公布日：2023.08.15
申请日：2023.06.29
分类号：B01D53/78(2006.01)I;B01D53/96(2006.01)I;B01D53/60(2006.01)I;B01D53/64(2006.01)I;B01D53/68(2006.01)I;C02F1/70(2023.01)I;C02F1/72(2023.01)I;C02F3/
00(2023.01)I;C02F103/18(2006.01)N
摘要
本发明涉及一种利用催化铁处理污泥焚烧烟气吸收液的循环利用工艺，包括以下步骤：(1)将污泥焚烧烟气输入吸收塔，并与吸收液在吸收塔内充分混合反应，烟气净化后排放，吸收液变成酸性废水进入下一步处理；(2)酸性废水进入催化铁反应器，在催化铁反应器内发生氧化还原反应；(3)催化铁反应器出水直接作为吸收液返回吸收塔回用，或者进入后续生化处理后排放。与现有技术相比，本发明可有效去除污泥焚烧后烟气中的污染物和重金属，提高后续污水生化处理的能力，并且恢复吸收液的吸收能力使其可以循环利用，从而节省大量水资源。
权利要求书
1.一种利用催化铁处理污泥焚烧烟气吸收液的循环利用工艺，其特征在于，包括以下步骤：(1)将污泥焚烧烟气输入吸收塔，并与吸收液在吸收塔内充分混合反应，烟气净化后排放，吸收液变成酸性废水进入下一步处理；(2)酸性废水进入催化铁反应器，在催化铁反应器内发生氧化还原反应；(3)催化铁反应器出水直接作为吸收液返回吸收塔回用，或者进入后续生化处理后排放。
2.根据权利要求1所述的一种利用催化铁处理污泥焚烧烟气吸收液的循环利用工艺，其特征在于，步骤(1)中污泥焚烧烟气从吸收塔底部输入，吸收液从顶部向下喷淋，液气比为1:(5～100)，反应时间为10-20min。
3.根据权利要求2所述的一种利用催化铁处理污泥焚烧烟气吸收液的循环利用工艺，其特征在于，所述的液气比为1：(8～12)。
4.根据权利要求1所述的一种利用催化铁处理污泥焚烧烟气吸收液的循环利用工艺，其特征在于，所述的吸收液为城镇生活污水处理厂生化出水，其pH值为7～8。
5.根据权利要求1所述的一种利用催化铁处理污泥焚烧烟气吸收液的循环利用工艺，其特征在于，所述的催化铁反应器采用固定床的形式，其中催化铁堆积密度为100～350kg/m3，孔隙率90～99％，反应时间为3～5h。
6.根据权利要求5所述的一种利用催化铁处理污泥焚烧烟气吸收液的循环利用工艺，其特征在于，所述的催化铁由铁刨花和铜刨花组成，铁铜质量比为90～120:1。
7.根据权利要求5或6所述的一种利用催化铁处理污泥焚烧烟气吸收液的循环利用工艺，其特征在于，所述的催化铁经过稀盐酸活化后装填在催化铁反应器中。
8.根据权利要求7所述的一种利用催化铁处理污泥焚烧烟气吸收液的循环利用工艺，其特征在于，所述的稀盐酸活化是指10wt％稀盐酸浸泡24h，除去表面的铁锈，并用自来水反复冲洗以洗去表面的盐酸。
9.根据权利要求5所述的一种利用催化铁处理污泥焚烧烟气吸收液的循环利用工艺，其特征在于，所述的催化铁中的零价铁被氧化形成亚铁盐，酸性废水中H+被还原为H2；亚铁盐在酸性废水pH上升和温度下降的作用下变成结晶析出，从而去除污染物，同时，在催化铁的作用下，废液中重金属、氯代有机物、硝基类难降解物质被还原为小分子易降解物质，使吸收液的B/C比得到提升，废水可生化性加强，亚铁盐定期排出后回收。
10.根据权利要求1所述的一种利用催化铁处理污泥焚烧烟气吸收液的循环利用工艺，其特征在于，步骤(3)中后续生化处理包括悬浮填料生物膜法。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种利用催化铁处理污泥焚烧烟气吸收液的循环利用工艺，提高后续污水生化处理的能力，并且恢复吸收液的吸收能力使其可以循环利用，从而节省大量水资源，具有较为广泛的应用前景。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种利用催化铁处理污泥焚烧烟气吸收液的循环利用工艺，包括以下步骤：
(1)将污泥焚烧烟气输入吸收塔，并与吸收液在吸收塔内充分混合反应，烟气净化后排放，吸收液变成酸性废水进入下一步处理；
(2)酸性废水进入催化铁反应器，在催化铁反应器内发生氧化还原反应；
(3)催化铁反应器出水直接作为吸收液返回吸收塔回用，或者进入后续生化处理后排放。
进一步地，步骤(1)中污泥焚烧烟气从吸收塔底部输入，吸收液从顶部向下喷淋，液气比为1:(5–100)，反应时间为10-20min。
更进一步地，所述的液气比为1：(8-12)。
进一步地，所述的吸收液为常规城市生活污水处理厂排出的生化出水，其pH值为7～8，同时，还含有少量未经深度处理的有机物、氨氮等，其COD一般为60mg/L左右，氨氮20mg/L左右。
进一步地，所述的催化铁反应器采用固定床的形式，其中催化铁堆积密度为100～350kg/m3，孔隙率90～99％，反应时间为3～5h。
进一步地，所述的催化铁由铁刨花和铜刨花组成，铁铜质量比为90～120:1。
催化铁内Fe与Cu构成原电池，铁是阳极，铜是阴极，铜的加入扩大了两极的电位差，电化学反应的效率得到进一步提高，使更多的重金属离子及难降解的有机污染物在电极上反应得到去除，无需曝气，既节约了能源，又减少了铁与水中溶解氧的反应，铁的损耗量大为降低。
进一步地，所述的催化铁经过稀盐酸活化后装填在催化铁反应器中，填充高度为150～200cm，下端距吸收塔的进水分布板10～20cm，上端距泥水分离器20～30cm。
进一步地，所述的稀盐酸活化是指10wt％稀盐酸浸泡24h，除去表面的铁锈，并用自来水反复冲洗以洗去表面的盐酸。
进一步地，所述的催化铁中的零价铁被氧化形成亚铁盐，酸性废水中H+被还原为H2；亚铁盐在酸性废水pH上升和温度下降的作用下变成结晶析出，从而去除污染物，同时，在催化铁的作用下，废液中重金属、氯代有机物、硝基类难降解物质被还原为小分子易降解物质，使吸收液的B/C比得到提升，废水可生化性加强，亚铁盐定期排出后回收。
进一步地，步骤(3)中后续生化处理包括悬浮填料生物膜法。
催化铁处理污泥焚烧烟气吸收液的原理：吸收了污泥焚烧烟气中SO2和NOx等气体后的吸收液呈现酸性，可以腐蚀催化铁，将零价铁变为Fe2+，形成硫酸亚铁、氯化亚铁等亚铁盐，从而去除吸收液中的SO2和氯化物。同时，随着零价铁市区电子变成亚铁盐，酸性吸收液中的H+得到电子被还原为H2后，吸收液的pH值升高，并且随着吸收液温度下降，溶液中的亚铁盐开始饱和并形成结晶析出。在此过程中，吸收液中的卤代有机物、硝基类等难被降解的有机物被催化铁还原，部分总金属也被置换并随着亚铁盐一起析出，降低了溶液的毒性，提高了吸收液的可生化性。最终的出水恢复了吸收容量，可以进行下一步的生化处理或者直接回用至前端用于污泥焚烧的烟气吸收。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、催化铁处理烟气吸收液，有效的降低了吸收液中的重金属和其他难降解的有机物浓度，提高了废水B/C比(即BOD5与CODCr的比值)，有利于吸收液后续进行生化处理。
2、利用的污水厂生化出水具有碱度，其对烟气的吸收属于化学吸收，提升了烟气吸收的效率。
3、经过催化铁反应器处理后的吸收液pH值升高，恢复了烟气吸收容量，吸收液可回用，能节省大量的水资源。
4、亚铁盐结晶析出后可以回收资源。
（发明人：刘杏;沈鹏飞;李旭芳;刘鸣燕;涂倩倩）