CN104528893A - 一种烟气脱硝催化剂再生工艺废水的电化学处理方法 - Google Patents
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Abstract
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。
Description
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。
附图说明
图1是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图。
图2是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流程图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
一种烟气脱硝催化剂再生工艺废水的电化学处理方法，流程如图2所示，实施步骤如下：
烟气脱硝催化剂再生工艺废水收集后进入电化学反应装置，进行电絮凝-Fenton氧化耦合反应，电化学反应装置内采用铁电极板，电极板的连接方式采用双极式连接，极板间距1cm，控制高压高频脉冲电源300V脉冲直流电压，通过自动加药装置以1.5L/h的速率向电化学反应装置内投加15wt.％双氧水，控制电化学反应装置内的pH＝4，水温35℃，反应2min，反应结束后静止沉淀，电化学反应装置上清液即为处理后的烟气脱硝催化剂再生工艺废水，可以直接排放；电化学反应装置的沉淀污泥从底部排入污泥收集池，每7天对污泥收集池内的污泥单独进行脱水处理，泥渣回收处理。
本实施例的废水处理量为210m3/d，烟气脱硝催化剂再生工艺废水的进出水水质检测结果如表1所示：
表1烟气脱硝催化剂再生工艺废水进出水水质检测结果
从表1可以得出，处理后的出水满足国家《污水综合排放标准》(GB8978-1996)和《钒工业污染物排放标准》(GB26452)的相关要求，可直接排放。
实施例2
一种烟气脱硝催化剂再生工艺废水的电化学处理方法，实施步骤如下：
烟气脱硝催化剂再生工艺废水收集后进入电化学反应装置，进行电絮凝-Fenton氧化耦合反应，电化学反应装置内采用铁电极板，电极板的连接方式采用双极式连接，极板间距1cm，控制高压高频脉冲电源500V脉冲直流电压，通过自动加药装置以2L/h的速率向电化学反应装置内投加15wt.％双氧水，控制电化学反应装置内的pH＝6，水温5℃，反应50min，反应结束后静止沉淀，电化学反应装置上清液即为处理后的烟气脱硝催化剂再生工艺废水，可以直接排放；电化学反应装置的沉淀污泥从底部排入污泥收集池，每7天对污泥收集池内的污泥单独进行脱水处理，泥渣回收处理。
本实施例的废水处理量为250m3/d，烟气脱硝催化剂再生工艺废水的进出水水质检测结果如表2所示：
表2烟气脱硝催化剂再生工艺废水进出水水质检测结果
从表2可以得出，处理后的出水满足国家《污水综合排放标准》(GB8978-1996)和《钒工业污染物排放标准》(GB26452)的相关要求，可直接排放。
实施例3
一种烟气脱硝催化剂再生工艺废水的电化学处理方法，实施步骤如下：
烟气脱硝催化剂再生工艺废水收集后进入电化学反应装置，进行电絮凝-Fenton氧化耦合反应，电化学反应装置内采用铁电极板，电极板的连接方式采用双极式连接，极板间距1.5cm，控制高压高频脉冲电源300V脉冲直流电压，通过自动加药装置以1.0L/h的速率向电化学反应装置内投加5wt.％双氧水，控制电化学反应装置内的pH＝7，水温25℃，反应7min，反应结束后静止沉淀，电化学反应装置上清液即为处理后的烟气脱硝催化剂再生工艺废水，可以直接排放；电化学反应装置的沉淀污泥从底部排入污泥收集池，每7天对污泥收集池内的污泥单独进行脱水处理，泥渣回收处理。
本实施例的废水处理量为185m3/d，烟气脱硝催化剂再生工艺废水的进出水水质检测结果如表3所示：
表3烟气脱硝催化剂再生工艺废水进出水水质检测结果
从表3可以得出，处理后的出水满足国家《污水综合排放标准》(GB8978-1996)和《钒工业污染物排放标准》(GB26452)的相关要求，可直接排放。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
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。
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