CN106732825A - 一种废弃脱硝催化剂再生方法及其再生废液循环利用工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及环境工程领域，提供了一种废弃脱硝催化剂再生废液的循环利用工艺，首先将废弃脱硝催化剂再生废液除去机械杂质，再提取其中的酸液，并将酸液通入废弃脱硝催化剂再生过程的酸洗过程中再次利用，将除酸后的废液通入萃取塔，去除其中的钒离子；然后将去除钒离子的废液通入阴阳离子交换床，除去盐类将废液纯化的去离子水，将去离子水通入扩散渗析器中用于酸液的回收，该方法能够实现废液的零排放，且有效避免了资源浪费，节约了废水处理的成本，并且该方法简单易操作。本发明还提供了一种废弃脱硝催化剂再生方法，包括上述的废弃脱硝催化剂再生废液的循环利用工艺，该方法运行成本低，且产生的废水被自身循环利用，不会对环境造成污染。

Description

一种废弃脱硝催化剂再生方法及其再生废液循环利用工艺

技术领域

本发明涉及环境工程领域，具体而言，涉及一种废弃脱硝催化剂再生方法及其再生废液循环利用工艺。

背景技术

脱硝催化剂作为火电厂脱硝的最核心部分，起着关键性的作用，然而，随着脱硝催化剂使用寿命的增加，也伴随着催化剂中毒失活，其中导致脱硝催化剂失活原因主要有：催化剂表面煤灰或者硫化铵盐造成的孔道堵塞、碱金属中毒、砷中毒、高温烧结以及烟道机械颗粒造成的机械磨损。而电厂对于催化剂的失活的处理方式就是更换新的催化剂以满足电厂的烟气排放标准，这样就产生了大量的废弃SCR催化剂。为此，国家出台的《火电厂氮氧化物防治技术政策》环发[2010]10号中明确提出：失活催化剂应优先进行再生处理，不可再生的催化剂应严格按照国家危险废物处理处置的相关规定进行管理。

对于废弃催化剂的两生常见的方法是：压缩空气吹扫除灰、酸洗除碱、活性成分补充植入、干燥、焙烧等过程，然而，目前的再生方式由于工艺的不完善，在再生过程中产生了大量的酸洗废水，而这些酸洗废水中含有高浓度的酸以及大量的钒等有毒成分，对于这些酸洗废水的处理，现在的工艺大多采用的碱中和以及钙沉淀的方法，该方法虽操作简单但排出的废水含大量金属离子对环境污染仍旧很严重，而采用沉淀法会产生大量固废，难于处理，增加了后期成本。

发明内容

本发明提供了一种废弃脱硝催化剂再生废液的循环利用工艺，旨在改善现有的脱硝催化剂的再生过程产生的废液直接排放会产生环境污染，以及现有的废液处理成本高且存在资源浪费的问题。

本发明还提供了一种废弃脱硝催化剂再生方法，其旨在改善现有的脱硝催化剂的再生过程中废液处理不合理或废液浪费的问题。

本发明是这样实现的：

一种废弃脱硝催化剂再生废液的循环利用工艺，包括：将废弃脱硝催化剂再生废液除去机械杂质，得到第一废液；将第一废液通入扩散渗析器中回收第一废液中的酸液，将酸液通入废弃脱硝催化剂再生过程的酸洗过程中再次利用，除酸后的废液为第二废液；将第二废液通入萃取塔，采用多级逆流萃取法回收第二废液中的钒离子，萃取塔内的萃取剂为二(2-乙基已基)磷酸酯，助萃取剂为磷酸三丁酯，稀释剂为煤油，去除钒离子后的废液为第三废液；将第三废液通入阴阳离子交换床，除去第三废液中的盐类得去离子水，将去离子水通入扩散渗析器中用于酸液的回收。

一种废弃脱硝催化剂再生方法，包括上述的脱硝催化剂的再生过程的废液循环利用工艺。

本发明的有益效果是：本发明通过上述设计得到的废弃脱硝催化剂再生废液的循环利用工艺，由于本发明提供的废弃脱硝催化剂再生废液的循环利用工艺是利用扩散渗析器来回收废弃脱硝催化剂再生废液中的酸液，避免了资源的浪费充分回收利用了资源，降低了废弃脱硝催化剂再生工艺的成本；由于本发明提供的方法采用的是萃取提取废弃脱硝催化剂再生废液中的钒，可以回钒离子作为产品销售，解决了现有技术因碱沉淀而带来的固废难于处理的问题；由于本发明提最后得到的是去离子水，将其作为扩散透析膜的新鲜水使用，不仅节约了生产成本还避免了水资源浪费；该方法流程简单，可连续化操作，适合大规模处理废水。本发明通过上述设计得到的废弃脱硝催化剂再生方法，由于其包括本发明提供的废弃脱硝催化剂再生废液的循环利用工艺，使得其运行成本低，产生的废水被自身利用而不会对环境造成污染。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

下面对本发明实施例的废弃脱硝催化剂再生废液的循环利用工艺进行具体说明。

S1、将废弃脱硝催化剂再生废液除去机械杂质，得到第一废液。

具体地，将废弃脱硝催化剂再生过程产生的废液通入容纳池中，在容纳池中采用滤网或滤膜等过滤组件对废弃脱硝催化剂再生废液进行过滤以去除其中的机械杂质得到第一废液以便于后续处理过程能够顺利进行。

进一步地，若废液中所含固体物质较多，过滤过程不能完全去除，还可以将第一废液通入气浮装置内进行气浮处理以进一步去除其中的悬浮颗粒以及粒径较小的杂质。

S2、将第一废液通入扩散渗析器中回收第一废液中的酸液，将酸液通入废弃脱硝催化剂再生过程的酸洗过程中再次利用，除酸后的废液为第二废液。

具体的，将第一废液或气浮后的第一废液经输送管通入扩散渗析器中，启动扩散渗析器，在半透膜的渗透作用下提取出其中的酸液，提取出酸液后的废液为第二废液。将回收的酸液移送至废弃脱硝催化剂再生过程中酸洗过程用于废弃脱硝催化剂的酸洗。将回收的酸液用于废弃脱硝催化剂的酸洗对酸液进行了循环利用，避免了资源浪费，有效降低了废弃脱硝催化剂再生的成本。

进一步地，第一废液中酸液包括盐酸、硝酸、硫酸和草酸中的至少一种。通常废气脱硝催化剂再生过程中酸洗过程用到的酸液为上述酸液中的一种或多种。

进一步地，第一废液中酸液的质量浓度为1-30％，当酸液在此浓度范围时回收效果最好。采用PH测定其酸度以计算推测其中酸液质量浓度是否在1-30％内，需要指出的是，当酸液浓度超过30％时由于回收效果不好，在本发明的其他实施方式中还可以将第一废液进行稀释，稀释至30％以下再通入扩散渗析器中进行酸液回收。

优选地，扩散渗析器中会通入去离子水以辅助酸液的回收，通过计算以及多次实验研究发现，通入扩散渗析器中的第一废液和去离子水的体积流量比为1:0.5-2时对酸液的提取效果最好。

需要提到的是，若酸液产量多且酸液回收过程是连续性的，还可以通过酸液移送泵泵送至废弃脱硝催化剂再生过程中的酸洗过程，而酸液移送泵则通过中控系统对其进行控制，有效节约了人力成本。

S3、将第二废液通入萃取塔，采用多级逆流萃取法回收第二废液中的钒离子，萃取塔内的萃取剂为二(2-乙基已基)磷酸酯，助萃取剂为磷酸三丁酯，稀释剂为煤油，去除钒离子后的废液为第三废液。

具体地，将第二废液通过输送管路输送至萃取塔，采取多级逆流萃取法对第二废液中的钒离子进行萃取，将第二废液输送至萃取塔的同时向萃取塔内通入萃取剂二(2-乙基已基)磷酸酯、助萃取剂磷酸三丁酯以及稀释剂煤油。进一步地，二(2-乙基已基)磷酸酯、磷酸三丁酯以及煤油三者的体积比为14-16:9-11:70-80时基本能将钒离子全部萃取出。优选地，上述三者的体积比二(2-乙基已基)磷酸酯：磷酸三丁酯：煤油＝15:10:75。进一步地，当第二废液与煤油的体积比为1:1-3时萃取效果更好。

S4、将第三废液通入阴阳离子交换床，除去第三废液中的盐类得去离子水，将去离子水通入扩散渗析器中用于酸液的回收。

具体地，将第三废液通过输送管路输送至阴阳离子交换床，启动阴阳离子交换床对第三废液进行除盐，对第三废液进行纯化，待第三废液中水与盐类完全分离后将去离子水提取出以通入S2步骤的扩散渗析器中用于酸液的提取。将纯化后的去离子水循环用于酸液提取过程，有效降低了水资源的浪费与国家提倡的可持续发展战略相呼应，同时还能有效节约废液的处理成本。

需要指出的是，若第三废液的处理量大，且处理过程是连续性的，还可以将第三废液处理后得到的去离子水通过去离子水移送泵泵送至扩散渗析器中，而去离子水移送泵则通过中控系统对其进行控制，有效节约了人力成本。

下面用过具体实施例对本发明的特征进和性能进一步详细描述。

第一实施例

将废弃脱硝催化剂再生工段产生出的废弃脱硝催化剂再生废液通入容纳池中，将容纳池中的废液进行过滤，得过滤后的第一废液，其中酸液质量浓度为1％，将第一废液通入扩散渗析器中并同时通入去离子水，其中第一废液与去离子水的体积流量比为1:0.5，在扩散渗析器中提取出酸液，剩余部分为第二废液。将酸液通过酸液移送泵输送至废弃脱硝催化剂的再生工段的酸洗工段中用于废弃脱硝催化剂的酸洗。将第二废液通入萃取塔中，采取多级逆流萃取法回收其中的钒离子，萃取塔中萃取剂二(2-乙基已基)磷酸酯，助萃取剂磷酸三丁酯以及稀释剂煤油三者的体积比为14:9:70，而第二废液与煤油的体积比为1:1，去除钒离子的废液为第三废液。将第三废液通入阴阳离子交换床去除其中的盐类，产生去离子水，将去离子水通过去离子水移送泵输送至扩散渗析器中用于酸液的提取。

测定最后得到的去离子水的PH及钒离子浓度，本实施例所得去离子水PH＝6.7，钒离子含量小于1ppm，基本未检测出其他重金属离子。说明本发明提供的废弃脱硝催化剂再生废液的循环利用工艺基本能够将废液中的酸完全提取出，并且，最终产生的去离子水较为优质。

第二实施例

将废弃脱硝催化剂再生工段产生出的废弃脱硝催化剂再生废液通入容纳池中，将容纳池中的废液进行过滤，得过滤后的第一废液，其中酸液质量浓度为5％，将第一废液通入扩散渗析器中并同时通入去离子水，其中第一废液与去离子水的体积流量比为1:1，在扩散渗析器中提取出酸液，剩余部分为第二废液。将酸液通过酸液移送泵输送至废弃脱硝催化剂的再生工段的酸洗工段中用于废弃脱硝催化剂的酸洗。将第二废液通入萃取塔中，采取多级逆流萃取法回收其中的钒离子，萃取塔中萃取剂二(2-乙基已基)磷酸酯，助萃取剂磷酸三丁酯以及稀释剂煤油三者的体积比为15:10:75，而第二废液与煤油的体积比为1:1.5，去除钒离子的废液为第三废液。将第三废液通入阴阳离子交换床去除其中的盐类，产生去离子水，将去离子水通过去离子水移送泵输送至扩散渗析器中用于酸液的提取。

测定最后得到的去离子水的PH及钒离子浓度，本实施例所得去离子水PH＝6.9，钒离子含量小于1ppm，基本未检测出其他重金属离子。说明本发明提供的废弃脱硝催化剂再生废液的循环利用工艺基本能够将废液中的酸完全提取出，并且，最终产生的去离子水较为优质。

第三实施例

将废弃脱硝催化剂再生工段产生出的废弃脱硝催化剂再生废液通入容纳池中，将容纳池中的废液进行过滤，得过滤后的第一废液，其中酸液质量浓度为15％，将第一废液通入扩散渗析器中并同时通入去离子水，其中第一废液与去离子水的体积流量比为1:1.5，在扩散渗析器中提取出酸液，剩余部分为第二废液。将酸液通过酸液移送泵输送至废弃脱硝催化剂的再生工段的酸洗工段中用于废弃脱硝催化剂的酸洗。将第二废液通入萃取塔中，采取多级逆流萃取法回收其中的钒离子，萃取塔中萃取剂二(2-乙基已基)磷酸酯，助萃取剂磷酸三丁酯以及稀释剂煤油三者的体积比为16:11:80，而第二废液与煤油的体积比为1:2，去除钒离子的废液为第三废液。将第三废液通入阴阳离子交换床去除其中的盐类，产生去离子水，将去离子水通过去离子水移送泵输送至扩散渗析器中用于酸液的提取。

测定最后得到的去离子水的PH及钒离子浓度，本实施例所得去离子水PH＝6.8，钒离子含量小于1ppm，基本未检测出其他重金属离子。说明本发明提供的废弃脱硝催化剂再生废液的循环利用工艺基本能够将废液中的酸完全提取出，并且，最终产生的去离子水较为优质。

第四实施例

将废弃脱硝催化剂再生工段产生出的废弃脱硝催化剂再生废液通入容纳池中，将容纳池中的废液进行过滤，得过滤后的第一废液，其中酸液质量浓度为20％，将第一废液通入扩散渗析器中并同时通入去离子水，其中第一废液与去离子水的体积流量比为1:2，在扩散渗析器中提取出酸液，剩余部分为第二废液。将酸液通过酸液移送泵输送至废弃脱硝催化剂的再生工段的酸洗工段中用于废弃脱硝催化剂的酸洗。将第二废液通入萃取塔中，采取多级逆流萃取法回收其中的钒离子，萃取塔中萃取剂二(2-乙基已基)磷酸酯，助萃取剂磷酸三丁酯以及稀释剂煤油三者的体积比为15:9:80，而第二废液与煤油的体积比为1:3，去除钒离子的废液为第三废液。将第三废液通入阴阳离子交换床去除其中的盐类，产生去离子水，将去离子水通过去离子水移送泵输送至扩散渗析器中用于酸液的提取。

测定最后得到的去离子水的PH及钒离子浓度，本实施例所得去离子水PH＝6.9，钒离子含量小于1ppm，基本未检测出其他重金属离子。说明本发明提供的废弃脱硝催化剂再生废液的循环利用工艺基本能够将废液中的酸完全提取出，并且，最终产生的去离子水较为优质。

第五实施例

将废弃脱硝催化剂再生工段产生出的废弃脱硝催化剂再生废液通入容纳池中，将容纳池中的废液进行过滤，得过滤后的第一废液，其中酸液质量浓度为30％，将第一废液通入扩散渗析器中并同时通入去离子水，其中第一废液与去离子水的体积流量比为1:1.8，在扩散渗析器中提取出酸液，剩余部分为第二废液。将酸液通过酸液移送泵输送至废弃脱硝催化剂的再生工段的酸洗工段中用于废弃脱硝催化剂的酸洗。将第二废液通入萃取塔中，采取多级逆流萃取法回收其中的钒离子，萃取塔中萃取剂二(2-乙基已基)磷酸酯，助萃取剂磷酸三丁酯以及稀释剂煤油三者的体积比为15:10:76，而第二废液与煤油的体积比为1:2.3，去除钒离子的废液为第三废液。将第三废液通入阴阳离子交换床去除其中的盐类，产生去离子水，将去离子水通过去离子水移送泵输送至扩散渗析器中用于酸液的提取。

测定最后得到的去离子水的PH及钒离子浓度，本实施例所得去离子水PH＝6.7，钒离子含量小于1ppm，基本未检测出其他重金属离子。说明本发明提供的废弃脱硝催化剂再生废液的循环利用工艺基本能够将废液中的酸完全提取出，并且，最终产生的去离子水较为优质。

第六实施例

将废弃脱硝催化剂再生工段产生出的废弃脱硝催化剂再生废液通入容纳池中，将容纳池中的废液进行过滤，得过滤后的第一废液，其中酸液质量浓度为50％，将第一废液进行稀释直到其中酸液质量浓度小于30％，将稀释后的第一废液通入扩散渗析器中并同时通入去离子水，其中稀释后的第一废液与去离子水的体积流量比为1:2，在扩散渗析器中提取出酸液，剩余部分为第二废液。将酸液通过酸液移送泵输送至废弃脱硝催化剂的再生工段的酸洗工段中用于废弃脱硝催化剂的酸洗。将第二废液通入萃取塔中，采取多级逆流萃取法回收其中的钒离子，萃取塔中萃取剂二(2-乙基已基)磷酸酯，助萃取剂磷酸三丁酯以及稀释剂煤油三者的体积比为15:10:73，而第二废液与煤油的体积比为1:2，去除钒离子的废液为第三废液。将第三废液通入阴阳离子交换床去除其中的盐类，产生去离子水，将去离子水通过去离子水移送泵输送至扩散渗析器中用于酸液的提取。

测定最后得到的去离子水的PH及钒离子浓度，本实施例所得去离子水PH＝6.9，钒离子含量小于1ppm，基本未检测出其他重金属离子。说明本发明提供的废弃脱硝催化剂再生废液的循环利用工艺基本能够将废液中的酸完全提取出，并且，最终产生的去离子水较为优质。

综上所述，由于本发明提供的废弃脱硝催化剂再生废液的循环利用工艺是利用扩散渗析器来回收废弃脱硝催化剂再生废液中的酸液，因而解决了现有技术的对再生废液中废酸的处理需要耗费大量碱来中和带来的成本增加问题，同时还充分回收利用了资源，降低了废弃脱硝催化剂再生工艺的成本；由于本发明提供的方法采用的是萃取提取废弃脱硝催化剂再生废液中的钒，因而可以大大的降低废液中的钒离子浓度，还可以回收钒离子作为产品销售，解决了现有技术因碱沉淀而带来的固废难于处理的问题；由于本发明提供的工艺是将最后的废水纯化后作为扩散透析膜的新鲜水使用，从而基本无废水排放，解决了现有技术排放大量废水污染环境的问题；该方法流程简单，可连续化操作，适合大规模处理废水。

本发明还提供了一种废弃脱硝催化剂再生方法，该方法包括上述的废弃脱硝催化剂再生废液的循环利用工艺，废弃脱硝催化剂再生废液的循环利用工艺中提取的酸液直接返回至废弃脱硝催化剂再生方法中的酸洗过程，酸液的循环利用降低了废弃脱硝催化剂的再生成本，并且该废弃脱硝催化剂再生方法中产生的酸液被完全处理，不会对环境造成污染。

以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种废弃脱硝催化剂再生废液的循环利用工艺，其特征在于，包括：

将废弃脱硝催化剂再生废液除去机械杂质，得到第一废液；

将所述第一废液通入扩散渗析器中回收第一废液中的酸液，将所述酸液通入废弃脱硝催化剂再生过程的酸洗过程中再次利用，除酸后的废液为第二废液；

将第二废液通入萃取塔，采用多级逆流萃取法回收所述第二废液中的钒离子，所述萃取塔内的萃取剂为二(2-乙基已基)磷酸酯，助萃取剂为磷酸三丁酯，稀释剂为煤油，去除钒离子后的废液为第三废液；

将第三废液通入阴阳离子交换床，除去第三废液中的盐类得去离子水，将所述去离子水通入所述扩散渗析器中用于所述酸液的回收。

2.根据权利要求1所述的废弃脱硝催化剂再生废液的循环利用工艺，其特征在于，所述扩散渗析器中的第一废液与所述去离子水的体积流量比为1:0.5-2。

3.根据权利要求1所述的废弃脱硝催化剂再生废液的循环利用工艺，其特征在于，所述磷酸酯、所述磷酸三丁酯和所述煤油的体积比为14-16:9-11:70-80。

4.根据权利要求3所述的废弃脱硝催化剂再生废液的循环利用工艺，其特征在于，所述磷酸酯、所述磷酸三丁酯和所述煤油的体积比为15:10:75。

5.根据权利要求1所述的废弃脱硝催化剂再生废液的循环利用工艺，其特征在于，所述第二废液与所述煤油的体积比为1:1-3。

6.根据权利要求1所述的废弃脱硝催化剂再生废液的循环利用工艺，其特征在于，所述第一废液中所述酸液的质量浓度为1-30％。

7.根据权利要求6所述的废弃脱硝催化剂再生废液的循环利用工艺，其特征在于，所述酸液包括盐酸、硝酸、硫酸和草酸中的至少一种。

8.根据权利要求1所述的废弃脱硝催化剂再生废液的循环利用工艺，其特征在于，回收所述第一废液中的所述酸液之前还包括将所述第一废液通入气浮装置进行气浮处理。

9.根据权利要求1所述的废弃脱硝催化剂再生废液的循环利用工艺，其特征在于，将所述去离子水泵送至所述扩散渗析器中。

10.一种废弃脱硝催化剂再生方法，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的废弃脱硝催化剂再生废液的循环利用工艺。