申请日2017.09.26
公开(公告)日2018.01.16
IPC分类号C02F9/10; C02F103/18
摘要
本发明公开了一种脱硝催化剂再生废水回用于催化剂回收工艺的系统和方法，所述系统包括了混凝沉淀池、反渗透浓缩单元、浓盐水箱、硫酸钠电解单元、蒸发结晶单元;本发明还提供了利用上述系统处理脱硝催化剂再生废水及回收酸、碱的方法;本发明根据废水的特征，设计了回收利用酸液和碱液的环节，一方面减少了废水的产生量，另一方面，回收的酸液和碱液可以用于脱硝催化剂回收工艺，减少了药剂的使用量，实现了催化剂再生和回收利用过程的有效结合。
权利要求书
1.脱硝催化剂再生废水回用于催化剂回收工艺的处理系统，其特征在于：所述系统包括依次连接的混凝沉淀池1、膜浓缩单元2和浓盐水箱3，与浓盐水箱3连接的硫酸钠电解单元4和蒸发结晶单元5;
以上连接通过可控制的管道相连，管道上安装有可控阀门和液体输送泵;
浓盐水箱3和蒸发结晶单元5通过可控制的管道相连，管道上安装有可控阀门和液体输送泵;
所述混凝沉淀池1中设置有氢氧化钠加药装置、混凝剂加药装置、搅拌装置和pH监测装置;
所述膜浓缩单元2包括依次连接的活性炭吸附、树脂交换、超滤和两级反渗透系统以及产水收集装置;
所述硫酸钠电解单元4由酸室、盐室、碱室、酸罐、盐水罐、碱罐组成;酸室和酸罐、盐室和盐水罐、碱室和碱罐分别由管道相连，管道上安装有液体输送泵。
2.根据权利要求1所述的脱硝催化剂再生废水回用于催化剂回收工艺的处理系统，其特征在于：所述硫酸钠电解单元4的酸室内放置钛-铱电极作为阳极，碱室内放置钛电极作为阴极;酸室、盐室和碱室依次由阴离子交换膜和阳离子交换膜分隔形成。
3.根据权利要求1所述的脱硝催化剂再生废水回用于催化剂回收工艺的处理系统，其特征在于：所述混凝沉淀池1的底部设置有排泥口。
4.根据权利要求1所述的脱硝催化剂再生废水回用于催化剂回收工艺的处理系统，其特征在于：所述蒸发结晶单元5采用了机械再压缩蒸发器。
5.脱硝催化剂再生废水回用于催化剂回收工艺的处理方法，其特征在于，所述方法是利用权利要求1-4中任一项所述系统实现的，所述方法包括：
1)将脱硝催化剂再生酸洗废水排放至混凝沉淀池1，调节pH值至6-8后加入混凝剂后充分搅拌，沉淀澄清;
2)将上述步骤1)中的澄清液调节pH值至6-8，输送至膜浓缩单元2，分离得到浓盐水和能够回用的淡水;
3)将上述步骤2)中获得的浓盐水输送至浓盐水箱3中储存;
4)将上述步骤3)中储存的浓盐水送至硫酸钠电解单元4，通过电解获得浓度富集的氢氧化钠溶液和硫酸溶液;
5)将上述步骤4)中经电解处理后的浓盐水经pH调节至6-8后输送至蒸发结晶单元5，通过蒸汽换热得到结晶盐和冷凝水;
6)将上述步骤3)中储存的多余的浓盐水直接输送至蒸发结晶单元5，得到结晶盐和冷凝水。
6.根据权利要求5所述的处理方法，其特征在于：所述步骤1)中调节pH使用的是质量分数为30%-40%氢氧化钠溶液;所述步骤2)中调节pH使用的是质量分数为30%-40%氢氧化钠溶液;所述步骤5)中使用质量分数为30%-40%氢氧化钠溶液调节浓盐水的pH。
7.根据权利要求5所述的处理方法，其特征在于：所述步骤1)中混凝剂使用的是质量分数为10%聚合氯化铝溶液，废水中的聚合氯化铝浓度为100-500mg/L，搅拌反应时间为10-15分钟，沉淀时间30-45分钟。
8.根据权利要求5所述的处理方法，其特征在于：所述步骤2)中膜浓缩单元产生的浓盐水的含盐量控制在15-30%。
9.根据权利要求5所述的处理方法，其特征在于：步骤4)中的使用了阴离子交换膜和阳离子交换膜，酸罐中硫酸溶液初始浓度1-2mol/L，碱罐中氢氧化钠溶液初始浓度2-3mol/L，电流密度控制在1000-1800A/m2，电解时间6-12小时，电解后酸槽硫酸溶液浓度达到3-3.5mol/L，直接回用于催化剂回收工艺的酸浸过程或pH调节环节，碱槽氢氧化钠溶液浓度达到7-9mol/L，直接回用于催化剂回收工艺的碱浸过程或pH调节环节。
10.根据权利要求5所述的处理方法，其特征在于：所述步骤5)中，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催化剂再生或回收工艺。
说明书
脱硝催化剂再生废水回用于催化剂回收工艺的系统和方法
技术领域
本发明属于工业废水处理及回用技术领域，具体涉及脱硝催化剂再生废水回用于催化剂回收工艺的系统和方法。
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。目前，通常采用再生或回收利用的方式对催化剂进行处理。其中，催化剂再生过程主要包括物理清灰、超声水洗、酸洗、活性负载等环节，其中酸洗过程会产生大量的废水，其pH低、含有钒、砷等重金属元素，是废水处理的重要环节。通常采用传统的碱液中和方法处理酸洗废水，但同时会产生含盐量较高的废液，通过蒸发结晶产生固体盐，但是固体盐一般外运处置，造成了资源的浪费。催化剂的回收工艺通常采用酸浸或碱浸的方法进行处理，并进一步对浸出液中的钒、钨等有价金属进行回收。常用的酸浸液和碱浸液主要为硫酸和氢氧化钠溶液。例如：专利CN201610021878.2公开了一种废弃SCR脱硝催化剂的回收利用方法，采用强碱与催化剂进行混合反应;专利CN201610290164.1公开了一种废SCR催化剂的综合回收利用方法，采用了硫酸对催化剂进行浸提。
如何有效回收利用脱硝催化剂再生废水，同时实现脱硝催化剂再生和回收利用两个工艺的有效结合，是脱硝催化剂处理处置行业需要关注的问题。
发明内容
为了克服上述现有技术存在的问题，本发明的目的是提供一种脱硝催化剂再生废水回用于催化剂回收工艺的系统和方法，实现了再生废水的循环利用，减少了废水和结晶盐的产生量，也实现了催化剂再生和回收工艺的有效衔接。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
脱硝催化剂再生废水回用于催化剂回收工艺的处理系统，所述系统包括依次连接的混凝沉淀池1、膜浓缩单元2和浓盐水箱3，与浓盐水箱3连接的硫酸钠电解单元4和蒸发结晶单元5;以上连接通过可控制的管道相连，管道上安装有可控阀门和液体输送泵;
所述浓盐水箱3和蒸发结晶单元5通过可控制的管道相连，管道上安装有可控阀门和液体输送泵;
所述混凝沉淀池1中设置有氢氧化钠加药装置、混凝剂加药装置、搅拌装置和pH监测装置;
所述混凝沉淀池1的底部设置有排泥口;
所述膜浓缩单元2包括依次连接的活性炭吸附、树脂交换、超滤和两级反渗透系统以及产水收集装置;
所述硫酸钠电解单元4由酸室、盐室、碱室、酸罐、盐水罐、碱罐组成;酸室和酸罐、盐室和盐水罐、碱室和碱罐分别由管道相连，管道上安装有液体输送泵。
所述硫酸钠电解单元4的酸室内放置钛‐铱电极作为阳极，碱室内放置钛电极作为阴极;酸室、盐室和碱室依次由阴离子交换膜和阳离子交换膜分隔形成。
所述蒸发结晶单元5采用了机械再压缩蒸发器。
本发明还提供了一种脱硝催化剂再生废水回用于催化剂回收工艺的方法，包括：
1)将脱硝催化剂再生酸洗废水排放至混凝沉淀池1，调节pH值至6‐8后加入混凝剂后充分搅拌，沉淀澄清;
2)将上述步骤1)中的澄清液调节pH值至6‐8后，输送至膜浓缩单元2，分离得到浓盐水和能够回用的淡水;
3)将上述步骤2)中获得的浓盐水输送至浓盐水箱3中储存;
4)将上述步骤3)中储存的浓盐水输送至硫酸钠电解单元4，通过电解获得浓度富集的氢氧化钠溶液和硫酸溶液;
5)将上述步骤4)中经电解处理后的浓盐水经pH调节至6‐8后输送至蒸发结晶单元5，通过蒸汽换热得到结晶盐和冷凝水;
6)将上述步骤3)中储存的多余的浓盐水直接输送至蒸发结晶单元5，得到结晶盐和冷凝水。
所述步骤1)中调节pH使用的是质量分数为30%‐40%氢氧化钠溶液。
所述步骤1)中混凝剂使用的是质量分数为10%聚合氯化铝溶液，废水中的聚合氯化铝浓度为100‐500mg/L，搅拌反应时间为10‐15分钟，沉淀时间30‐45分钟。
所述步骤2)中调节pH使用的是质量分数为30%‐40%氢氧化钠溶液。
所述步骤2)中膜浓缩单元产生的浓盐水的含盐量控制在15‐30%。
所述步骤4)中的电解使用了阴离子交换膜和阳离子交换膜。
所述步骤4)中酸罐中硫酸溶液初始浓度1‐2mol/L，碱罐中氢氧化钠溶液初始浓度2‐3mol/L，恒电流电解，电流密度控制在1000‐1800A/m2，电解时间6‐12小时。
所述步骤4)中电解后，酸槽中富集的硫酸溶液浓度达到3‐3.5mol/L，直接回用于催化剂回收工艺的酸浸过程或pH调节环节，碱槽中富集的氢氧化钠溶液浓度达到7‐9mol/L，直接回用于催化剂回收工艺的碱浸过程或pH调节环节。
所述步骤5)中使用质量分数为30%‐40%氢氧化钠溶液调节浓盐水的pH。
所述步骤5)中，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催化剂再生或回收工艺。
本发明的特点在于针对再生酸洗废水的水质特征、催化剂再生和回收利用工艺的特点，采用电解的方法从废水中回收部分酸液和碱液，可直接用于催化剂回收工艺中的酸浸和碱浸环节，或者用于废水pH调节，实现了再生废水的循环利用，减少了废水和结晶盐的产生量，也实现了催化剂再生和回收工艺的有效衔接。