CN113943088A - 一种scr脱硝催化剂再生废水零排放处理系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种SCR脱硝催化剂再生废水零排放处理系统，包括：包括进水口和出水口，在进水口和出水口之间从上游至下游依次设有再生废水收集装置、压滤机预处理系统；压滤机预处理系统后还依次设有滤液收集箱、调节池、铁碳微电解箱、三联箱、沉淀箱、MBR膜池、清水池、MVR蒸发结晶系统和冷凝水箱。本发明的有益效果是：采用的SCR脱硝催化剂再生废水零排放处理系统具有停留时间短、占地面积小、废水零排放、能耗较低、冷凝水直接回用等优势；MVR蒸发结晶系统内设置废水缓存箱，保证MVR蒸发结晶系统连续运行，减少启停频次；脱气预蒸发罐用于去除废水中氨氮等易挥发气体，降低冷凝水TDS提高回用水品质。

Description

一种SCR脱硝催化剂再生废水零排放处理系统及方法
技术领域
本发明属于废水处理领域，尤其涉及一种SCR脱硝催化剂再生废水零排放处理系统及方法。
背景技术
脱硝催化剂再生工艺涉及水洗的主要有四个工序，分为预清洗、酸洗、化学清洗及活性组分负载。除活性组分负载工序，其余各道工序产生的废水水量及水质均有所不同。且催化剂再生废水中污染物种类和含量随煤种和再生清洗液配方不同而变化。废水中主要污染物有：预清洗工序带入的大量固体悬浮物、酸洗及化学清洗带入的草酸、草酸盐(钠、钾、钙、镁等)、钒盐、表面活性剂、氨氮及汞、镉、铬、砷等重金属离子。
目前在催化剂再生废水处理中普遍遇到以下问题：
1、再生的催化剂模块含较多粉煤灰，导致再生废水中悬浮物含量高，会产生过多淤泥，且沉淀后黏性大，易堵塞系统管路。常规预处理工艺占地面积较大，且上清液仍然存在大量细灰，易引起再生废水处理设备污堵；
2、再生的催化剂模块因为电厂煤种的不同，各煤种燃烧后附着在催化剂表面的成分和含量不同，且由于各个厂废旧催化剂的成分不同，再生处理的配方也不同，产生的再生废水也存在多种可变因素。特别是钒、砷等元素含量高，变化大。
3、采用常规的废水处理工艺处理催化剂再生废水，废水因水质恶劣且水质波动性大，导致处理系统的产水很难满足《钒工业污染物排放标准》(GB26452-2011)及《污水综合排放标准》(GB8978-1996)等的相关排放要求，特别是砷、钒等的含量易超标。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种SCR脱硝催化剂再生废水零排放处理系统及方法。
这种SCR脱硝催化剂再生废水零排放处理系统，包括进水口和出水口，在进水口和出水口之间从上游至下游依次设有再生废水收集装置、压滤机预处理系统；压滤机预处理系统后还依次设有滤液收集箱、调节池、铁碳微电解箱、三联箱、沉淀箱、MBR膜池、清水池、MVR蒸发结晶系统和冷凝水箱；MVR蒸发结晶系统包括废水缓存箱、换热器和蒸发预脱气装置；催化剂再生废水管道连接再生废水收集装置的入水口，再生废水收集装置出水口通过进料泵与压滤机预处理系统的入口相连；压滤机预处理系统的滤液出口与滤液收集箱的吸入口相连，滤液收集箱的出口通过废水输送泵与调节池入口相连；调节池出口通过废水提升泵与铁碳微电解箱入口相连，铁碳微电解箱出口与三联箱入口相连；三联箱出口与沉淀箱入口相连，沉淀箱出口与MBR膜池入口相连；MBR膜池出口与清水池入口相连，清水池出口通过废水输送泵与废水缓存箱入口相连；废水缓存箱出口与MVR蒸发结晶系统入口相连，MVR蒸发结晶系统的冷凝水出口连接冷凝水箱入口，MVR蒸发结晶系统的排泥水出口管道通过泥水输送泵连接再生废水收集装置入口；冷凝水箱的冷凝水出口连接冷凝水回用管道；再生废水收集装置内设有搅拌器；调节池内设有混合搅拌器和pH加药调节装置；三联箱由中和箱、反应箱、絮凝箱三部分组成，中和箱的入口连接三联箱入口，中和箱的出口连接反应箱入口，反应箱出口连接絮凝箱入口，絮凝箱出口连接三联箱出口；三联箱内还设有搅拌器；铁碳微电解箱底部还设有曝气管进口。
作为优选，再生废水收集装置为再生废水收集池或再生废水收集箱。
作为优选，压滤机预处理系统内压滤机的滤布过滤精度不低于200目，透气率不高于20mm/s，滤布材质为涤纶。
作为优选，再生废水收集装置内的搅拌器为变频搅拌器。
这种SCR脱硝催化剂再生废水零排放处理系统的工作方法，包括如下步骤：
步骤1、预处理：收集到的催化剂再生废水首先进入再生废水收集装置，沉淀箱、MBR膜池产生的排泥水通过泥水输送泵进入再生废水收集装置，再生废水收集装置内的搅拌器对混合的催化剂再生废水和排泥水进行搅拌，防止粉煤灰沉降结块，得到混合废水；调节混合废水的pH至设定值；且因排泥水中含有絮凝剂及助凝剂等药剂，废水进入压滤机预处理系统前无需投加脱水剂；当再生废水收集装置的液位高于设定值时，混合废水通过进料泵进入压滤机预处理系统，混合废水中的粉煤灰等悬浮物被滤布拦截在滤室中形成滤饼；透过滤布的滤液进入滤液收集箱；
步骤2、水质调质处理；
步骤2.1、滤液收集箱内的滤液通过废水输送泵在调节池内混匀，调节pH至设定值后，通过废水提升泵进入铁碳微电解箱；
步骤2.2、铁碳微电解箱底部设置的曝气管进口对来自调节池的废水进行曝气，在酸性充氧条件下发生电化学反应除去废水中的一部分COD；
步骤2.3、铁碳微电解箱的出水自流进入三联箱，在中和箱内加入碱调节废水pH，在反应箱内加入除硬度药剂，在絮凝箱内加入絮凝剂，在絮凝箱出口管处助凝剂；废水依次流经三联箱内的中和箱、反应箱和絮凝箱；废水在三联箱发生调质反应后，经过三联箱出口进入沉淀箱；
步骤2.4、废水在沉淀箱中发生絮凝反应和沉淀反应，沉淀箱的上清液自流进入MBR膜池进行进一步过滤后，进入清水池内，絮凝反应和沉淀反应形成的污泥从沉淀箱底部定期排出；
步骤3、蒸发结晶:当清水池的液位达到设定值时，清水池中的废水经废水输送泵进入废水缓存箱内；当废水缓存箱的液位达到设定值时，启动MVR蒸发结晶系统；废水缓存箱内的废水通过进料泵后，向废水中加酸调节pH后，废水先经过精密过滤器，再经过换热器换升温后，进入到蒸发预脱气装置中，蒸发预脱气装置去除废水中氨氮等易挥发的气体；再通过换热器对废水进一步升温，达到设定温度后的废水在MVR蒸发结晶系统内进行蒸发结晶，产生冷凝水、杂盐及高沸母液；蒸汽冷凝水回收废热后，进入冷凝水箱，并回用至厂区冲洗用水和循环冷却水补水等用水点；蒸发结晶形成的杂盐及高沸母液作为危废处置；以达到热能回收利用并减少能耗的目的，实现废水的零排放及资源化利用。
作为优选，步骤1中调节混合废水的pH至4.5以上，保证压滤效果及泥饼含水率；压滤机预处理系统压滤得到的滤饼含水率不高于80％，滤液含固率不高于0.05％。
作为优选，步骤2.1中调节pH至3.5～4。
作为优选，步骤2.2中通过铁碳微电解箱底部设置的曝气管将曝气量控制在气水比12:1。
作为优选，步骤2.3中在中和箱内加入氢氧化钠控制反应箱的进口废水pH在10～11范围内；除硬度药剂为碳酸钠，絮凝剂为聚合硫酸铁，助凝剂为聚丙烯酰胺；调质出水COD控制在500mg/L以内，硬度控制在100mg/L以内。
作为优选，步骤3中废水缓存箱内的废水通过进料泵后，向废水中加酸调节pH至7～8.5；蒸发预脱气装置选用脱气预蒸发罐或蒸发脱气器；换热器选用冷凝水板换热器和蒸汽板换热器，使废水升温至80～89℃后进入蒸发预脱气装置，以降低能耗；蒸发预脱气装置去除废水中氨氮等易挥发的气体。
本发明的有益效果是：
本发明采用的SCR脱硝催化剂再生废水零排放处理系统具有停留时间短、占地面积小、废水零排放、能耗较低、冷凝水直接回用等优势，可应用于SCR脱硝催化剂再生废水及类似的高含盐量、高COD及高重金属含量废水的零排放处理。
本发明的MVR蒸发结晶系统内设置废水缓存箱，保证MVR蒸发结晶系统连续运行，减少启停频次；MVR蒸发结晶系统内设置的脱气预蒸发罐用于去除废水中氨氮等易挥发气体，降低冷凝水TDS提高回用水品质。
附图说明
图1为SCR脱硝催化剂再生废水零排放处理系统示意图。
附图标记说明：再生废水收集装置1、压滤机预处理系统2、滤液收集箱3、调节池4、铁碳微电解箱5、三联箱6、沉淀箱7、MBR膜池8、清水池9、废水缓存箱10、MVR蒸发结晶系统11、冷凝水箱12。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步描述。下述实施例的说明只是用于帮助理解本发明。应当指出，对于本技术领域的普通人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
实施例一
本申请实施例一提供了一种如图1所示SCR脱硝催化剂再生废水零排放处理系统，包括进水口和出水口，在进水口和出水口之间从上游至下游依次设有再生废水收集装置1、压滤机预处理系统2；其特征在于：压滤机预处理系统2后还依次设有滤液收集箱3、调节池4、铁碳微电解箱5、三联箱6、沉淀箱7、MBR膜池8、清水池9、MVR蒸发结晶系统11和冷凝水箱12；MVR蒸发结晶系统11包括废水缓存箱10、换热器和蒸发预脱气装置；
催化剂再生废水管道连接再生废水收集装置1的入水口，再生废水收集装置1出水口通过进料泵与压滤机预处理系统2的入口相连；压滤机预处理系统2的滤液出口与滤液收集箱3的吸入口相连，滤液收集箱3的出口通过废水输送泵与调节池4入口相连；调节池4出口通过废水提升泵与铁碳微电解箱5入口相连，铁碳微电解箱5出口与三联箱6入口相连；三联箱6出口与沉淀箱7入口相连，沉淀箱7出口与MBR膜池8入口相连；MBR膜池8出口与清水池9入口相连，清水池9出口通过废水输送泵与废水缓存箱10入口相连；废水缓存箱10出口与MVR蒸发结晶系统11入口相连，MVR蒸发结晶系统11的冷凝水出口连接冷凝水箱12入口，MVR蒸发结晶系统11的排泥水出口管道通过泥水输送泵连接再生废水收集装置1入口；冷凝水箱12的冷凝水出口连接冷凝水回用管道；
再生废水收集装置1内设有搅拌器；调节池4内设有混合搅拌器和pH加药调节装置；三联箱6由中和箱、反应箱、絮凝箱三部分组成，中和箱的入口连接三联箱6入口，中和箱的出口连接反应箱入口，反应箱出口连接絮凝箱入口，絮凝箱出口连接三联箱6出口；三联箱6内还设有搅拌器；
铁碳微电解箱5底部还设有曝气管进口。
实施例二
在实施例一的基础上，本申请实施例二提供了实施例一中SCR脱硝催化剂再生废水零排放处理系统在某催化剂厂的运行方法：
a、催化剂再生废水经收集首先进入再生废水收集箱，设置变频搅拌器，防止粉煤灰沉降结块。同时，后续废水处理系统排泥水通过泥水输送泵进入再生废水收集箱，与催化剂再生废水混合调节至合适的pH，且因排泥水中含有絮凝剂及助凝剂等药剂，废水进入压滤机预处理系统前无需投加脱水剂。
b、再生废水收集箱高于设定液位时，废水通过进料泵进入压滤机预处理系统，废水中的粉煤灰等悬浮物被滤布拦截在滤室中形成滤饼，透过滤布的滤液进入滤液箱。
经压滤机处理后，泥饼含水率不高于80％，滤液含固率不高于0.05％。
c、滤液收集箱内废水通过输送泵在调节池内混匀调质，然后通过废水提升泵进入铁碳微电解箱。为加强铁碳微电解箱的处理效果，铁碳微电解箱的进水调节pH至3.5～4，同时铁碳微电解箱底部设置曝气管进口，曝气量为气水比12：1。
废水通过铁碳微电解箱后，部分COD被除去。
d、铁碳微电解箱出水自流进入三联箱，三联箱由中和箱、反应箱、絮凝箱三部分组成，废水依次流经三个箱体，中和箱中首先加入氢氧化钠调节废水pH至10～11，然后反应箱内加入碳酸钠，絮凝箱中加入聚合硫酸铁，并在絮凝箱出口管处加入聚丙烯酰胺。调质反应后的废水从三联箱出口进入沉淀箱中。
e、废水在沉淀箱中，发生絮凝、沉淀反应，上清液自流进入MBR膜池进一步过滤后，进入清水池内。而絮凝沉淀形成的污泥从沉淀箱底部定期排出。
f、清水池达到设定液位，废水经废水输送泵进入废水缓存罐(废水缓存箱)内。
g、废水缓存罐(废水缓存箱)达到设定液位，MVR系统启动。废水通过原料泵，先经过精密过滤器，再经冷凝水板换升温后进入到蒸发预脱气器中，蒸发预脱气器主要用于去除废水中氨氮等易挥发的气体。然后废水加酸调节pH后通过进料泵依次经过冷凝水板换及蒸汽板换，进一步升温至80～89℃，作为热源的冷凝水及二次蒸汽均自MVR系统，以达到热能回收利用并减少能耗的目的。
h、达到设定温度后的废水，进入MVR系统进行蒸发结晶。进入冷凝水箱中，回用至厂区冲洗用水及循环冷却水补水等用水点。蒸发结晶形成的杂盐及高沸母液作为危废处置，从而实现废水的零排放及资源化利用。
实施例一中的催化剂再生废水零排放系统目前已在某催化剂厂成功运行，取得了良好的效果。该脱硝催化剂厂催化剂再生废水水质、MVR系统进水水质及冷凝回用水质如下表1所示；
表1脱硝催化剂厂催化剂再生废水水质、MVR系统进水水质及冷凝回用水质表
项目 单位 废水系统进水水质 MVR系统进水水质 冷凝水回用水水质
pH 1～2 7～8 7～8
SS mg/L ＞3000 ≤5 ～0
COD mg/L 800～1200 300～450 ＜10
- mg/L 8～35 10 0
TDS mg/L 18000～25500 18600～27500 ＜150
总硬度 mg/L 1000～1300 50 0
钒 mg/L 80～260 0.5～4.0 0
氨氮 mg/L 70～105 60～90 ＜10

Claims (10)

1.一种SCR脱硝催化剂再生废水零排放处理系统，包括进水口和出水口，在进水口和出水口之间从上游至下游依次设有再生废水收集装置(1)、压滤机预处理系统(2)；其特征在于：压滤机预处理系统(2)后还依次设有滤液收集箱(3)、调节池(4)、铁碳微电解箱(5)、三联箱(6)、沉淀箱(7)、MBR膜池(8)、清水池(9)、MVR蒸发结晶系统(11)和冷凝水箱(12)；MVR蒸发结晶系统(11)包括废水缓存箱(10)、换热器和蒸发预脱气装置；
催化剂再生废水管道连接再生废水收集装置(1)的入水口，再生废水收集装置(1)出水口通过进料泵与压滤机预处理系统(2)的入口相连；压滤机预处理系统(2)的滤液出口与滤液收集箱(3)的吸入口相连，滤液收集箱(3)的出口通过废水输送泵与调节池(4)入口相连；调节池(4)出口通过废水提升泵与铁碳微电解箱(5)入口相连，铁碳微电解箱(5)出口与三联箱(6)入口相连；三联箱(6)出口与沉淀箱(7)入口相连，沉淀箱(7)出口与MBR膜池(8)入口相连；MBR膜池(8)出口与清水池(9)入口相连，清水池(9)出口通过废水输送泵与废水缓存箱(10)入口相连；废水缓存箱(10)出口与MVR蒸发结晶系统(11)入口相连，MVR蒸发结晶系统(11)的冷凝水出口连接冷凝水箱(12)入口，MVR蒸发结晶系统(11)的排泥水出口管道通过泥水输送泵连接再生废水收集装置(1)入口；冷凝水箱(12)的冷凝水出口连接冷凝水回用管道；
再生废水收集装置(1)内设有搅拌器；调节池(4)内设有混合搅拌器和pH加药调节装置；三联箱(6)由中和箱、反应箱、絮凝箱三部分组成，中和箱的入口连接三联箱(6)入口，中和箱的出口连接反应箱入口，反应箱出口连接絮凝箱入口，絮凝箱出口连接三联箱(6)出口；三联箱(6)内还设有搅拌器；
铁碳微电解箱(5)底部还设有曝气管进口。
2.根据权利要求1所述SCR脱硝催化剂再生废水零排放处理系统，其特征在于：再生废水收集装置(1)为再生废水收集池或再生废水收集箱。
3.根据权利要求1所述SCR脱硝催化剂再生废水零排放处理系统，其特征在于：压滤机预处理系统(2)内压滤机的滤布过滤精度不低于200目，透气率不高于20mm/s，滤布材质为涤纶。
4.根据权利要求1所述SCR脱硝催化剂再生废水零排放处理系统，其特征在于：再生废水收集装置(1)内的搅拌器为变频搅拌器。
5.一种如权利要求1所述SCR脱硝催化剂再生废水零排放处理系统的工作方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1、预处理：收集到的催化剂再生废水首先进入再生废水收集装置(1)，沉淀箱(7)、MBR膜池(8)产生的排泥水通过泥水输送泵进入再生废水收集装置(1)，再生废水收集装置(1)内的搅拌器对混合的催化剂再生废水和排泥水进行搅拌，得到混合废水；调节混合废水的pH至设定值；当再生废水收集装置(1)的液位高于设定值时，混合废水通过进料泵进入压滤机预处理系统(2)，混合废水中的悬浮物被滤布拦截在滤室中形成滤饼；透过滤布的滤液进入滤液收集箱(3)；
步骤2、水质调质处理；
步骤2.1、滤液收集箱(3)内的滤液通过废水输送泵在调节池(4)内混匀，调节pH至设定值后，通过废水提升泵进入铁碳微电解箱(5)；
步骤2.2、铁碳微电解箱(5)底部设置的曝气管进口对来自调节池(4)的废水进行曝气，在酸性充氧条件下发生电化学反应除去废水中的一部分COD；
步骤2.3、铁碳微电解箱(5)的出水自流进入三联箱(6)，在中和箱内加入碱调节废水pH，在反应箱内加入除硬度药剂，在絮凝箱内加入絮凝剂，在絮凝箱出口管处助凝剂；废水依次流经三联箱(6)内的中和箱、反应箱和絮凝箱；废水在三联箱(6)发生调质反应后，经过三联箱(6)出口进入沉淀箱(7)；
步骤2.4、废水在沉淀箱(7)中发生絮凝反应和沉淀反应，沉淀箱(7)的上清液自流进入MBR膜池(8)进行进一步过滤后，进入清水池(9)内，絮凝反应和沉淀反应形成的污泥从沉淀箱(7)底部定期排出；
步骤3、蒸发结晶:当清水池(9)的液位达到设定值时，清水池(9)中的废水经废水输送泵进入废水缓存箱(10)内；当废水缓存箱(10)的液位达到设定值时，启动MVR蒸发结晶系统(11)；废水缓存箱(10)内的废水通过进料泵后，向废水中加酸调节pH后，废水先经过精密过滤器，再经过换热器换升温后，进入到蒸发预脱气装置中，蒸发预脱气装置去除废水中易挥发的气体；再通过换热器对废水进一步升温，达到设定温度后的废水在MVR蒸发结晶系统(11)内进行蒸发结晶，产生冷凝水、杂盐及高沸母液；蒸汽冷凝水回收废热后，进入冷凝水箱(12)，并回用至厂区冲洗用水和循环冷却水补水；蒸发结晶形成的杂盐及高沸母液作为危废处置。
6.根据权利要求5所述SCR脱硝催化剂再生废水零排放处理系统的工作方法，其特征在于：步骤1中调节混合废水的pH至4.5以上，保证压滤效果及泥饼含水率；压滤机预处理系统(2)压滤得到的滤饼含水率不高于80％，滤液含固率不高于0.05％。
7.根据权利要求5所述SCR脱硝催化剂再生废水零排放处理系统的工作方法，其特征在于：步骤2.1中调节pH至3.5～4。
8.根据权利要求5所述SCR脱硝催化剂再生废水零排放处理系统的工作方法，其特征在于：步骤2.2中通过铁碳微电解箱(5)底部设置的曝气管将曝气量控制在气水比12:1。
9.根据权利要求5所述SCR脱硝催化剂再生废水零排放处理系统的工作方法，其特征在于：步骤2.3中在中和箱内加入氢氧化钠控制反应箱的进口废水pH在10～11范围内；除硬度药剂为碳酸钠，絮凝剂为聚合硫酸铁，助凝剂为聚丙烯酰胺；调质出水COD控制在500mg/L以内，硬度控制在100mg/L以内。
10.根据权利要求5所述SCR脱硝催化剂再生废水零排放处理系统的工作方法，其特征在于：步骤3中废水缓存箱(10)内的废水通过进料泵后，向废水中加酸调节pH至7～8.5；蒸发预脱气装置选用脱气预蒸发罐或蒸发脱气器；换热器选用冷凝水板换热器和蒸汽板换热器，使废水升温至80～89℃后进入蒸发预脱气装置；蒸发预脱气装置去除废水中易挥发的气体。
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