WO2018218939A1 - Scr催化剂再生废水的废水零排放处理系统 - Google Patents

Scr催化剂再生废水的废水零排放处理系统 Download PDF

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徐杨华
周怡人
许国静
罗剑渝
钟峥嵘
廖兴静
林敏�
巫世文
邓家发
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Abstract

一种SCR催化剂再生废水的废水零排放处理系统,其中SCR催化剂再生废水包含固体悬浮物,所述废水零排放处理系统包括预处理系统A、膜浓缩系统B和蒸发系统C;所述预处理系统A被构造成将所述固体悬浮物从所述SCR催化剂再生废水中移除,所述膜浓缩系统B被构造成将经过预处理的再生废水浓缩,以获得淡水和浓缩水,所述蒸发系统C被构造成将所述浓缩水蒸发。上述工艺路线以零排放为核心,在预处理阶段通过多次循环的方式充分分离废水中液体和固体悬浮物,然后通过两级反渗透装置膜对分离后的液体浓缩和蒸发结晶,最终得到淡水、泥饼和结晶盐。利用上述处理系统可回收90%以上水质较好的淡水,固废排放量为传统化学药剂处理方案固废排放量的30%以下。

Description

SCR催化剂再生废水的废水零排放处理系统 技术领域
本发明涉及废水处理技术领域,具体涉及一种SCR催化剂再生废水的废水零排放处理系统。
背景技术
燃煤电厂脱硝工艺多使用SCR催化氧化法,需要用到脱硝催化剂。脱硝催化剂经长期使用,会发生破损、中毒、失活等问题。中毒失活的催化剂可通过清洗,加载活性物质后再生,实现循环使用。再生SCR催化剂的过程中将产生废水,其中含有铬、钒、锰、铜、砷等重金属,固体悬浮物和COD含量也超过排放标准,不能直接对外排放,需要进行废水处理。
传统的SCR催化剂再生废水处理方式为将化学药剂加入SCR催化剂再生废水,通过化学药剂沉淀重金属后进行排放。但是,传统化学沉淀方式处理的废水在沉淀过程产生的大量污泥还需要作为危废外送再处理,处理成本高,且处理所得的水中仍然存在残留重金属,不能满足排放要求。随着我国环保政策的日益紧缩,工业废水排放要求也越来越严格,并且因为水资源短缺,工业废水回收再利用也逐渐成为废水处理的一个重要趋势。
因此,需要一种新的SCR催化剂再生废水处理系统,减少污泥的排放量,提高废水回收率,最终实现废水零排放。
发明内容
有鉴于此,本发明提供一种污泥排放量低、回水率高、处理效果好的SCR催化剂再生废水的废水零排放处理系统,以实现废水零排放为目标,能实现节能减排的目的。
本发明提供一种SCR催化剂再生废水的废水零排放处理系统,所述SCR催 化剂再生废水包含固体悬浮物,所述SCR催化剂再生废水的废水零排放处理系统包括预处理系统A、膜浓缩系统B和蒸发系统C;所述预处理系统A被构造成通过在预处理系统A中的多次循环将所述固体悬浮物从所述SCR催化剂再生废水中移除,所述膜浓缩系统B被构造成将经过预处理的再生废水浓缩,以获得淡水和浓缩水,所述蒸发系统C被构造成将所述浓缩水蒸发。
进一步,所述预处理系统A包括废水调节池、斜板沉降池、第一中间水池、管式微滤膜装置、污泥收集池和压滤机;所述废水调节池被构造成将SCR催化剂再生废水软化,所述斜板沉降池被构造成将软化后的再生废水沉淀并分离,以得到沉淀物和上层液体;所述第一中间水池被构造成使所述上层液体缓冲和静置,所述沉淀物被排入污泥收集池,所述上层液体进入第一中间水池和管式微滤膜装置,从而得到第一液体和第二液体,第一液体中的固体悬浮物的浓度比第二液体中的固体悬浮物的浓度低;具有低固体悬浮物浓度的第一液体从管式微滤膜装置流入膜浓缩系统B,具有高固体悬浮物浓度的第二液体返回第一中间水池,使得所述第二液体在第一中间水池和管式微滤膜装置之间循环地流动以被反复过滤;所述污泥收集池中的污泥流经压滤机以被压紧和过滤,使得污泥中的固体和液体彼此分离,分离后的液体流入废水调节池中以进行循环处理。
进一步,所述预处理系统A还包括设置于管式微滤膜装置与膜浓缩系统B之间的第二中间水池。
进一步,所述膜浓缩系统B包括一级反渗透装置和二级反渗透装置;已经被预处理系统A处理的具有低固体悬浮物浓度的第一液体流入一级反渗透装置以被浓缩,以得到淡水和第一浓缩水,所述第一浓缩水流入二级反渗透装置以被再浓缩,以得到淡水和第二浓缩水,所述第二浓缩水流入蒸发系统C。
进一步,所述一级反渗透装置采用具有抗污染性能的低压或中压反渗透膜;所述二级反渗透装置采用具有抗污染性能的中压或高压反渗透膜。
进一步,在所述废水调节池中添加Ca(OH)2和Na2CO3以对SCR催化剂再生废 水软化,使得废水调节池中的废水的PH值被控制为6.0-11.0;
进一步,通过所述斜板沉降池的沉淀和分离所得的所述上层液体中的固体悬浮物浓度低于500mg/L,COD浓度低于200mg/L;
进一步,所述具有低固体悬浮物浓度的第一液体中固体悬浮物浓度低于20mg/L,钙离子浓度低于50mg/L,镁离子浓度低于50mg/L;所述具有高固体悬浮物浓度的第二液体中固体悬浮物浓度为1~3%;
进一步,所述管式微滤膜装置中的微滤膜是孔径范围为0.1-0.45μm的PVDF膜;
进一步,通过所述膜浓缩系统B的浓缩获得的淡水回收率高于90%。
本发明的有益效果:本发明的SCR催化剂再生废水的废水零排放处理系统,采取了以零排放为核心的工艺路线,在预处理阶段通过多次循环的方式充分分离废水中液体和固体悬浮物,去除了钙镁等长期硬度,然后通过两级反渗透装置膜对分离后的液体浓缩并蒸发结晶,最终得到了淡水、泥饼和结晶盐。收集淡水用于回收再利用,泥饼和结晶盐外送处理,实现了废水零排放,提高了回水率,同时减少了污泥排放量,降低了后续的污泥处理成本。
采用本发明的SCR催化剂再生废水的废水零排放处理系统,可回收90%以上水质较好的淡水,固废排放量为传统化学药剂处理方案固废排放量的30%以下,具有优异的废水处理效果。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述:
图1是本发明的处理系统的结构框图;
图中:A、预处理系统;B、膜浓缩系统;C、蒸发系统。
具体实施方式
如图所示,本实施例提供一种SCR催化剂再生废水的废水零排放处理系统, 所述SCR催化剂再生废水包含固体悬浮物,所述SCR催化剂再生废水的废水零排放处理系统包括预处理系统A、膜浓缩系统B和蒸发系统C;所述预处理系统A被构造成通过在预处理系统A中的多次循环将所述固体悬浮物从所述SCR催化剂再生废水中移除,所述膜浓缩系统B被构造成将经过预处理的再生废水浓缩,以获得淡水和浓缩水,所述蒸发系统C被构造成将所述浓缩水蒸发。通过在预处理系统中采用多次循环处理的方式充分分离废水中液体和固体悬浮物,然后对分离后的液体浓缩和蒸发结晶,最终得到淡水、泥饼和结晶盐。收集淡水用于回收再利用,泥饼和结晶盐外送处理,实现了废水零排放,提高了回水率,同时减少了污泥排放量,降低了后续的污泥处理成本。
本实施例中,所述预处理系统A包括废水调节池、斜板沉降池、第一中间水池、管式微滤膜装置、污泥收集池和压滤机;所述废水调节池被构造成将SCR催化剂再生废水软化,所述斜板沉降池被构造成将软化后的再生废水沉淀并分离,以得到沉淀物和上层液体;所述沉淀物被排入污泥收集池,所述上层液体进入第一中间水池和管式微滤膜装置,从而得到第一液体和第二液体,第一液体中的固体悬浮物的浓度比第二液体中的固体悬浮物的浓度低;具有低固体悬浮物浓度的第一液体从管式微滤膜装置流入膜浓缩系统B,具有高固体悬浮物浓度的第二液体返回第一中间水池,使得所述第二液体在第一中间水池和管式微滤膜装置之间循环地流动以被反复过滤。具体的,在所述废水调节池中添加Ca(OH)2和Na2CO3以对SCR催化剂再生废水软化处理。SCR催化剂再生废水被软化后流过斜板沉降池,使得能去除废水中80%以上的固体悬浮物。上层液体首先进入第一中间水池,然后进入管式微滤膜装置,并再次进入第一中间水池。上层液体在第一中间水池和管式微滤膜装置之间被循环过滤。在本发明中,一方面斜板沉降池减小了管式微滤膜的过滤压力,提高了管式微滤膜的使用寿命,另一方面管式微滤膜装置对斜板沉降池出水进行过滤,强化去除水中固体悬浮物,提高了水质质量。斜板沉降池和管式微滤膜相互配合,可大量去除废水中固体悬浮物,促进软化反应物过滤,提高出水质量。设定第一中间水池中的固 体悬浮物浓度作为控制第一中间水池与污泥收集池之间管路中阀门启闭的预设浓度。当第一中间水池中的固体悬浮物浓度达到预设浓度时,阀门打开,第一中间水池中的液体被排入污泥收集池;并且当第一中间水池中的固体悬浮物浓度低于预设浓度时,液体被在第一中间水池和管式微滤膜装置之间进行循环过滤。污泥收集池中污泥流经压滤机以被压紧和过滤,使得污泥中的固体和液体彼此分离,得到分离后的液体和泥饼。分离后的液体流入废水调节池中以进行循环处理,而泥饼外送处理。这种处理方式可充分分离废水中液体和固体悬浮物,减少污泥的产量,降低后续的污泥处理成本,此处所用压滤机为板框压滤机。
本实施例中,所述预处理系统A还包括设置于管式微滤膜装置与膜浓缩系统B之间的第二中间水池。通过第二中间水池可以被构造成使具有低固体悬浮物浓度的第一液体缓冲和静置。当需要对管式微滤膜装置或其他装置进行反冲洗时,不影响其他处理程序的进行,从而整体上提高了废水处理效率。通过第一中间水池和第二中间水池还可以检测进入管式微滤膜装置及膜浓缩系统的水质是否达到要求,对不达标的进水提前采取措施进行预防。
本实施例中,所述膜浓缩系统B包括一级反渗透装置和二级反渗透装置。已经被预处理系统A处理的具有低固体悬浮物浓度的第一液体流入一级反渗透装置以被浓缩,以得到淡水和第一浓缩水,所述第一浓缩水流入二级反渗透装置以被再浓缩,以得到淡水和第二浓缩水,所述第二浓缩水流入蒸发系统C。所述膜浓缩系统B还包括用于收集二级反渗透装置处理所得第二浓缩水的浓缩水箱。经二级反渗透装置处理后所得第二浓缩水先进入浓缩水箱再流入蒸发系统。采用两级反渗透装置,能较好的去除金属离子和大分子有机物。
本实施例中,所述一级反渗透装置采用具有抗污染性的能低压或中压反渗透膜;所述二级反渗透装置采用具有抗污染性能的中压或高压反渗透膜;一级反渗透装置和二级反渗透装置可根据浓缩水的浓度调整所施加的压力的大小;通过选择具有不同耐压性能的反渗透膜,能够更好的进行废水的反渗透处理, 提高回水率。
本实施例中,在所述废水调节池中添加Ca(OH)2和Na2CO3以对SCR催化剂再生废水软化处理。在添加Ca(OH)2和Na2CO3期间,需要对SCR催化剂再生废水进行搅拌,使得废水调节池中的废水的PH值被控制为6.0-11.0。废水调节池中温度范围被控制在25℃左右。SCR催化剂再生废水的软化作用机理通过化学反应方程式表示如下:
Ca(HCO3)2+Ca(OH)2→2CaCO3↓+2H2O;
MgCl2+Ca(OH)2+Na2CO3→2CaCO3↓+2NaCl+Mg(OH)2↓。
通过添加Ca(OH)2和Na2CO3药剂,PH值被控制,并且能更好的去除由于废水中长期存在钙镁等引起的硬度。
本实施例中,通过所述斜板沉降池的沉淀和分离所得的所述上层液体中的固体悬浮物的浓度低于500mg/L,COD浓度低于200mg/L。斜板沉降池中的水力负荷高,并且因此利用层流原理获得好的沉淀效果,使得能够去除废水中80%以上的固体悬浮物,通过选择合适的斜板、设置合适的斜板间间距以及斜板倾斜度,可以提高沉淀效率,以便控制经过斜板沉降池处理所得的上层液体中的固体悬浮物的浓度低于500mg/L,COD浓度低于200mg/L。
本实施例中,所述具有低固体悬浮物浓度的第一液体中固体悬浮物浓度低于20mg/L,钙离子浓度低于50mg/L,镁离子浓度低于50mg/L;所述具有高固体悬浮物浓度的第二液体中固体悬浮物浓度为1~3%(10000mg/L~30000mg/L)。管式微滤膜装置采用了复合膜管,使膜管能在较高的运行压力和反洗压力下工作,获得极高的固体去除效率和膜通量,从而减少系统占地面积。通过选择合适的微滤膜可控制管式微滤膜装置处理所得的具有低固体悬浮物浓度的第一液体的固体悬浮物浓度低于20mg/L,钙离子浓度低于50mg/L,镁离子浓度低于50mg/L。
本实施例中,所述管式微滤膜装置中的微滤膜是孔径范围为0.1-0.45μm的PVDF膜。PVDF膜能极好地与PVDF支撑管内壁交联或嵌入到PE支撑管内壁 中与支撑管形成强劲的结合,使膜管能在较高的运行压力和反洗压力下工作获得极高的固体去除效率和膜通量。由于选择的微滤膜孔径很小,可以有效除去废水中悬浮颗粒、胶体和大分子有机物等,使得能够极大地改善出水水质,所出水可直接进入膜浓缩系统进行浓缩处理而无需再进行其他过滤单元处理,从而简化了运行工艺流程。
本实施例中,通过所述膜浓缩系统B的浓缩所获得的淡水回收率高于90%。本实施例的膜浓缩系统,回水率高,便于实现水的回收利用。
本实施例中,所述蒸发系统C包括蒸发结晶器,所述蒸发结晶器连接膜浓缩系统B中用于收集二级反渗透装置处理所得浓缩水的浓缩水箱,进行浓缩水蒸发处理。收集蒸馏所得淡水以回收再利用,并将蒸发所得结晶盐外送处理。所述蒸发结晶器可选择多效蒸发器或MVR蒸发器。蒸发形式可选择强制循环蒸发,或降膜蒸发。通过控制蒸发温度和时间,使得通过蒸发结晶所得的蒸馏水回收率被控制在95%以上,结晶盐含水率(游离水)在5%以下。
本实施例中,系统各组成部分通过管路进行连接。
未经处理的SCR催化剂再生废水的水质指标见表1,通过本实施例的SCR催化剂再生废水的废水零排放处理系统处理后的水质指标见表2:
项目 单位 数值
碳酸盐 mg/L 1070
碳酸氢盐 mg/L <1.0
硫酸盐 mg/L 300~3000
pH值 6~10
溶解性固体TDS mg/L 4000~8000
固体悬浮物 mg/L 2~2000
mg/L 300~800
mg/L 10~1000
mg/L 10~1000
mg/L 2000~4000
mg/L 200~1000
mg/L 10~50
表1
Figure PCTCN2017117780-appb-000001
表2
对比表1与表2可以看出,经过本实施例的SCR催化剂再生废水的废水零排放处理系统处理的SCR催化剂再生废水,固体悬浮物浓度低,水质质量高,可回收再利用。
最后说明的是,以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制,尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围,其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

  1. 一种SCR催化剂再生废水的废水零排放处理系统,所述SCR催化剂再生废水包含固体悬浮物,其特征在于:所述SCR催化剂再生废水的废水零排放处理系统包括预处理系统A、膜浓缩系统B和蒸发系统C;所述预处理系统A被构造成通过在预处理系统A中的多次循环将所述固体悬浮物从所述SCR催化剂再生废水中移除,所述膜浓缩系统B被构造成将经过预处理的再生废水浓缩,以获得淡水和浓缩水,所述蒸发系统C被构造成将所述浓缩水蒸发。
  2. 根据权利要求1所述的SCR催化剂再生废水的废水零排放处理系统,其特征在于:所述预处理系统A包括废水调节池、斜板沉降池、第一中间水池、管式微滤膜装置、污泥收集池和压滤机;所述废水调节池被构造成将SCR催化剂再生废水软化,所述斜板沉降池被构造成将软化后的再生废水沉淀并分离,以得到沉淀物和上层液体;所述第一中间水池被构造成使所述上层液体缓冲和静置;所述沉淀物被排入污泥收集池,所述上层液体进入第一中间水池和管式微滤膜装置,从而得到第一液体和第二液体,第一液体中的固体悬浮物的浓度比第二液体中的固体悬浮物的浓度低;具有低固体悬浮物浓度的第一液体从管式微滤膜装置流入膜浓缩系统B,具有高固体悬浮物浓度的第二液体返回第一中间水池,使得所述第二液体在第一中间水池和管式微滤膜装置之间循环地流动以被反复过滤;所述污泥收集池中的污泥流经压滤机以被压紧和过滤,使得污泥中的固体和液体彼此分离,分离后的液体流入废水调节池中以进行循环处理。
  3. 根据权利要求2所述的SCR催化剂再生废水的废水零排放处理系统,其特征在于:所述预处理系统A还包括设置于管式微滤膜装置与膜浓缩系统B之间的第二中间水池。
  4. 根据权利要求2所述的SCR催化剂再生废水的废水零排放处理系统,其特征在于:所述膜浓缩系统B包括一级反渗透装置和二级反渗透装置;已经被预处理系统A处理的具有低固体悬浮物浓度的第一液体流入一级反渗透装置以 被浓缩,以得到淡水和第一浓缩水,所述第一浓缩水流入二级反渗透装置以被再浓缩,以得到淡水和第二浓缩水,所述第二浓缩水流入蒸发系统C。
  5. 根据权利要求4所述的SCR催化剂再生废水的废水零排放处理系统,其特征在于:所述一级反渗透装置采用具有抗污染性能的低压或中压反渗透膜;所述二级反渗透装置采用具有抗污染性能的中压或高压反渗透膜。
  6. 根据权利要求2所述的SCR催化剂再生废水的废水零排放处理系统,其特征在于:在所述废水调节池中添加Ca(OH)2和Na2CO3以对SCR催化剂再生废水软化,使得废水调节池中的废水的PH值被控制为6.0-11.0。
  7. 根据权利要求2所述的SCR催化剂再生废水的废水零排放处理系统,其特征在于:通过所述斜板沉降池的沉淀和分离所得的所述上层液体中的固体悬浮物的浓度低于500mg/L,COD浓度低于200mg/L。
  8. 根据权利要求2所述的SCR催化剂再生废水的废水零排放处理系统,其特征在于:所述具有低固体悬浮物浓度的第一液体的固体悬浮物浓度低于20mg/L,钙离子浓度低于50mg/L,镁离子浓度低于50mg/L;所述具有高固体悬浮物浓度的第二液体的固体悬浮物浓度为1~3%。
  9. 根据权利要求2所述的SCR催化剂再生废水的废水零排放处理系统,其特征在于:所述管式微滤膜装置中的微滤膜是孔径范围为0.1-0.45μm的PVDF膜。
  10. 根据权利要求1所述的SCR催化剂再生废水的废水零排放处理系统,其特征在于:通过所述膜浓缩系统B的浓缩获得的淡水回收率高于90%。
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