[发明专利]一种带气液分离与残液回用功能的二氧化氯发生器及其运行方法

说明书

本发明属于二氧化氯制备领域，具体为一种带气液分离与残液回用功能的二氧化氯发生器及其运行方法，发生器包括四联储液槽系统、二氧化氯发生系统、气液分离系统、残液回收系统和动力冷却水系统，各系统由管道依次连通组合为一体；残液回收系统包括冷却水浴柱、结晶物分离柱。二氧化氯发生系统从四联储液槽提取原料制备ClOsubgt;2/subgt;发生液，ClOsubgt;2/subgt;发生液进入气液分离系统后，实现ClOsubgt;2/subgt;、Clsubgt;2/subgt;与液相的分离，分离后的残液进入残液回收系统后被动力冷却水冷却，残液中过饱和的氯化钠副产物析出结晶并沉降排出，上清液回用。本发明采用冷却结晶分离技术，去除残液中过饱和的氯化钠，降低了残液回用过程中因氯化钠结晶堵塞管道而引起的设备故障。

技术领域

本发明涉及一种在水处理领域应用的二氧化氯制备装置与工艺方法，尤其是一种带气液分离与残液回用功能的二氧化氯发生器及利用该发生器制备二氧化氯的方法。

背景技术

二氧化氯具有很强的氧化能力和反应活性，在水处理领域被广泛用于水的消毒、脱色、除臭和预氧化处理。以氯酸钠(或亚氯酸钠)和盐酸为原料的化学法二氧化氯发生器由于结构简单、操作管理方便、运行成本低廉，因此成为国内水处理领域替代液氯消毒的主要设备之一而得到广泛应用。

以氯酸钠(或亚氯酸钠)和盐酸为原料的二氧化氯发生器的化学反应原理如下：

氯酸钠法：2NaClO₃+4HCl→2ClO₂+Cl₂+2NaCl+2H₂O            (1)

亚氯酸钠法：5NaClO₂+4HCl→4ClO₂+5NaCl+2H₂O                (2)

从反应式(1)和(2)可以看出，理论产物中除有效消毒成分ClO₂、Cl₂外，仅有的副产物NaCl是无害的，因此市场上该类二氧化氯发生器多采用将反应产生的含二氧化氯的气液混合物即发生液(亦即反应液)一并投加到水中的工艺，这是基于反应进行完全、无原料残留的前提下才可实现的发生液无害化使用的结果。实际上，由于受发生器工艺条件与效率的限制，发生液中不可避免会含有一定量未反应的氯酸钠(亚氯酸钠)和盐酸等物质，这些物质随反应液一同进入水中，极易造成饮用水中氯酸盐、亚氯酸盐超标和水的酸化，导致水体的二次污染。特别是在反应温度过低、进料比例失调、原料溶液的浓度配制不合理等条件设置不当以及二氧化氯投加量大的情况下，更容易造成上述问题的出现。以氯酸钠法二氧化氯发生器为例，工艺要求盐酸用量一般比理论值过量1～2倍，其发生液中必然含有大量剩余的盐酸，若将其直接投入水中，对水体pH的影响可想而知。

可见，对二氧化氯发生液进行气液分离，仅输出纯净的消毒成分，是保证水处理效果或饮用水消毒卫生安全性的一种有效途径。另一方面，若将气液分离后含有盐酸、氯酸钠(或亚氯酸钠)的残液直接按废液处理排放，不仅会增加处理成本，还会造成资源浪费，同时也可能造成二次污染。因此对发生器残液进行妥善处置，回用其中的有用的原料，仅排出氯化钠副产物，对二氧化氯制备过程废物的减量化排放、降低生产成本和保护使用环境均具有重要的意义。

目前，市场上出现不少基于负压曝气原理的气液分离装置，有独立设置的(可参见CN202415153U)，也有与发生器一体的(可参见CN201857295U)。这些产品普遍存在曝气装置设计过于简单、曝气量没有监控的缺陷，导致气液接触面积小、气液比不合理、实际分离效率低的问题；另外独立设置的气液分离装置还存在与发生器匹配的问题。也有个别采用气液分离与残液回用与发生器一体的装置(可参见CN202849054U)，但这种装置所设置的残液回用单元只是简单地将残液送回反应器，并未考虑副产物氯化钠的去除；长期运行随着氯化钠的累积达到过饱和后，极易形成结晶而堵塞管道，造成发生器故障，严重的还会发生设备爆炸的危险。

发明内容