公布日：2024.06.11
申请日：2022.12.08
分类号：C02F9/00(2023.01)I;B01D53/04(2006.01)I;C02F1/28(2023.01)N;C02F1/00(2023.01)N;C02F1/52(2023.01)N;C02F1/66(2023.01)N;C02F1/467(2023.01)N;
C02F101/20(2006.01)N
摘要
本发明具体涉及一种含汞污水深度处理装置，包括依次管路连接的电化学预处理单元、捕捉分离单元、电化学深度处理单元和深度吸附单元(6)，以及分别与电化学预处理单元、捕捉分离单元、电化学深度处理单元管路连接的尾气处理单元(9)；所述化学预处理单元、捕捉分离单元、电化学深度处理单元、深度吸附单元(6)和尾气处理单元(9)集成撬块。本发明的含汞污水深度处理装置将电化学预处理、捕捉分离、电化学深度处理和配位吸附功能集成为一体，具有处理流程短、占地面积小的特点，同时兼顾处理过程中产生的废气和废固处理，集成化程度高，操作简便，实现对含汞污水的深度处理。
权利要求书
1.一种含汞污水深度处理装置，其特征在于，包括：用于在经pH值调整的含汞污水中发生电解氧化还原反应将污水中的汞单质氧化成汞离子的电化学预处理单元；用于污水中的汞离子与汞捕捉剂反应生成螯合沉淀物，并将反应完全的含汞污水进行固液分离的捕捉分离单元；用于在经固液分离的含汞污水中发生电解氧化还原反应将污水中的汞单质氧化成汞离子的电化学深度处理单元；用于将污水中的汞离子靶向配位吸附在汞配位聚合物上的深度吸附单元(6)；用于活性炭吸附含汞废气的尾气处理单元(9)；所述化学预处理单元、捕捉分离单元、电化学深度处理单元、深度吸附单元(6)和尾气处理单元(9)集成撬块；所述电化学预处理单元、捕捉分离单元、电化学深度处理单元和深度吸附单元(6)依次管路连接，用于将含汞污水依次经过电化学预处理单元、捕捉分离单元、电化学深度处理单元和深度吸附单元处理；所述电化学预处理单元、捕捉分离单元和电化学深度处理单元分别与尾气处理单元(9)管路连接，用于将电化学预处理单元、捕捉分离单元和电化学深度处理单元产生的含汞废气送往尾气处理单元(9)处理。
2.根据权利要求1所述的含汞污水深度处理装置，其特征在于，所述电化学预处理单元包括：用于调整含汞污水pH值的pH调节槽(1)；用于在经pH调整的含汞污水中发生电解氧化还原反应将污水中的汞单质氧化成汞离子的第一电化学装置(14)；所述pH调节槽(1)管路连接第一电化学装置(14)，用于将pH调节槽(1)内经pH值调整的含汞污水输送至第一电化学装置(14)。
3.根据权利要求2所述的含汞污水深度处理装置，其特征在于，所述pH调节槽(1)内设有pH计(11)，用于测量pH调节槽(1)内含汞污水的pH值；所述pH调节槽(1)内还设有流量计(12)，用于测量pH调节槽(1)内经pH值调整的含汞污水输送至第一电化学装置(14)的流量；所述pH调节槽(1)内设有电导率仪(13)，用于测量pH调节槽(1)内含汞污水的电导率。
4.根据权利要求2所述的含汞污水深度处理装置，其特征在于，所述捕捉分离单元包括：用于污水中的汞离子与汞捕捉剂反应生成螯合沉淀物的捕捉器(3)；用于含汞污水中的固体和液体分离的固液分离装置(32)；所述固液分离装置(32)与捕捉器(3)管路连接，用于将捕捉器(3)内反应完全的含汞污水输送至固液分离装置(32)，以及将固液分离装置(32)内固液分离后的固体输送回捕捉器(3)的沉淀区；所述捕捉器(3)通过第一污水提升泵(2)与第一电化学装置(14)管路连接，用于将第一电化学装置(14)内反应完全的含汞污水输送至捕捉器(3)；所述固液分离装置(32)与pH调节槽(1)管路连接，用于将固液分离装置(32)内固液分离后的固体产生的滤液再次回到pH调节槽(1)内进行处理。
5.根据权利要求4所述的含汞污水深度处理装置，其特征在于，所述捕捉器(3)为多层级折流进出水反应箱；所述固液分离装置(32)为高效微米过滤装置。
6.根据权利要求4所述的含汞污水深度处理装置，其特征在于，所述捕捉分离单元还包括：与捕捉器(3)管路连接的加药单元(8)，用于定量向捕捉器(3)添加汞捕捉剂和汞捕捉助剂；用于对捕捉器(3)沉淀区内固液分离装置(32)输送回的固体进行减量处理的固废减量单元(7)；所述固废减量单元(7)与捕捉器(3)沉淀区管路连接，用于将捕捉器(3)沉淀区内固液分离装置(32)输送回的固体输送至固废减量单元(7)；所述固废减量单元(7)对捕捉器(3)沉淀区内固液分离装置(32)输送回的固体进行干化处理。
7.根据权利要求6所述的含汞污水深度处理装置，其特征在于，所述加药单元(8)包括捕捉剂加药单元(81)和捕捉助剂加药单元(82)；所述捕捉剂加药单元(81)和捕捉助剂加药单元(82)均与捕捉器(3)管路连接，分别用于定量向捕捉器(3)添加汞捕捉剂和汞捕捉助剂。
8.根据权利要求7所述的含汞污水深度处理装置，其特征在于，所述电化学深度处理单元包括：用于储存经固液分离的含汞污水的储存器(4)；用于在经固液分离的含汞污水中发生电解氧化还原反应将污水中的汞单质氧化成汞离子的第二电化学装置(41)；所述储存器(4)管路连接固液分离装置(32)，用于将固液分离装置(32)内经固液分离的含汞污水输送至储存器(4)；所述储存器(4)管路连接第二电化学装置(41)，用于将储存器(4)内经固液分离的含汞污水输送至第二电化学装置(41)。
9.根据权利要求8所述的含汞污水深度处理装置，其特征在于，所述pH调节槽(1)顶部管路连接尾气处理单元(9)，用于将pH调节槽(1)内的含汞气体输送至尾气处理单元(9)；所述固废减量单元(7)与尾气处理单元(9)管路连接，用于将固废减量单元(7)内的含汞气体输送至尾气处理单元(9)；所述捕捉器(3)与尾气处理单元(9)管路连接，用于将捕捉器(3)内的含汞气体输送至尾气处理单元(9)；所述储存器(4)顶部管路连接尾气处理单元(9)，用于将储存器(4)内的含汞气体输送至尾气处理单元(9)；所述尾气处理单元(9)，用于活性炭吸附pH调节槽(1)、固废减量单元(7)、捕捉器(3)和储存器(4)内产生的含汞气体。
10.根据权利要求9所述的含汞污水深度处理装置，其特征在于，所述pH调节槽(1)顶部设有第一真空破坏阀(15)，用于在连接pH调节槽(1)与第一电化学装置(14)的管路和/或连接pH调节槽(1)与尾气处理单元(9)的管路出现负压时，开启第一真空破坏阀(15)吸入空气破坏管路的真空度。
11.根据权利要求9所述的含汞污水深度处理装置，其特征在于，所述捕捉器(3)顶部设有第二真空破坏阀(31)，用于在连接第一电化学装置(14)与捕捉器(3)的管路、捕捉剂加药单元(81)与捕捉器(3)的管路、捕捉助剂加药单元(82)与捕捉器(3)的管路、固废减量单元(7)与捕捉器(3)的管路、尾气处理单元(9)与捕捉器(3)的管路和/或固液分离装置(32)与捕捉器(3)的管路出现负压时，开启第二真空破坏阀(31)吸入空气破坏管路的真空度。
12.根据权利要求9所述的含汞污水深度处理装置，其特征在于，所述固废减量单元(7)顶部设有第三真空破坏阀(71)，用于在连接固废减量单元(7)与捕捉器(3)的管路和/或固废减量单元(7)与尾气处理单元(9)的管路出现负压时，开启第三真空破坏阀(71)吸入空气破坏管路的真空度。
13.根据权利要求9所述的含汞污水深度处理装置，其特征在于，所述储存器(4)顶部设有第四真空破坏阀(42)，用于在连接储存器(4)与固液分离装置(32)的管路、储存器(4)与尾气处理单元(9)的管路和/或储存器(4)与第二电化学装置(41)的管路出现负压时，开启第四真空破坏阀(42)吸入空气破坏管路的真空度。
14.根据权利要求8所述的含汞污水深度处理装置，其特征在于，所述第二电化学装置(41)与深度吸附单元(6)通过第二污水提升泵(5)管路连接。15.根据权利要求14所述的含汞污水深度处理装置，其特征在于，所述深度吸附单元(6)包括依次串联的第一吸附单元(61)、第二吸附单元(62)和第三吸附单元(63)，以及吸附再生水箱(64)；所述第一吸附单元(61)、第二吸附单元(62)和第三吸附单元(63)内装填的填料为汞配位聚合物；所述第二电化学装置(41)与第一吸附单元(61)通过第二污水提升泵(5)管路连接，用于将第二电化学装置(41)内反应完全的含汞污水输送至第一吸附单元(61)；第二电化学装置(41)内反应完全的含汞污水依次经过第一吸附单元(61)、第二吸附单元(62)和第三吸附单元(63)，第一吸附单元(61)、第二吸附单元(62)和第三吸附单元(63)内的填料对污水中的汞离子进行靶向配位吸附，去除污水中含有的汞离子后，出水通过管路输送至吸附再生水箱(64)；吸附再生水箱(64)内装填的填料为汞配位聚合物，在出水中汞含量大于1ppb时，吸附再生水箱(64)内装填的填料对出水中的汞离子进行靶向配位吸附直至出水中汞含量小于等于1ppb。
16.根据权利要求8所述的含汞污水深度处理装置，其特征在于，所述第一电化学装置(14)和第二电化学装置(41)均包括反应槽，反应槽内的直流电源，以及与直流电源电路连接的阴极板和阳极板。
17.根据权利要求1-16任意一项所述的含汞污水深度处理装置，其特征在于，所述含汞污水深度处理装置还包括中控系统；所述化学预处理单元、捕捉分离单元、电化学深度处理单元、深度吸附单元和尾气处理单元均有独立的自控系统，具有互不干扰的运行环境；所述化学预处理单元、捕捉分离单元、电化学深度处理单元、深度吸附单元和尾气处理单元与中控系统通讯连接；中控系统控制各单元的启动和停止，实现含汞污水的集中控制。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种含汞污水深度处理装置，该装置将电化学预处理、捕捉分离、电化学深度处理和配位吸附功能集成为一体，具有处理流程短、占地面积小的特点，同时兼顾处理过程中产生的废气和废固处理，集成化程度高，操作简便，实现对含汞污水的深度处理。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种含汞污水深度处理装置，包括：用于在经pH值调整的含汞污水中发生电解氧化还原反应将污水中的汞单质氧化成汞离子的电化学预处理单元；用于污水中的汞离子与汞捕捉剂反应生成螯合沉淀物，并将反应完全的含汞污水进行固液分离的捕捉分离单元；用于在经固液分离的含汞污水中发生电解氧化还原反应将污水中的汞单质氧化成汞离子的电化学深度处理单元；用于将污水中的汞离子靶向配位吸附在汞配位聚合物上的深度吸附单元；用于活性炭吸附含汞废气的尾气处理单元；
所述化学预处理单元、捕捉分离单元、电化学深度处理单元、深度吸附单元和尾气处理单元集成撬块；所述电化学预处理单元、捕捉分离单元、电化学深度处理单元和深度吸附单元依次管路连接，用于将含汞污水依次经过电化学预处理单元、捕捉分离单元、电化学深度处理单元和深度吸附单元处理；
所述电化学预处理单元、捕捉分离单元和电化学深度处理单元分别与尾气处理单元管路连接，用于将电化学预处理单元、捕捉分离单元和电化学深度处理单元产生的含汞废气送往尾气处理单元处理。
进一步地，所述电化学预处理单元包括：用于调整含汞污水pH值的pH调节槽；用于在经pH调整的含汞污水中发生电解氧化还原反应将污水中的汞单质氧化成汞离子的第一电化学装置；所述pH调节槽管路连接第一电化学装置，用于将pH调节槽内经pH值调整的含汞污水输送至第一电化学装置。
进一步地，所述pH调节槽内设有pH计，用于测量pH调节槽内含汞污水的pH值；所述pH调节槽内还设有流量计，用于测量pH调节槽内经pH值调整的含汞污水输送至第一电化学装置的流量；所述pH调节槽内设有电导率仪，用于测量pH调节槽内含汞污水的电导率。
进一步地，所述捕捉分离单元包括：用于污水中的汞离子与汞捕捉剂反应生成螯合沉淀物的捕捉器；用于含汞污水中的固体和液体分离的固液分离装置；所述固液分离装置与捕捉器管路连接，用于将捕捉器内反应完全的含汞污水输送至固液分离装置，以及将固液分离装置内固液分离后的固体输送回捕捉器的沉淀区；所述捕捉器通过第一污水提升泵与第一电化学装置管路连接，用于将第一电化学装置内反应完全的含汞污水输送至捕捉器；固液分离装置内固液分离后的固体含水率低于wt％，所述固液分离装置与pH调节槽管路连接，用于将固液分离装置内固液分离后的固体产生的滤液再次回到pH调节槽内进行处理。
进一步地，所述捕捉器为多层级折流进出水反应箱；所述固液分离装置为高效微米过滤装置。
进一步地，所述捕捉分离单元还包括：与捕捉器管路连接的加药单元，用于定量向捕捉器添加汞捕捉剂和汞捕捉助剂；用于对捕捉器沉淀区内固液分离装置输送回的固体进行减量处理的固废减量单元；所述固废减量单元与捕捉器沉淀区管路连接，用于将捕捉器沉淀区内固液分离装置输送回的固体输送至固废减量单元；所述固废减量单元对捕捉器沉淀区内固液分离装置输送回的固体进行干化处理。
进一步地，所述加药单元包括捕捉剂加药单元和捕捉助剂加药单元；所述捕捉剂加药单元和捕捉助剂加药单元均与捕捉器管路连接，分别用于定量向捕捉器添加汞捕捉剂和汞捕捉助剂。
进一步地，所述电化学深度处理单元包括：用于储存经固液分离的含汞污水的储存器；用于在经固液分离的含汞污水中发生电解氧化还原反应将污水中的汞单质氧化成汞离子的第二电化学装置；所述储存器管路连接固液分离装置，用于将固液分离装置内经固液分离的含汞污水输送至储存器；所述储存器管路连接第二电化学装置，用于将储存器内经固液分离的含汞污水输送至第二电化学装置。
进一步地，所述第二电化学装置与深度吸附单元通过第二污水提升泵管路连接。
进一步地，所述深度吸附单元包括依次串联的第一吸附单元、第二吸附单元和第三吸附单元，以及吸附再生水箱；所述第一吸附单元、第二吸附单元和第三吸附单元内装填的填料为汞配位聚合物；
所述第二电化学装置与第一吸附单元通过第二污水提升泵管路连接，用于将第二电化学装置内反应完全的含汞污水输送至第一吸附单元；
第二电化学装置内反应完全的含汞污水依次经过第一吸附单元、第二吸附单元和第三吸附单元，第一吸附单元、第二吸附单元和第三吸附单元内的填料对污水中的汞离子进行靶向配位吸附，去除污水中含有的汞离子后，出水通过管路输送至吸附再生水箱；吸附再生水箱内装填的填料为汞配位聚合物，在出水中汞含量大于ppb时，吸附再生水箱内装填的填料对出水中的汞离子进行靶向配位吸附直至出水中汞含量小于等于ppb。
进一步地，所述pH调节槽顶部管路连接尾气处理单元，用于将pH调节槽内的含汞气体输送至尾气处理单元；
所述固废减量单元与尾气处理单元管路连接，用于将固废减量单元内的含汞气体输送至尾气处理单元；
所述捕捉器与尾气处理单元管路连接，用于将捕捉器内的含汞气体输送至尾气处理单元；
所述储存器顶部管路连接尾气处理单元，用于将储存器内的含汞气体输送至尾气处理单元；
所述尾气处理单元，用于活性炭吸附法吸附pH调节槽、固废减量单元、捕捉器和储存器内产生的含汞气体。
进一步地，所述pH调节槽顶部设有第一真空破坏阀，用于在连接pH调节槽与第一电化学装置的管路和/或连接pH调节槽与尾气处理单元的管路出现负压时，开启第一真空破坏阀吸入空气破坏管路的真空度，保护管路不被吸瘪。
进一步地，所述捕捉器顶部设有第二真空破坏阀，用于在连接第一电化学装置与捕捉器的管路、捕捉剂加药单元与捕捉器的管路、捕捉助剂加药单元与捕捉器的管路、固废减量单元与捕捉器的管路、尾气处理单元与捕捉器的管路和/或固液分离装置与捕捉器的管路出现负压时，开启第二真空破坏阀吸入空气破坏管路的真空度，保护管路不被吸瘪。
进一步地，所述固废减量单元顶部设有第三真空破坏阀，用于在连接固废减量单元与捕捉器的管路和/或固废减量单元与尾气处理单元的管路出现负压时，开启第三真空破坏阀吸入空气破坏管路的真空度，保护管路不被吸瘪。
进一步地，所述储存器顶部设有第四真空破坏阀，用于在连接储存器与固液分离装置的管路、储存器与尾气处理单元的管路和/或储存器与第二电化学装置的管路出现负压时，开启第四真空破坏阀吸入空气破坏管路的真空度，保护管路不被吸瘪。
进一步地，所述第一电化学装置和第二电化学装置均包括反应槽，反应槽内的直流电源，以及与直流电源电路连接的阴极板和阳极板。通过控制电流的方式进行电化学处理，增强脱汞效率。
进一步地，所述含汞污水深度处理装置还包括中控系统；所述化学预处理单元、捕捉分离单元、电化学深度处理单元、深度吸附单元和尾气处理单元均有独立的自控系统，具有互不干扰的运行环境；所述化学预处理单元、捕捉分离单元、电化学深度处理单元、深度吸附单元和尾气处理单元与中控系统通讯连接；中控系统控制各单元的启动和停止，实现含汞污水的集中控制。
本发明的有益技术效果：
本发明的含汞污水深度处理装置，采用撬块式设计，解决了传统组合工艺存在的处理流程长、设备占地大的缺陷，且其自动化程度高；与传统物理、化学处理工艺相比，含汞污水处理效率大大提高，且可对含汞污水进行深度处理，处理后的出水可直接外排或回用，处理后的出水中汞含量小于1ppb,远优于其它技术；采用活性炭对整个工艺过程中的尾气进行净化处理，解决了现有工艺处理过程中未考虑过程中气体处理的问题；对整个工艺过程中的废固进行减量处理，解决了现有工艺处理过程中未考虑过程中废固减容的问题。
（发明人：赵东海;曹兴文;廖小彬;李璐;李新;黄磊）
