǒng)、反應(yīng)槽3及微納氣泡產(chǎn)生裝置。具體的，所述反應(yīng)槽3包括含氰廢水加料口7、堿液加料口、排液口及回液口。所述堿液加料系統(tǒng)連接于所述反應(yīng)槽3，用于通過(guò)所述堿液加料口向所述反應(yīng)槽3內(nèi)添加堿液以調(diào)節(jié)反應(yīng)槽3內(nèi)溶液的pH值。所述微納氣泡產(chǎn)生裝置連接于所述排液口與回液口之間，用于將所述反應(yīng)槽3排出的含氰廢水與氣體混合以產(chǎn)生微納米氣泡，再輸送回所述反應(yīng)槽3。作為示例，所述反應(yīng)槽3設(shè)有pH計(jì)6，用于測(cè)量反應(yīng)槽3內(nèi)溶液的pH值。作為示例，所述堿液加料系統(tǒng)包括堿液儲(chǔ)料槽1及加料泵2；所述加料泵2連接于所述堿液儲(chǔ)料槽1與所述反應(yīng)槽3之間，用于將所述堿液儲(chǔ)料槽1中的堿液泵入所述反應(yīng)槽3。其中，所述堿液儲(chǔ)料槽1與所述加料泵2之間設(shè)有第一閥門；所述加料泵2與所述堿液加料口之間設(shè)有第二閥門。微納米氣泡是指氣泡發(fā)生時(shí)產(chǎn)生直徑在數(shù)十納米(nm)到數(shù)十微米(μm)的微小氣泡。該氣泡具有超大比表面積，且上升速度慢，因此其溶解能力大大增加。微納米氣泡的溶解能力比一般氣泡增加20萬(wàn)倍。相對(duì)于普通曝氣，微納米氣泡可提高空氣或者臭氧在水中的溶解性，從而提高臭氧的利用率接近100％。氣泡破裂瞬間，由于氣液界面消失的劇烈變化，界面上集聚的高濃度離子將積蓄的化學(xué)能瞬間釋放出來(lái)，可激發(fā)產(chǎn)生大量具有強(qiáng)氧化能力的羥基自由基，從而大大提高破氰效率。而且由于其氣泡極小，大大增加了反應(yīng)的傳質(zhì)效率。本發(fā)明中，優(yōu)選產(chǎn)生直徑為10nm-100μm的微納米氣泡。作為示例，所述微納米氣泡產(chǎn)生裝置包括氣液混合泵4及與所述氣液混合泵4相連的空氣進(jìn)氣管5，用于將含氰廢水與空氣混合后輸送回所述反應(yīng)槽3。其中，所述排液口與所述氣液混合泵4之間設(shè)有第三閥門；所述氣液混合泵4與所述回液口之間設(shè)有第四閥門。氣液混合泵的吸入口可以利用負(fù)壓作用吸入氣體，所以無(wú)需采用空氣壓縮機(jī)和大氣噴射器。高速旋轉(zhuǎn)的泵葉輪將液體與氣體混合攪拌，所以無(wú)需攪拌器和混合器。由于泵內(nèi)的加壓混合，氣體與液體充分溶解，溶解效率可達(dá)80～100％。所以無(wú)需大型加壓溶氣罐或昂貴的反應(yīng)塔即可制取高度溶解液。一臺(tái)氣液混合泵即可進(jìn)行氣液吸引、混合、溶解并直接將高度溶解液送至使用點(diǎn)。因此，使用氣液混合泵可以提高溶氣液制取效率、簡(jiǎn)化制取裝置、節(jié)省場(chǎng)地、節(jié)省運(yùn)行成本及維護(hù)費(fèi)用。在另一實(shí)施例中，所述微納米氣泡發(fā)生裝置也可采用加壓溶氣裝置，其將液體用水泵加壓到3-4kg/cm2并送入溶氣罐，在罐內(nèi)使空氣充分溶于液體中，然后在氣浮池中經(jīng)釋放器突然減到常壓，這時(shí)溶解于液體中的過(guò)飽和空氣形成微納米氣泡。本發(fā)明的基于微納米氣泡破氰的裝置采用對(duì)環(huán)境無(wú)毒性的微納米氣泡作為氧化劑來(lái)源進(jìn)行破氰處理，反應(yīng)的傳質(zhì)效率高，氧化劑利用效率高，運(yùn)行成本低，可以大大提高含氰廢水的破氰效率，并且環(huán)保、無(wú)二次污染。實(shí)施例二本實(shí)施例與實(shí)施例一采用基本相同的技術(shù)方案，不同之處在于，本實(shí)施例中，所述空氣進(jìn)氣管還連接有臭氧發(fā)生裝置。請(qǐng)參閱圖2，顯示為本實(shí)施例中所述基于微納米氣泡破氰的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，其中，所述空氣進(jìn)氣管5還連接有臭氧發(fā)生裝置8，所述微納米氣泡發(fā)生裝置將所述反應(yīng)槽3排出的含氰廢水與空氣、臭氧氣體中的至少一種混合以產(chǎn)生微納米氣泡，再輸送回所述反應(yīng)槽3。相對(duì)于實(shí)施例一，本申請(qǐng)加入臭氧發(fā)生裝置更有利于提高破氰效率。實(shí)施例三本發(fā)明還提供一種基于微納米氣泡破氰的方法，請(qǐng)參閱圖3，顯示為該方法的工藝流程圖，包括如下步驟：首先執(zhí)行步驟S1：在反應(yīng)槽內(nèi)加入含氰廢水，并將含氰廢水的pH值調(diào)節(jié)至預(yù)設(shè)范圍內(nèi)。具體的，所述含氰廢水可以是黃金工業(yè)及電鍍工業(yè)產(chǎn)生的氰化物廢水，例如包含氰根CN-和硫氰根SCN-的廢水。具體的，可通過(guò)堿液加料系統(tǒng)往所述反應(yīng)槽內(nèi)添加堿液，將含氰廢水的pH值調(diào)節(jié)到合適范圍。作為示例，將含氰廢水的pH值調(diào)節(jié)到9-11，優(yōu)選為9.6-10，并且將所述反應(yīng)槽中溶液的溫度維持在25-80℃，優(yōu)選為40-70℃，以利于后續(xù)反應(yīng)的進(jìn)行。然后執(zhí)行步驟S2：利用微納米氣泡產(chǎn)生裝置將所述反應(yīng)槽排出的含氰廢水與氣體混合以產(chǎn)生微納米氣泡，再輸送回所述反應(yīng)槽。具體的，所述反應(yīng)槽與微納米氣泡產(chǎn)生裝置構(gòu)成一個(gè)閉路循環(huán)系統(tǒng)。所述微納米氣泡產(chǎn)生裝置將空氣、臭氧中的一種或多種與所述反應(yīng)槽排出的含氰廢水混合，可以產(chǎn)生直徑為10nm-100μm的微小氣泡。該氣泡具有超大比表面積，且上升速度慢，因此其溶解能力大大增加。微納米氣泡的溶解能力比一般氣泡增加20萬(wàn)倍。相對(duì)于普通曝氣，微納米氣泡可提高空氣或者臭氧在水中的溶解性，從而提高臭氧的利用率接近100％。氣泡破裂瞬間，由于氣液界面消失的劇烈變化，界面上集聚的高濃度離子將積蓄的化學(xué)能瞬間釋放出來(lái)，可激發(fā)產(chǎn)生大量具有強(qiáng)氧化能力的羥基自由基，從而大大提高破氰效率。而且由于其氣泡極小，大大增加了反應(yīng)的傳質(zhì)效率。本實(shí)施例中，所述微納米氣泡產(chǎn)生裝置包括氣液混合泵或加壓溶氣裝置，氣液混合比為1:10-1:50，優(yōu)選為1:10-1:20。進(jìn)一步的，還包括在反應(yīng)槽內(nèi)加入破氰催化劑的步驟。作為示例，所述破氰催化劑包括Fenton試劑。其中，過(guò)氧化氫與亞鐵離子的結(jié)合即為Fenton試劑，其中Fe2+離子主要是作為同質(zhì)催化劑，而H2O2則起氧化作用。Fenton試劑具有極強(qiáng)的氧化能力，可通過(guò)硫酸亞鐵與雙氧水配置。本實(shí)施例中，雙氧水含量?jī)?yōu)選為0.1-1wt.％，F(xiàn)e2+離子優(yōu)選為5-10mg/L。當(dāng)所述反應(yīng)槽內(nèi)溶液pH值低于預(yù)設(shè)值時(shí)，執(zhí)行步驟S3：通過(guò)堿液加料系統(tǒng)往所述反應(yīng)槽內(nèi)加入堿液，使溶液pH值維持在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)。本發(fā)明的基于微納米氣泡破氰的方法可使氰化廢水達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)排放，即氰化物含量小于1.0mg/L，并且具有工藝簡(jiǎn)單、環(huán)保、無(wú)二次污染、氧化劑利用效率高，運(yùn)行成本低的優(yōu)點(diǎn)。實(shí)施例四自配含氰廢水A，其主要成分為氰化鈉和硫氰化鈉，濃度分別為100mg/L，配制8L廢水于反應(yīng)槽內(nèi)，在堿液儲(chǔ)料槽內(nèi)配置質(zhì)量濃度為20％氫氧化鈉溶液，通過(guò)加料泵打入反應(yīng)槽，將反應(yīng)槽內(nèi)含氰廢水的pH調(diào)節(jié)至9.6-10，開(kāi)氣液混合泵(或者加壓溶氣裝置)，臭氧發(fā)生器，保證液氣比10：1，壓力維持0.3MPa。1h內(nèi)CN-、SCN-濃度變化見(jiàn)表1。表1使用臭氧微納米氣泡破氰CN-和SCN-在pH＝10時(shí)的濃度變化時(shí)間/min015304560CN-/mg/L47.727.52.6NDNDSCN-/mg/L70.135.73.51.2NDND：notdetected(未檢出)可見(jiàn)，使用臭氧微納米氣泡破氰，在60分鐘內(nèi)即可將含氰廢水處理至達(dá)到國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)施例五黃金工業(yè)生產(chǎn)廢水B，含CN-80.2mg/L，SCN-44.5mg/L，Cu2+15mg/L，配制8L廢水于反應(yīng)槽內(nèi)，在堿液儲(chǔ)料槽內(nèi)配置質(zhì)量濃度為20％氫氧化鈉溶液，通過(guò)加料泵打入反應(yīng)槽，將反應(yīng)槽內(nèi)含氰廢水的pH調(diào)節(jié)至10，開(kāi)氣液混合泵泵，空氣進(jìn)氣管，保證液氣比10：1，壓力維持0.3MPa。CN-、SCN-濃度變化見(jiàn)表2。表2使用空氣微納米氣泡破氰CN-和SCN-在pH＝10時(shí)的濃度變化時(shí)間/min0153045607590CN-/mg/L80.262.446.832.313.91.2NDSCN-/mg/L44.530.117.413.47.83.1ND可見(jiàn)，使用空氣微納米氣泡破氰，在90分鐘內(nèi)即可將含氰廢水處理至達(dá)到國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)施例六黃金工業(yè)生產(chǎn)廢水B，含CN-80.2mg/L，SCN-44.5mg/L，Cu2+15mg/L，配制8L廢水于反應(yīng)槽內(nèi)，在堿液儲(chǔ)料槽內(nèi)配置質(zhì)量濃度為20％氫氧化鈉溶液，通過(guò)加料泵打入反應(yīng)槽，將反應(yīng)槽內(nèi)含氰廢水的pH調(diào)節(jié)至10。開(kāi)氣液混合泵，空氣進(jìn)氣管，添加30％雙氧水、Fe2+，控制其終濃度分別為0.2wt.％和10mg/L，保證液氣比1:1，壓力維持0.3MPa。CN-、SCN-濃度變化見(jiàn)表3.表3使用空氣微納米氣泡和Fenton試劑破氰CN-和SCN-在pH＝10時(shí)的濃度變化時(shí)間/min0153045CN-/mg/L80.238.71.4NDSCN-/mg/L44.519.80.9ND可見(jiàn)，使用空氣微納米氣泡和Fenton試劑破氰，在45分鐘內(nèi)即可將含氰廢水處理至達(dá)到國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)。綜上所述，本發(fā)明的基于微納米氣泡破氰的裝置和方法采用對(duì)環(huán)境無(wú)毒性的微納米氣泡作為氧化劑來(lái)源進(jìn)行破氰處理。微納米氣泡是指氣泡發(fā)生時(shí)產(chǎn)生直徑在數(shù)十納米(nm)到數(shù)十微米(μm)的微小氣泡。該氣泡具有超大比表面積，且上升速度慢，因此其溶解能力大大增加。微納米氣泡的溶解能力比一般氣泡增加20萬(wàn)倍。相對(duì)于普通曝氣，微納米氣泡可提高空氣或者臭氧在水中的溶解性，從而提高臭氧的利用率接近100％。氣泡破裂瞬間，由于氣液界面消失的劇烈變化，界面上集聚的高濃度離子將積蓄的化學(xué)能瞬間釋放出來(lái)，可激發(fā)產(chǎn)生大量具有強(qiáng)氧化能力的羥基自由基，從而大大提高破氰效率。而且由于其氣泡極小，大大增加了反應(yīng)的傳質(zhì)效率。采用本發(fā)明的破氰裝置及方法可使氰化廢水達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)排放，即氰化物含量小于1.0mg/L。并且本發(fā)明具有工藝簡(jiǎn)單、環(huán)保、無(wú)二次污染、氧化劑利用效率高，運(yùn)行成本低的優(yōu)點(diǎn)。所以，本發(fā)明有效克服了現(xiàn)有技術(shù)中的種種缺點(diǎn)而具高度產(chǎn)業(yè)利用價(jià)值。上述實(shí)施例僅例示性說(shuō)明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何熟悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行修飾或改變。因此，舉凡所屬
技術(shù)領(lǐng)域：
中具有通常知識(shí)者在未脫離本發(fā)明所揭示的精神與技術(shù)思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應(yīng)由本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3