申请日2016.12.23
公开(公告)日2017.05.31
IPC分类号C02F9/10; C02F11/12
摘要
本发明提供了一种SCR脱硝催化剂再生酸洗废水的处理系统和方法，所述系统包括用于接收原始酸洗废水的沉淀池、电渗析单元、酸液储罐、pH调节池、中间沉淀池、膜浓缩单元、蒸发结晶单元和污泥脱水单元;本发明还提供了利用上述处理系统处理SCR脱硝催化剂再生酸洗废水的方法;本发明根据废水的特征，设计了酸液回收利用环节，一方面增加了酸液的使用效率，另一方面减少了由于直接pH调节产生的大量无机盐，即蒸发结晶环节结晶盐的产生量，可满足该类SCR脱硝催化剂再生酸洗废水零排放的处理要求。
摘要附图
权利要求书
1.一种SCR脱硝催化剂再生酸洗废水的处理系统，其特征在于：所述系统包括用于接收原始酸洗废水的沉淀池(1)、电渗析单元(2)、酸液储罐(3)、pH调节池(4)、中间沉淀池(5)、膜浓缩单元(6)、蒸发结晶单元(7)和污泥脱水单元(8);
其中，所述沉淀池(1)与再生工艺中的酸洗池通过管道相连，管道上安装有可控阀门，沉淀池(1)顶部低于酸洗池底部;
所述沉淀池(1)、电渗析单元(2)、pH调节池(4)、中间沉淀池(5)、膜浓缩单元(6)、蒸发结晶单元(7)依次通过阀门控制的管道相连，管道中安装有水泵;
所述沉淀池(1)和中间沉淀池(5)底部通过阀门控制的管道与污泥脱水单元(8)相连;
所述电渗析单元(2)和酸液储罐(3)通过阀门控制的管道相连，管路中设置有隔膜计量泵和流量计。
2.根据权利要求1所述的处理系统，其特征在于：所述电渗析单元(2)由阳极室、阴极室、废液室、回收室、废液槽和回收槽组成，阳极室和阴极室分别位于槽体的两端，内部设置有铂电极;槽体中间的废液室和回收室由阴离子交换膜和单价阳离子交换膜分隔形成，单价阳离子交换膜不允许钒、钨、钙高价阳离子通过;废液室和回收室分别与废液槽和回收槽通过管路相连，管路中安装有水泵;所述电渗析单元(2)中的废液槽通过阀门控制的管道分别与沉淀池(1)和pH调节池(4)相连，管道上安装有隔膜计量水泵，隔膜计量泵出口安装有流量计;所述酸液储罐(3)与电渗析单元(2)中的回收槽通过阀门控制的管道相连，管道中安装隔膜计量泵，隔膜计量泵出口安装有流量计。
3.根据权利要求1所述的处理系统，其特征在于：所述pH调节池(4)中设置pH计、搅拌装置、氢氧化钠加药装置和混凝剂加药装置。
4.根据权利要求1所述的处理系统，其特征在于：所述蒸发结晶单元(7)为机械再压缩蒸发器。
5.根据权利要求1所述的处理系统，其特征在于：所述污泥脱水单元(8)采用了叠螺式污泥脱水机。
6.一种SCR脱硝催化剂再生酸洗废水的处理方法，其特征在于，所述方法是利用如权利要求1-5中任一项所述系统实现的，所述方法包括：
1)将SCR脱硝催化剂再生酸洗 废水排放至沉淀池(1)，得到澄清液和沉淀物;
2)将上述步骤1)中的澄清液输送至电渗析单元(2)中，调节电流密度和作用时间，回收到硫酸溶液，产生含有钒、钨等重金属元素的废液;
3)将上述步骤2)中回收到的硫酸溶液输送至酸液储罐(3)中，将产生的含有钒、钨重金属元素的废液输送至pH调节池(4)中;
4)将酸液储罐(3)中的硫酸溶液用于配制酸洗过程的清洗液;
5)通过pH调节池(4)中的氢氧化钠加药装置将废液的pH值调节至6-8，调节pH后根据需要加入混凝剂，反应过程中充分搅拌;
6)将上述步骤5)中处理后的废液输送至中间沉淀池(5)中，静置沉淀30分钟以上，得到澄清液和沉淀物;
7)将上述步骤6)中的澄清液输送至膜浓缩单元(6)，分离得到可回用的淡水和浓盐水;
8)将上述步骤7)中的浓盐水输送至蒸发结晶单元(7)，得到结晶盐和冷凝水;
9)将上述步骤1)和步骤6)产生的沉淀物输送至污泥脱水单元(8)，产生含水率80%的半干固体。
7.根据权利要求6所述的处理方法，其特征在于：电渗析单元(2)使用了单价阳离子交换膜，平均电流密度为0.05-0.07A·cm-1，电渗析时间控制在2-4小时，硫酸回收率大于80%。
8.根据权利要求6所述的处理方法，其特征在于：步骤5)中使用质量浓度40%的NaOH溶液，将废液的pH调节到6-8，步骤5)中加入的混凝剂为聚合氯化铝溶液，废液中的聚合氯化铝浓度控制在100-500mg/L，搅拌时间为10-15分钟，沉淀时间30-45分钟。
9.根据权利要求6所述的处理方法，其特征在于，所述步骤7)中膜浓缩单元的产水率为90%-95%，剩余5%-10%为浓盐水。
10.根据权利要求6所述的处理方法，其特征在于：所述步骤8)中蒸发结晶单元(7)的蒸汽采用电加热的方式产生，或通入锅炉蒸汽，产生的冷凝水回用于再生工艺。
说明书
一种SCR脱硝催化剂再生酸洗废水的处理系统和方法
技术领域
本发明属于工业废水处理技术领域，具体涉及一种SCR脱硝催化剂再生酸洗废水的处理系统和方法。
背景技术
随着《火电厂大气污染物排放标准》(GB13223‐2011)的全面执行，以选择性催化还原法(SCR)为主的脱硝技术在燃煤电厂中得到了广泛应用。由于其中催化剂使用寿命的限制，其活性会逐渐下降，当活性降低到一定程度后，需要及时进行更换。这部分失活的催化如果直接废弃，将会带来严重的二次污染问题，同时，更换新鲜催化剂，也会增加购买成本，影响电厂的运营效益。SCR脱硝催化剂再生技术可以延长催化剂的使用寿命，降低电厂的运行成本，减少废弃催化剂的处理处置成本以及可能带来的环境污染问题，因此，脱硝催化剂再生是当前行业发展的必然需求。近年来，脱硝催化剂再生企业正在各地逐渐建立。
SCR脱硝催化剂再生过程通常包括物理清灰、超声水洗、酸洗、活性负载等环节，由于涉及到用水工艺，因此，会产生大量的工业废水。废水中通常含有大量的悬浮物、钒、砷、钨等重金属元素，且pH较低，需要对废水进行处理。由于国家及地方对环保要求的提高，目前，SCR脱硝催化剂再生废水的处理通常采用膜浓缩‐蒸发结晶的零排放方案。
SCR脱硝催化剂再生过程中产生的废水种类及水量差异较大，其中，超声水洗阶段产生的废水水质较为简单，主要含有灰渣等悬浮物;活性负载阶段产生的废水水量较小;而酸洗废水的水量较大、pH低、含有钒、砷等重金属元素，是废水处理的关键。采用传统的碱液中和方法处理酸洗废水，一方面会产生含盐量较高的废液，增加后续膜浓缩‐蒸发结晶的负担和结晶盐的产生量，另外一方面会造成酸液的浪费。
发明内容
本发明的目的是提供一种SCR脱硝催化剂再生酸洗废水的处理系统和方法，结构简单，处理效果好，能够充分满足工业废水零排放的要求，可满足该类SCR脱硝催化剂再生酸洗废水的处理要求。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种SCR脱硝催化剂再生酸洗废水的处理系统，所述系统包括用于接收原始酸洗废水的沉淀池1、电渗析单元2、酸液储罐3、pH调节池4、中间沉淀池5、膜浓缩单元6、蒸发结晶单元7和污泥脱水单元8;
其中，所述沉淀池1与再生工艺中的酸洗池通过管道相连，管道上安装有可控阀门，沉淀池1顶部低于酸洗池底部，通过重力流实现酸洗废水由酸洗池排放至沉淀池;
所述沉淀池1、电渗析单元2、pH调节池4、中间沉淀池5、膜浓缩单元6、蒸发结晶单元7依次通过阀门控制的管道相连，管道中安装有水泵;
所述沉淀池1和中间沉淀池5底部通过阀门控制的管道与污泥脱水单元8相连;
所述电渗析单元2和酸液储罐3通过阀门控制的管道相连，管路中设置有隔膜计量泵和流量计;
所述电渗析单元2由阳极室、阴极室、废液室、回收室、废液槽和回收槽组成，阳极室和阴极室分别位于槽体的两端，内部设置有铂电极;槽体中间的废液室和回收室由阴离子交换膜和单价阳离子交换膜分隔形成，单价阳离子交换膜不允许钒、钨、钙高价阳离子通过;废液室和回收室分别与废液槽和回收槽通过管路相连，管路中安装有水泵;所述电渗析单元2中的废液槽通过阀门控制的管道分别与沉淀池1和pH调节池4相连，管道上安装有隔膜计量水泵，隔膜计量泵出口安装有流量计;所述酸液储罐3与电渗析单元2中的回收槽通过阀门控制的管道相连，管道中安装隔膜计量泵，隔膜计量泵出口安装有流量计。
所述pH调节池4中设置pH计、搅拌装置、氢氧化钠加药装置和混凝剂加药装置。
所述膜浓缩单元6包括砂滤、活性炭吸附、树脂交换、超滤和两级反渗透系统，以及纯水和浓水收集装置。
所述蒸发结晶单元7为机械再压缩蒸发器。
所述污泥脱水单元8采用了叠螺式污泥脱水机，通过阀门控制的管路与沉淀池1和中间沉淀池5的底部相连，管路中设置污泥输送泵。
一种SCR脱硝催化剂再生酸洗废水的处理方法，该方法是利用上述系统实现的，所述方法包括：
1)将SCR脱硝催化剂再生酸洗废水排放至沉淀池1，得到澄清液和沉淀物;
2)将上述步骤1)中的澄清液输送至电渗析单元2中，调节电流密度和作用时间，回收到硫酸溶液，产生含有钒、钨重金属元素的废液;
3)将上述步骤2)中回收到的硫酸溶液输送至酸液储罐3中，将产生的含有钒、钨重金属元素的废液输送至pH调节池4中;
4)将酸液储罐3中的硫酸溶液用于配制酸洗过程的清洗液;
5)通过pH调节池4中的氢氧化钠加药装置将废液的pH值调节至6‐8，调节pH后根据需要加入混凝剂，反应过程中充分搅拌;
6)将上述步骤5)中处理后的废液输送至中间沉淀池5中，静置沉淀30分钟以上，得到澄清液和沉淀物;
7)将上述步骤6)中的澄清液输送至膜浓缩单元6，分离得到可回用的淡水和浓盐水;
8)将上述步骤7)中的浓盐水输送至蒸发结晶单元7，得到结晶盐和冷凝水;
9)将上述步骤1)和步骤6)产生的沉淀物输送至污泥脱水单元8，产生含水率80%的半干固体;
所述电渗析单元2使用了单价阳离子交换膜，平均电流密度为0.05‐0.07A·cm‐1，电渗析时间控制在2‐4小时，硫酸回收率大于80%。
步骤5)中使用的为质量浓度40%的NaOH溶液，将废液的pH调节到6‐8，步骤5)中加入的混凝剂为聚合氯化铝溶液，废液中的聚合氯化铝浓度控制在100‐500mg/L，搅拌时间为10‐15分钟，沉淀时间30‐45分钟。
所述步骤7)中膜浓缩单元6的产水率为90%‐95%，剩余5%‐10%为浓盐水。
所述步骤8)中蒸发结晶单元7的蒸汽采用电加热的方式产生，或通入锅炉蒸汽，产生的冷凝水回用于再生工艺。
和现有技术相比较，本发明具备如下优点：
1)本发明的特点在于针对酸洗废水的水质特征，采用电渗析的方法回收利用部分酸液，重复用于酸洗环节，增加了酸液的使用效率，同时减少了碱液的使用量和由于直接pH调节产生的大量无机盐，有利于提高膜浓缩以及蒸发结晶环节的效率，减少蒸发结晶环节结晶盐量的产生量。
2)本发明针对水质特征设计工艺，结构简单，处理效果好，能够充分满足工业废水零排放的要求，可满足该类SCR脱硝催化剂再生酸洗废水的处理要求。