申請日2017.09.26
公開(公告)日2018.01.16
IPC分類號C02F9/10; C02F103/18
摘要
本發(fā)明公開了一種脫硝催化劑再生廢水回用于催化劑回收工藝的系統(tǒng)和方法，所述系統(tǒng)包括了混凝沉淀池、反滲透濃縮單元、濃鹽水箱、硫酸鈉電解單元、蒸發(fā)結晶單元;本發(fā)明還提供了利用上述系統(tǒng)處理脫硝催化劑再生廢水及回收酸、堿的方法;本發(fā)明根據(jù)廢水的特征，設計了回收利用酸液和堿液的環(huán)節(jié)，一方面減少了廢水的產(chǎn)生量，另一方面，回收的酸液和堿液可以用于脫硝催化劑回收工藝，減少了藥劑的使用量，實現(xiàn)了催化劑再生和回收利用過程的有效結合。
權利要求書
1.脫硝催化劑再生廢水回用于催化劑回收工藝的處理系統(tǒng)，其特征在于：所述系統(tǒng)包括依次連接的混凝沉淀池1、膜濃縮單元2和濃鹽水箱3，與濃鹽水箱3連接的硫酸鈉電解單元4和蒸發(fā)結晶單元5;
以上連接通過可控制的管道相連，管道上安裝有可控閥門和液體輸送泵;
濃鹽水箱3和蒸發(fā)結晶單元5通過可控制的管道相連，管道上安裝有可控閥門和液體輸送泵;
所述混凝沉淀池1中設置有氫氧化鈉加藥裝置、混凝劑加藥裝置、攪拌裝置和pH監(jiān)測裝置;
所述膜濃縮單元2包括依次連接的活性炭吸附、樹脂交換、超濾和兩級反滲透系統(tǒng)以及產(chǎn)水收集裝置;
所述硫酸鈉電解單元4由酸室、鹽室、堿室、酸罐、鹽水罐、堿罐組成;酸室和酸罐、鹽室和鹽水罐、堿室和堿罐分別由管道相連，管道上安裝有液體輸送泵。
2.根據(jù)權利要求1所述的脫硝催化劑再生廢水回用于催化劑回收工藝的處理系統(tǒng)，其特征在于：所述硫酸鈉電解單元4的酸室內(nèi)放置鈦-銥電極作為陽極，堿室內(nèi)放置鈦電極作為陰極;酸室、鹽室和堿室依次由陰離子交換膜和陽離子交換膜分隔形成。
3.根據(jù)權利要求1所述的脫硝催化劑再生廢水回用于催化劑回收工藝的處理系統(tǒng)，其特征在于：所述混凝沉淀池1的底部設置有排泥口。
4.根據(jù)權利要求1所述的脫硝催化劑再生廢水回用于催化劑回收工藝的處理系統(tǒng)，其特征在于：所述蒸發(fā)結晶單元5采用了機械再壓縮蒸發(fā)器。
5.脫硝催化劑再生廢水回用于催化劑回收工藝的處理方法，其特征在于，所述方法是利用權利要求1-4中任一項所述系統(tǒng)實現(xiàn)的，所述方法包括：
1)將脫硝催化劑再生酸洗廢水排放至混凝沉淀池1，調(diào)節(jié)pH值至6-8后加入混凝劑后充分攪拌，沉淀澄清;
2)將上述步驟1)中的澄清液調(diào)節(jié)pH值至6-8，輸送至膜濃縮單元2，分離得到濃鹽水和能夠回用的淡水;
3)將上述步驟2)中獲得的濃鹽水輸送至濃鹽水箱3中儲存;
4)將上述步驟3)中儲存的濃鹽水送至硫酸鈉電解單元4，通過電解獲得濃度富集的氫氧化鈉溶液和硫酸溶液;
5)將上述步驟4)中經(jīng)電解處理后的濃鹽水經(jīng)pH調(diào)節(jié)至6-8后輸送至蒸發(fā)結晶單元5，通過蒸汽換熱得到結晶鹽和冷凝水;
6)將上述步驟3)中儲存的多余的濃鹽水直接輸送至蒸發(fā)結晶單元5，得到結晶鹽和冷凝水。
6.根據(jù)權利要求5所述的處理方法，其特征在于：所述步驟1)中調(diào)節(jié)pH使用的是質量分數(shù)為30%-40%氫氧化鈉溶液;所述步驟2)中調(diào)節(jié)pH使用的是質量分數(shù)為30%-40%氫氧化鈉溶液;所述步驟5)中使用質量分數(shù)為30%-40%氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)濃鹽水的pH。
7.根據(jù)權利要求5所述的處理方法，其特征在于：所述步驟1)中混凝劑使用的是質量分數(shù)為10%聚合氯化鋁溶液，廢水中的聚合氯化鋁濃度為100-500mg/L，攪拌反應時間為10-15分鐘，沉淀時間30-45分鐘。
8.根據(jù)權利要求5所述的處理方法，其特征在于：所述步驟2)中膜濃縮單元產(chǎn)生的濃鹽水的含鹽量控制在15-30%。
9.根據(jù)權利要求5所述的處理方法，其特征在于：步驟4)中的使用了陰離子交換膜和陽離子交換膜，酸罐中硫酸溶液初始濃度1-2mol/L，堿罐中氫氧化鈉溶液初始濃度2-3mol/L，電流密度控制在1000-1800A/m2，電解時間6-12小時，電解后酸槽硫酸溶液濃度達到3-3.5mol/L，直接回用于催化劑回收工藝的酸浸過程或pH調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)，堿槽氫氧化鈉溶液濃度達到7-9mol/L，直接回用于催化劑回收工藝的堿浸過程或pH調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)。
10.根據(jù)權利要求5所述的處理方法，其特征在于：所述步驟5)中，蒸汽采用電加熱的方式產(chǎn)生或通入鍋爐蒸汽，產(chǎn)生的冷凝水回用于催化劑再生或回收工藝。
說明書
脫硝催化劑再生廢水回用于催化劑回收工藝的系統(tǒng)和方法
技術領域
本發(fā)明屬于工業(yè)廢水處理及回用技術領域，具體涉及脫硝催化劑再生廢水回用于催化劑回收工藝的系統(tǒng)和方法。
背景技術
隨著《火電廠大氣污染物排放標準》(GB13223‐2011)的全面執(zhí)行，以選擇性催化還原法(SCR)為主的脫硝技術在燃煤電廠中得到了廣泛應用。由于其中催化劑使用壽命的限制，其活性會逐漸下降，當活性降低到一定程度后，需要及時進行更換。目前，通常采用再生或回收利用的方式對催化劑進行處理。其中，催化劑再生過程主要包括物理清灰、超聲水洗、酸洗、活性負載等環(huán)節(jié)，其中酸洗過程會產(chǎn)生大量的廢水，其pH低、含有釩、砷等重金屬元素，是廢水處理的重要環(huán)節(jié)。通常采用傳統(tǒng)的堿液中和方法處理酸洗廢水，但同時會產(chǎn)生含鹽量較高的廢液，通過蒸發(fā)結晶產(chǎn)生固體鹽，但是固體鹽一般外運處置，造成了資源的浪費。催化劑的回收工藝通常采用酸浸或堿浸的方法進行處理，并進一步對浸出液中的釩、鎢等有價金屬進行回收。常用的酸浸液和堿浸液主要為硫酸和氫氧化鈉溶液。例如：專利CN201610021878.2公開了一種廢棄SCR脫硝催化劑的回收利用方法，采用強堿與催化劑進行混合反應;專利CN201610290164.1公開了一種廢SCR催化劑的綜合回收利用方法，采用了硫酸對催化劑進行浸提。
如何有效回收利用脫硝催化劑再生廢水，同時實現(xiàn)脫硝催化劑再生和回收利用兩個工藝的有效結合，是脫硝催化劑處理處置行業(yè)需要關注的問題。
發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述現(xiàn)有技術存在的問題，本發(fā)明的目的是提供一種脫硝催化劑再生廢水回用于催化劑回收工藝的系統(tǒng)和方法，實現(xiàn)了再生廢水的循環(huán)利用，減少了廢水和結晶鹽的產(chǎn)生量，也實現(xiàn)了催化劑再生和回收工藝的有效銜接。
為了達到上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案：
脫硝催化劑再生廢水回用于催化劑回收工藝的處理系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括依次連接的混凝沉淀池1、膜濃縮單元2和濃鹽水箱3，與濃鹽水箱3連接的硫酸鈉電解單元4和蒸發(fā)結晶單元5;以上連接通過可控制的管道相連，管道上安裝有可控閥門和液體輸送泵;
所述濃鹽水箱3和蒸發(fā)結晶單元5通過可控制的管道相連，管道上安裝有可控閥門和液體輸送泵;
所述混凝沉淀池1中設置有氫氧化鈉加藥裝置、混凝劑加藥裝置、攪拌裝置和pH監(jiān)測裝置;
所述混凝沉淀池1的底部設置有排泥口;
所述膜濃縮單元2包括依次連接的活性炭吸附、樹脂交換、超濾和兩級反滲透系統(tǒng)以及產(chǎn)水收集裝置;
所述硫酸鈉電解單元4由酸室、鹽室、堿室、酸罐、鹽水罐、堿罐組成;酸室和酸罐、鹽室和鹽水罐、堿室和堿罐分別由管道相連，管道上安裝有液體輸送泵。
所述硫酸鈉電解單元4的酸室內(nèi)放置鈦‐銥電極作為陽極，堿室內(nèi)放置鈦電極作為陰極;酸室、鹽室和堿室依次由陰離子交換膜和陽離子交換膜分隔形成。
所述蒸發(fā)結晶單元5采用了機械再壓縮蒸發(fā)器。
本發(fā)明還提供了一種脫硝催化劑再生廢水回用于催化劑回收工藝的方法，包括：
1)將脫硝催化劑再生酸洗廢水排放至混凝沉淀池1，調(diào)節(jié)pH值至6‐8后加入混凝劑后充分攪拌，沉淀澄清;
2)將上述步驟1)中的澄清液調(diào)節(jié)pH值至6‐8后，輸送至膜濃縮單元2，分離得到濃鹽水和能夠回用的淡水;
3)將上述步驟2)中獲得的濃鹽水輸送至濃鹽水箱3中儲存;
4)將上述步驟3)中儲存的濃鹽水輸送至硫酸鈉電解單元4，通過電解獲得濃度富集的氫氧化鈉溶液和硫酸溶液;
5)將上述步驟4)中經(jīng)電解處理后的濃鹽水經(jīng)pH調(diào)節(jié)至6‐8后輸送至蒸發(fā)結晶單元5，通過蒸汽換熱得到結晶鹽和冷凝水;
6)將上述步驟3)中儲存的多余的濃鹽水直接輸送至蒸發(fā)結晶單元5，得到結晶鹽和冷凝水。
所述步驟1)中調(diào)節(jié)pH使用的是質量分數(shù)為30%‐40%氫氧化鈉溶液。
所述步驟1)中混凝劑使用的是質量分數(shù)為10%聚合氯化鋁溶液，廢水中的聚合氯化鋁濃度為100‐500mg/L，攪拌反應時間為10‐15分鐘，沉淀時間30‐45分鐘。
所述步驟2)中調(diào)節(jié)pH使用的是質量分數(shù)為30%‐40%氫氧化鈉溶液。
所述步驟2)中膜濃縮單元產(chǎn)生的濃鹽水的含鹽量控制在15‐30%。
所述步驟4)中的電解使用了陰離子交換膜和陽離子交換膜。
所述步驟4)中酸罐中硫酸溶液初始濃度1‐2mol/L，堿罐中氫氧化鈉溶液初始濃度2‐3mol/L，恒電流電解，電流密度控制在1000‐1800A/m2，電解時間6‐12小時。
所述步驟4)中電解后，酸槽中富集的硫酸溶液濃度達到3‐3.5mol/L，直接回用于催化劑回收工藝的酸浸過程或pH調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)，堿槽中富集的氫氧化鈉溶液濃度達到7‐9mol/L，直接回用于催化劑回收工藝的堿浸過程或pH調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)。
所述步驟5)中使用質量分數(shù)為30%‐40%氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)濃鹽水的pH。
所述步驟5)中，蒸汽采用電加熱的方式產(chǎn)生或通入鍋爐蒸汽，產(chǎn)生的冷凝水回用于催化劑再生或回收工藝。
本發(fā)明的特點在于針對再生酸洗廢水的水質特征、催化劑再生和回收利用工藝的特點，采用電解的方法從廢水中回收部分酸液和堿液，可直接用于催化劑回收工藝中的酸浸和堿浸環(huán)節(jié)，或者用于廢水pH調(diào)節(jié)，實現(xiàn)了再生廢水的循環(huán)利用，減少了廢水和結晶鹽的產(chǎn)生量，也實現(xiàn)了催化劑再生和回收工藝的有效銜接。
