[發(fā)明專利]一種帶氣液分離與殘液回用功能的二氧化氯發(fā)生器及其運(yùn)行方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811000650.0
• 申請日: 2018-08-30
• 公開（公告）號: CN108892105B
• 公開（公告）日: 2023-09-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李新杰;季亮;于文敦;唐淑娟
• 申請（專利權(quán)）人: 南京理工大學(xué)
• 主分類號: C01B11/02
• 分類號: C01B11/02;C01D3/04;B01D19/00;C02F1/76;C02F1/50
• 代理公司: 南京理工大學(xué)專利中心 32203
• 代理人: 鄒偉紅

本發(fā)明屬于二氧化氯制備領(lǐng)域，具體為一種帶氣液分離與殘液回用功能的二氧化氯發(fā)生器及其運(yùn)行方法，發(fā)生器包括四聯(lián)儲液槽系統(tǒng)、二氧化氯發(fā)生系統(tǒng)、氣液分離系統(tǒng)、殘液回收系統(tǒng)和動力冷卻水系統(tǒng)，各系統(tǒng)由管道依次連通組合為一體；殘液回收系統(tǒng)包括冷卻水浴柱、結(jié)晶物分離柱。二氧化氯發(fā)生系統(tǒng)從四聯(lián)儲液槽提取原料制備ClOsubgt;2/subgt;發(fā)生液，ClOsubgt;2/subgt;發(fā)生液進(jìn)入氣液分離系統(tǒng)后，實現(xiàn)ClOsubgt;2/subgt;、Clsubgt;2/subgt;與液相的分離，分離后的殘液進(jìn)入殘液回收系統(tǒng)后被動力冷卻水冷卻，殘液中過飽和的氯化鈉副產(chǎn)物析出結(jié)晶并沉降排出，上清液回用。本發(fā)明采用冷卻結(jié)晶分離技術(shù)，去除殘液中過飽和的氯化鈉，降低了殘液回用過程中因氯化鈉結(jié)晶堵塞管道而引起的設(shè)備故障。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種在水處理領(lǐng)域應(yīng)用的二氧化氯制備裝置與工藝方法，尤其是一種帶氣液分離與殘液回用功能的二氧化氯發(fā)生器及利用該發(fā)生器制備二氧化氯的方法。

背景技術(shù)

二氧化氯具有很強(qiáng)的氧化能力和反應(yīng)活性，在水處理領(lǐng)域被廣泛用于水的消毒、脫色、除臭和預(yù)氧化處理。以氯酸鈉(或亞氯酸鈉)和鹽酸為原料的化學(xué)法二氧化氯發(fā)生器由于結(jié)構(gòu)簡單、操作管理方便、運(yùn)行成本低廉，因此成為國內(nèi)水處理領(lǐng)域替代液氯消毒的主要設(shè)備之一而得到廣泛應(yīng)用。

以氯酸鈉(或亞氯酸鈉)和鹽酸為原料的二氧化氯發(fā)生器的化學(xué)反應(yīng)原理如下：

氯酸鈉法：2NaClO₃+4HCl→2ClO₂+Cl₂+2NaCl+2H₂O????????????(1)

亞氯酸鈉法：5NaClO₂+4HCl→4ClO₂+5NaCl+2H₂O????????????????(2)

從反應(yīng)式(1)和(2)可以看出，理論產(chǎn)物中除有效消毒成分ClO₂、Cl₂外，僅有的副產(chǎn)物NaCl是無害的，因此市場上該類二氧化氯發(fā)生器多采用將反應(yīng)產(chǎn)生的含二氧化氯的氣液混合物即發(fā)生液(亦即反應(yīng)液)一并投加到水中的工藝，這是基于反應(yīng)進(jìn)行完全、無原料殘留的前提下才可實現(xiàn)的發(fā)生液無害化使用的結(jié)果。實際上，由于受發(fā)生器工藝條件與效率的限制，發(fā)生液中不可避免會含有一定量未反應(yīng)的氯酸鈉(亞氯酸鈉)和鹽酸等物質(zhì)，這些物質(zhì)隨反應(yīng)液一同進(jìn)入水中，極易造成飲用水中氯酸鹽、亞氯酸鹽超標(biāo)和水的酸化，導(dǎo)致水體的二次污染。特別是在反應(yīng)溫度過低、進(jìn)料比例失調(diào)、原料溶液的濃度配制不合理等條件設(shè)置不當(dāng)以及二氧化氯投加量大的情況下，更容易造成上述問題的出現(xiàn)。以氯酸鈉法二氧化氯發(fā)生器為例，工藝要求鹽酸用量一般比理論值過量1～2倍，其發(fā)生液中必然含有大量剩余的鹽酸，若將其直接投入水中，對水體pH的影響可想而知。

可見，對二氧化氯發(fā)生液進(jìn)行氣液分離，僅輸出純凈的消毒成分，是保證水處理效果或飲用水消毒衛(wèi)生安全性的一種有效途徑。另一方面，若將氣液分離后含有鹽酸、氯酸鈉(或亞氯酸鈉)的殘液直接按廢液處理排放，不僅會增加處理成本，還會造成資源浪費，同時也可能造成二次污染。因此對發(fā)生器殘液進(jìn)行妥善處置，回用其中的有用的原料，僅排出氯化鈉副產(chǎn)物，對二氧化氯制備過程廢物的減量化排放、降低生產(chǎn)成本和保護(hù)使用環(huán)境均具有重要的意義。

目前，市場上出現(xiàn)不少基于負(fù)壓曝氣原理的氣液分離裝置，有獨立設(shè)置的(可參見CN202415153U)，也有與發(fā)生器一體的(可參見CN201857295U)。這些產(chǎn)品普遍存在曝氣裝置設(shè)計過于簡單、曝氣量沒有監(jiān)控的缺陷，導(dǎo)致氣液接觸面積小、氣液比不合理、實際分離效率低的問題；另外獨立設(shè)置的氣液分離裝置還存在與發(fā)生器匹配的問題。也有個別采用氣液分離與殘液回用與發(fā)生器一體的裝置(可參見CN202849054U)，但這種裝置所設(shè)置的殘液回用單元只是簡單地將殘液送回反應(yīng)器，并未考慮副產(chǎn)物氯化鈉的去除；長期運(yùn)行隨著氯化鈉的累積達(dá)到過飽和后，極易形成結(jié)晶而堵塞管道，造成發(fā)生器故障，嚴(yán)重的還會發(fā)生設(shè)備爆炸的危險。

發(fā)明內(nèi)容