申请日2014.12.05
公开(公告)日2015.04.22
IPC分类号C02F1/467; C02F1/463
摘要
本发明介绍了一种烟气脱硝催化剂再生工艺废水的电化学处理方法，包含以下步骤：将烟气脱硝催化剂再生工艺废水通入电化学反应装置，所述电化学反应装置采用铁电极，通过往电化学反应装置添加双氧水，使烟气脱硝催化剂再生工艺废水进行电絮凝-Fenton氧化耦合反应，反应结束后进行沉淀，沉淀所得的污泥外排，沉淀所得上清液即为处理后的烟气脱硝催化剂再生工艺废水。本发明的优点在于：利用废水中自带的TiO2电催化氧化-Fenton耦合作用，对有机污染物的矿化效率大大提高;设备自动化程度高，产泥量小，占地面积小;处理效果稳定，处理后的水质符合《污水综合排放标准》和《钒工业污染物排放标准》有关要求，出水可回用或直接排放。
摘要附图
权利要求书
1.一种烟气脱硝催化剂再生工艺废水的电化学处理方法，其特征在于， 包括如下步骤：将烟气脱硝催化剂再生工艺废水通入电化学反应装置，所述电 化学反应装置采用铁电极，通过往电化学反应装置添加双氧水，使烟气脱硝催 化剂再生工艺废水进行电絮凝-Fenton氧化耦合反应，反应结束后进行沉淀，沉 淀所得的污泥外排，沉淀所得上清液即为处理后的烟气脱硝催化剂再生工艺废 水。
2.根据权利要求1所述的一种烟气脱硝催化剂再生工艺废水的电化学处 理方法，其特征在于：所述烟气脱硝催化剂再生工艺废水为以二氧化钛为载体 的烟气脱硝催化剂的再生工艺过程中产生的废水。
3.根据权利要求1所述的一种烟气脱硝催化剂再生工艺废水的电化学处 理方法，其特征在于：所述电化学反应装置采用铁电极板，铁电极板的连接方 式采用双极式连接。
4.根据权利要求1所述的一种烟气脱硝催化剂再生工艺废水的电化学处 理方法，其特征在于：所述电化学反应装置采用可编程控制的高压高频脉冲电 源，外加300～500V脉冲直流电压，极板间距1～10cm。
5.根据权利要求1所述的一种烟气脱硝催化剂再生工艺废水的电化学处 理方法，其特征在于：所述电絮凝-Fenton氧化耦合反应的反应条件为：pH=4～9， 水温5～35℃，反应时间2～50min。
6.根据权利要求1所述的一种烟气脱硝催化剂再生工艺废水的电化学处 理方法，其特征在于：所述电化学反应装置以0.5～10L/h的速率向内投加0.5～ 30wt.%双氧水。
7.根据权利要求1所述的一种烟气脱硝催化剂再生工艺废水的电化学处 理方法，其特征在于：沉淀所得的污泥外排至污泥处理系统进行脱水处理，经 脱水处理后的泥渣回收处理，上层澄清液收集处理或回流至电化学反应装置进 行处理。
说明书
一种烟气脱硝催化剂再生工艺废水的电化学处理方法
技术领域
本发明属于工业废水处理技术领域，具体涉及一种烟气脱硝催化剂再生工 艺废水的电化学处理方法。
背景技术
选择性催化还原(SCR)工艺是世界上应用最多、最为成熟有效的一种烟气 脱硝技术，脱硝催化剂是SCR技术的核心。脱硝催化剂的使用寿命(即失活) 一般为三年，国家鼓励对失活脱硝催化剂进行再生，可提高或者恢复失活催化 剂的活性，使其能够循环利用。失活烟气脱硝催化剂除了二氧化钛、五氧化二 钒、三氧化钨外，还含有铬、铍、砷和汞等重金属，失活催化剂再生处置不当 会造成对环境的二次污染。
目前，废烟气脱硝催化剂再生工艺主要包括吹灰、高压水冲洗、超声水洗、 酸洗、活性植入和高温焙烧等过程，再生过程中会产生大量含有重金属的废水。 根据环境保护部2014年08月19日发布的《废烟气脱硝催化剂危险废物经营许 可证审查指南》的要求，废烟气脱硝催化剂再生过程中产生的清洗废水尽可能 回用，如需排放，废水经处理后总钒、总铅、总汞、总砷、总镉、总铬、六价 铬等应符合《钒工业污染物排放标准》(GB26452)的有关要求，总铍应符合《污 水综合排放标准》(GB8978)有关要求。
烟气脱硝催化剂再生工艺废水的主要特点：1、悬浮物含量高。因催化剂孔 道中堵塞大量烟气飞灰，所以导致废水中固体悬浮物含量高;2、废水中V、As、 Cr等重金属离子超标;3、COD高，脱硝催化剂再生过程使用的清洗剂中含有 渗透剂、缓蚀剂等有机物，导致废水COD超标;4、废水总氮超标;5、废水pH 值呈酸性。
迄今为止，还没有关于烟气脱硝催化剂再生工艺废水处理的专利和论文报 道。针对这类废水，常规方法是采用高级氧化-化学沉淀-絮凝法，即加入大量的 氧化剂、沉淀剂和絮凝剂使水体中有机物氧化并使重金属和悬浮物絮凝沉淀， 最后固液分离，废水达标排放。该方法操作简单，易于实现工业化。但该方法 存在沉淀剂和絮凝剂容易过量，泥渣量偏大、处理成本高且占地面积大等缺点。 因此，如何高效方便地去除脱硝催化剂再生工艺废水中的污染物是目前要研究 解决的关键问题。
发明内容
为了克服现有技术的缺点与不足，本发明的目的在于提供一种烟气脱硝催 化剂再生工艺废水的电化学处理方法。
本发明的目的通过下述技术方案实现：
一种烟气脱硝催化剂再生工艺废水的电化学处理方法，包括如下步骤：将 烟气脱硝催化剂再生工艺废水通入电化学反应装置，所述电化学反应装置采用 铁电极，通过往电化学反应装置添加双氧水，使烟气脱硝催化剂再生工艺废水 进行电絮凝-Fenton氧化耦合反应，反应结束后进行沉淀，沉淀所得的污泥外排， 沉淀所得上清液即为处理后的烟气脱硝催化剂再生工艺废水。
在上述烟气脱硝催化剂再生工艺废水的电化学处理方法中：所述烟气脱硝 催化剂再生工艺废水为以二氧化钛(TiO2)为载体的烟气脱硝催化剂的再生工艺 过程中产生的废水;
优选的，所述电化学反应装置采用铁电极板，铁电极板的连接方式采用双 极式连接;所述电化学反应装置采用可编程控制的高压高频脉冲电源，外加 300～500V脉冲直流电压，极板间距1～10cm;
优选的，所述电絮凝-Fenton氧化耦合反应的反应条件为：pH=4～9，水温 5～35℃，反应时间2～50min;
优选的，所述电化学反应装置以0.5～10L/h的速率向内投加0.5～30wt.%双 氧水。电化学反应装置的阳极产生的Fe2+与投加的双氧水形成Fenton试剂，利用 烟气脱硝催化剂再生工艺废水中带有的TiO2作催化剂，发生催化氧化作用将废 水中的有机物矿化;同时，电化学溶解出来的Fe2+发生水解、聚合或配合形成多 种形态的聚合物或配合物和Fe(OH)3，利用其吸附架桥和网捕卷扫等作用，可将 废水中的污染物质吸附共沉，使悬浮物絮团快速沉降从而达到澄清水质的效果。
优选的，沉淀所得的污泥外排至污泥处理系统进行脱水处理，经脱水处理 后的泥渣回收处理，上层澄清液收集处理或回流至电化学反应装置进行处理。
上述烟气脱硝催化剂再生工艺废水的电化学处理方法，可以配合常规的污 水一级处理方法、生化处理方法以及深度处理方法进行使用。当烟气脱硝催化 剂再生工艺废水含粗颗粒物、固体杂质较多，可将烟气脱硝催化剂再生工艺废 水先经过粗格栅池、细格栅池或初沉池进行物理处理以去除固体污染物，再进 入电化学反应装置进行处理;当对出水要求标准较高时，可在烟气脱硝催化剂 再生工艺废水处理系统的后端设置深度处理工艺，具体包括活性炭过滤池或反 渗透膜过滤池，以充分净化水质。
本发明的原理：
本发明所述烟气脱硝催化剂再生工艺废水的电化学处理方法的技术原理示 意如图1所示，具体为：采用借助外加电压作用产生电化学反应，将电能转化为 化学能，实现废水的污染物的电絮凝沉淀和电催化氧化耦合处理，进而达到氧 化、吸附、凝聚、共沉淀等作用。即，在电场的作用下可溶性阳极如铁铝等， 通以直流电后，阳极失去电子，形成金属阳离子Fe2+进入水体，与溶液中的OH-结合生成高活性的絮凝基团，其吸附能力极强，絮凝效果优于普通化学絮凝剂， 利用其吸附架桥和网捕卷扫等作用，可将废水中的重金属、SS、总氮等污染物 质吸附共沉而将其去除;同时，利用废水中带有催化剂TiO2在电场作用下的催化 氧化作用，并结合H2O2和Fe2+发生电催化氧化-Fenton耦合作用，将废水中的有机 物矿化，达到降低废水化学需氧量(COD)的目的。
阳极反应如反应式1所示：
反应式1：Fe→Fe2++2e;
阴极反应如反应式2所示：
反应式2：2H2O2+2e→H2+2OH-。
本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：
(1)本发明所述烟气脱硝催化剂再生工艺废水的电化学处理方法巧妙利用 废水中自带的TiO2作为催化剂，在电化学处理反应装置中电催化氧化-Fenton耦 合作用，对有机污染物的矿化效率大大提高。
(2)本发明所述烟气脱硝催化剂再生工艺废水的电化学处理方法的投资建 设成本与传统的加药处理工艺基本相当，但运行成本仅为传统加药处理工艺的1 /3。
(3)本发明所述烟气脱硝催化剂再生工艺废水的电化学处理方法产生的污 泥量比传统的加药处理工艺产生的污泥量少40%，从而大大降低了污泥的处置 费。
(4)本发明所述烟气脱硝催化剂再生工艺废水的电化学处理方法中的电絮 凝作用使水中的微小颗粒聚合成较大絮团，形成的絮团比投加絮凝剂形成的絮 团更大、更密实，从而利于沉降截留从水中分离。
(5)本发明所述烟气脱硝催化剂再生工艺废水的电化学处理方法工艺简 单，可采用自动化设备，操作简单，不用加药，产泥量小，不会产生二次污染， 占地面积小，可以有效去除水中各种污染物;且处理效果稳定，处理后的水质 符合《污水综合排放标准》(GB8978-1996)和《钒工业污染物排放标准》(GB26452) 有关要求，出水可回用或直接排放。