申请日2018.03.14
公开(公告)日2018.08.07
IPC分类号B01D53/75; B01D53/64; B01D53/56; B01D53/50; B01D53/86; B01D53/90; C02F9/06; C02F101/12; C02F103/18
摘要
本发明公开了一种高氯脱硫废水的零排放处理及促进烟气同时脱汞脱硝的方法及系统。首先使脱硫废水与部分烟气进行逆回流浓缩，对废水进行预处理后将其泵入至电解系统阴极室，得到含高浓度氯离子的碱性浆液;碱性浆液回流至预处理混凝沉淀池中，高浓度氯离子透过阴离子交换膜进入阳极室，阳极室电解生成氯气和氧气，氯气、氧气、阳极电解液与空气混合后进入前置SCO系统参与Hg0和部分NO的氧化。该方法将高氯脱硫废水处理以及烟气脱硝脱汞进行异位耦合，既达到了脱硫废水零排放的目的，又能通过同步氧化解决Hg0污染的问题同时提高烟气中NO2含量，促进快速SCR的脱硝反应，实现烟气同时脱硝脱汞。
权利要求书
1.一种电解处理高氯脱硫废水并耦合脱硝脱汞的方法，其特征在于：
(1)在SCR系统的注氨单元前设置前置SCO系统，对燃煤锅炉烟气中的Hg0和部分NO进行氧化;氧化后的烟气依次进入SCR系统脱硝、进入除尘器中除尘;
(2)除尘后的烟气分流进入并联设置的湿法烟气脱硫系统和脱硫废水烟气浓缩塔，由湿法烟气脱硫系统排出的废水进入脱硫废水烟气浓缩塔顶部进行喷淋，与脱硫废水烟气浓缩塔中的烟气逆流接触，得到高氯脱硫废水和低温烟气;
(3)低温烟气在引风机作用下进入湿法烟气脱硫系统脱除SO2，然后排入大气;高氯脱硫废水进入预处理混凝沉淀池进行中和、混凝、沉淀;
(4)步骤(3)处理后的高氯脱硫废水进入阴极室进行电解，得到含高浓度氯离子的碱性浆液;碱性浆液回流至预处理混凝沉淀池中，高浓度氯离子透过阴离子交换膜进入阳极室，阳极室电解生成氯气和氧气，氯气、氧气、阳极电解液与空气混合后进入前置SCO系统参与Hg0和NO的氧化。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的前置SCO系统中填充活性氧化铝填料或与工业SCR过程相同的催化剂。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(2)中的高氯脱硫废水 中氯离子的含量不低于30000mg/L。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的阳极为旋转钌钛网状电极。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的阴极室采用耗氧阴极，底部通过鼓风的方式进行曝气。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述的阴极为三维PAN基多孔碳毡阴极。
7.一种电解处理高氯脱硫废水并耦合脱硝脱汞系统，其特征在于：包括通过烟道依次连接的前置SCO系统、SCR系统、除尘器、并联设置的湿法烟气脱硫系统和脱硫废水烟气浓缩塔;脱硫废水烟气浓缩塔底部连接烟道并设有废水管道，顶部连接湿法烟气脱硫系统的废水管并设有用于烟气流入湿法烟气脱硫系统的回流烟道;脱硫废水烟气浓缩塔底部的废水管道依次连接预处理混凝沉淀池和电解系统，电解系统包括阳极室和阴极室，阳极室和阴极室之间设有阴离子交换膜，阳极室通过管道依次连接气液混合罐和前置SCO系统，阴极室通过管道依次连接阴极电解液回流系统和预处理混凝沉淀池。
8.根据权利要求7所述的电解处理高氯脱硫废水并耦合脱硝脱汞系统，其特征在于：前置SCO系统中填充活性氧化铝填料或与工业SCR过程相同的催化剂。
9.根据权利要求7所述的电解处理高氯脱硫废水并耦合脱硝脱汞系统，其特征在于：阳极室中设有不锈钢搅拌装置或使用旋转钌钛网状电极，阴极采用三维PAN基多孔碳毡阴极。
10.根据权利要求7所述的电解处理高氯脱硫废水并耦合脱硝脱汞系统，其特征在于：阴极室底部设有鼓风装置。
说明书
一种电解处理高氯脱硫废水并耦合脱硝脱汞的系统及方法
技术领域
本发明属于脱硫废水处理领域，具体涉及一种高氯脱硫废水的零排放处理及促进烟气同时脱汞脱硝的方法及系统。
背景技术
燃煤锅炉湿法烟气脱硫系统(WFGD)在脱硫过程中排放脱硫废水，该废水中含有大量悬浮物、石膏组分、二氧化硅和重金属，排出的这部分废水就是脱硫废水。脱硫废水中悬浮物的质量浓度为9000～12700mg/L，一般含汞、铅、镍、锌、镉、铬等重金属以及砷、氟等非金属污染物的脱硫废水属弱酸性(pH为4～6)，同时含有大量的氯离子(浓度8000～20000mg/L);另一方面，为了保证脱硫系统的运行稳定性，需控制浆液中氯离子的浓度低于20000mg/L，使得含氯脱硫废水不可能在脱硫体系中无限次回用。为了维持脱硫装置浆液循环系统物质的平衡，防止烟气中的可溶部分即氯浓度超过规定值以及保证石膏质量，必须从系统中排放一定量的废水。
目前，国内外针对燃煤锅炉脱硫废水的处理方式有以下几种：1)中和处理。通过中和、絮凝、沉淀、氧化等方式处理后通过压滤机、烘干等方式去除水分作为固废填埋;2)通过电除尘器与换热器间的烟道蒸发;3)单独采用废水处理系统处理后达标排放;4)电渗析、正渗透、反渗透等膜技术处理脱硫废水;5)采用多效蒸发、膜分馏、流化床、膜分离法、离子交换和电絮凝等技术处理高氯脱硫废水。然而，这些方法都有诸多的弊端及局限性，如中和后沉淀固体填埋技术仍不能有效解决氯离子的问题，还需要额外添加石灰石等又造成了资源的浪费;电渗析、反渗透等无法解决氯离子含量过高以及频繁的膜堵塞问题，高温蒸发结晶技术对设备要求高、能耗大。
随着社会发展以及环境重视程度的提高，燃煤烟气汞污染问题成为大气环境问题中突出的部分，我国《火电厂大气污染物排放标准》(GB 13223-2011)中规定汞及其化合物的烟气排放阈值为0.03mg/m3。在燃煤烟气汞污染物在烟道中有三种存在形式，颗粒态的Hgp、Hg2+，这两种占比仅为6～30%左右，容易被裹挟在飞灰中被除尘器捕集或者在脱硫塔中得到净化，而元素态的Hg0具有较高的蒸气压而难溶于水，无法将其有效净化，该部分Hg0在烟道气中占比达到70～94%，Hg0在烟道气体中的脱除成为烟气脱汞的极为重要部分。目前，烟气中的Hg0的处理技术包括活性炭及改性活性炭、贵金属催化剂、过渡金属氧化物等。因为其物理吸附和化学吸附相结合的作用，改性活性炭具有较好的汞去除效果，包括S、卤素、金属氧化物修饰等。但是这类改性活性炭使用成本较高，而且会影响飞灰的品质，增加其处置难度。贵金属催化剂对Hg0也具有较好的氧化脱除效果，但燃煤烟气成分复杂，且我国燃煤多为低氯煤，造成其活性的降低，其成本不言而喻。其它各类方法目前也都处于研究阶段，各自都存在一定的适用范围及优缺点。
快速SCR反应(Fast SCR Reaction)在本世纪初就已经被提出，即在SCR单元上游设置催化氧化型催化剂使得烟气中的NO 50%转化为NO2来达到SCR过程NO与NO2大约为1:1的高效脱硝反应(2NO+O2→2NO2，2NH3+NO+NO2→2N2+3H2O)。燃煤烟气中的NO含量在90%以上，因此通过空速调节等方式控制SCR入口处50%的NO转化为NO2将极大地促进SCR效率的提升，从而可以减少SCR催化剂的使用量来降低成本。
发明内容
本发明针对现有技术的缺陷，并结合工程实际，提供了一种电解法处理高氯脱硫废水并用于耦合烟气同时脱汞脱硝的大气污染控制技术，实现资源综合利用。
本发明提供的技术方案具体如下：
一种电解处理高氯脱硫废水并耦合脱硝脱汞的方法：
(1)在SCR系统的注氨单元前设置前置SCO系统，对燃煤锅炉烟气中的Hg0和部分NO进行氧化;氧化后的烟气依次进入SCR系统脱硝、进入除尘器中除尘;
(2)除尘后的烟气分流进入并联设置的湿法烟气脱硫系统和脱硫废水烟气浓缩塔，由湿法烟气脱硫系统排出的废水进入脱硫废水烟气浓缩塔顶部进行喷淋，与脱硫废水烟气浓缩塔中的烟气逆流接触，得到高氯脱硫废水和低温烟气;
(3)低温烟气在引风机作用下进入湿法烟气脱硫系统脱除SO2，然后排入大气;高氯脱硫废水进入预处理混凝沉淀池进行中和、混凝、沉淀;
(4)步骤(3)处理后的高氯脱硫废水进入阴极室进行电解，得到含高浓度氯离子的碱性浆液;碱性浆液回流至预处理混凝沉淀池中，高浓度氯离子透过阴离子交换膜进入阳极室，阳极室电解生成氯气和氧气，氯气、氧气、阳极电解液与空气混合后进入前置SCO系统参与Hg0和部分NO的氧化。
所述的前置SCO系统中填充活性氧化铝填料或与工业SCR过程相同的催化剂。
步骤(2)中的高氯脱硫废水中氯离子的含量不低于30000mg/L。
所述的阳极为旋转钌钛网状电极。
所述的阴极室采用耗氧阴极，底部通过鼓风的方式进行曝气。
所述的阴极为三维PAN基多孔碳毡阴极。
一种电解处理高氯脱硫废水并耦合脱硝脱汞系统，包括通过烟道依次连接的前置SCO系统、SCR系统、除尘器、并联设置的湿法烟气脱硫系统和脱硫废水烟气浓缩塔;脱硫废水烟气浓缩塔底部连接烟道并设有废水管道，顶部连接湿法烟气脱硫系统的废水管并设有用于烟气流入湿法烟气脱硫系统的回流烟道;脱硫废水烟气浓缩塔底部的废水管道依次连接预处理混凝沉淀池和电解系统，电解系统包括阳极室和阴极室，阳极室和阴极室之间设有阴离子交换膜，阳极室通过管道依次连接气液混合罐和前置SCO系统，阴极室通过管道依次连接阴极电解液回流系统和预处理混凝沉淀池。
前置SCO系统中填充活性氧化铝填料或与工业SCR过程相同的催化剂。
阳极室中设有不锈钢搅拌装置或使用旋转钌钛网状电极，阴极采用三维PAN基多孔碳毡阴极。
阴极室底部设有鼓风装置。