CN109942152A - 一种scr再生脱硝催化剂废水处理***及处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种SCR再生脱硝催化剂废水处理***及处理方法，包括：一级反应沉淀池、二级反应沉淀池、三级反应沉淀池、冷却塔、水解酸化池、污泥池、第一好氧曝气池、第二好氧曝气池、MBR膜生物反应器、排放水池及板框压滤机。其中，催化剂再生过程中产生的废水会依次经过一级反应沉淀池、二级反应沉淀池、三级反应沉淀池、冷却塔、水解酸化池、污泥池、第一好氧曝气池、好氧曝气池及MBR膜生物反应器，最终水质检测达标后可通过排放水池排放出去。该***占地小，日处理水量高，处理效率高效，环境污染小，可有效处置再生SCR脱硝催化剂过程中产生的废水。
Description
技术领域
本发明属于环保领域，具体涉及一种SCR再生脱硝催化剂废水处理***及处理方法。
背景技术
SCR脱硝催化剂是去除火电厂烟气中氮氧化物的核心，其性能的好坏直接影响烟气脱硝的效率，一般的脱硝催化剂使用寿命仅3年，过后催化剂即被淘汰掩埋处置或进一步再生。
催化剂再生清洗一般会经过物理清灰、鼓泡清洗、化学清洗、超声清洗、化学中和、微观除铁、纯水漂洗等几个步骤，在这些过程中产生的废水会产生大量的重金属（如铁、钒、铝等）以及非重金属（如磷、硫、砷等），目前国内对SCR脱硝催化剂再生废水的研究尚处于起步阶段，现行废水处理多采用膨润土吸附，不仅未能有效处理废水中的重金属和有机物，而且处置费用高，更有可能给生态环境带来二次污染。因此，为妥善处理再生过程中产生的废水，并使其达到国家法律法规，急需研究一种高效的SCR再生脱硝催化剂废水处理***。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是，SCR脱硝催化剂再生废水中会产生大量的重金属（如铁、钒、铝等）以及非重金属（如磷、硫、砷等），可生化性差，处理难度高，因此需要提供一种高效的SCR再生脱硝催化剂废水处理***及处理方法，可以做到占地小，处理效率高且二次污染小等效果。
为了实现发明目的，本发明采用如下技术方案：
一种SCR再生脱硝催化剂废水处理***，包括：一级反应沉淀池、二级反应沉淀池、三级反应沉淀池、冷却塔、水解酸化池、污泥池、第一好氧曝气池、第二好氧曝气池、MBR膜生物反应器、排放水池及板框压滤机。其中，一级反应沉淀池、二级反应沉淀池、三级反应沉淀池、冷却塔、水解酸化池、第一好氧曝气池、第二好氧曝气池、MBR膜生物反应器、排放水池按照废水走向依次连接安装，板框压滤机则安装于污泥池后；一级反应沉淀池、二级反应沉淀池、三级反应沉淀池、水解酸化池底部通过第一排泥管与污泥池相连，第一好氧曝气池、第二好氧曝气池通过第二排泥管与污泥池相连。
利用上述废水处理***进行SCR再生脱硝催化剂废水处理的方法：
生产SCR再生脱硝催化剂的废水依次经过一级反应沉淀池、二级反应沉淀池、三级反应沉淀池、冷却塔、水解酸化池、污泥池、第一好氧曝气池、第二好氧曝气池及MBR膜生物反应器，最终水质检测达标后可通过排放水池排放出去。所述一级反应沉淀池、二级反应沉淀池、三级反应沉淀池中分别加有相应药剂处理废水。
所述生产SCR再生脱硝催化剂的废水经过一级反应沉淀池、二级反应沉淀池、三级反应沉淀池、水解酸化池产生的污泥通过第一排泥管排入污泥池，经过第一好氧曝气池、第二好氧曝气池产生的污泥通过第二排泥管排入污泥池。
所述废水在通过污水进水管进入***前，需调节pH至中性，可以添加硫酸或氢氧化钠进行pH调节。
所述一级反应沉淀池中加入的药剂依次为硫酸（H2SO4）、双氧水（H2O2）、硫酸亚铁（FeSO4）、氢氧化钠（NaOH）、聚丙稀铣胺（PAM），搅拌反应时间控制在0.8-1小时，污泥沉降时间控制在1-1.2小时。各药剂浓度依不同项目进行调节，其中所用H2SO4和NaOH的质量分数分别为60%和32%，加入H2SO4和NaOH的目的为调节废水pH值。
所述二级反应沉淀池加入的药剂依次为NaOH、FeSO4、PAM，搅拌反应时间控制在0.5-0.6小时，污泥沉降时间控制在1-1.2小时。各药剂浓度可依不同项目进行适度调整。
所述三级反应沉淀池加入的药剂依次为NaOH、重捕剂、FeSO4、PAM、H2SO4，搅拌反应时间控制在1-1.5小时，污泥沉降时间控制在1-1.2小时。各药剂浓度可依不同项目进行适度调整。
所述重捕剂选用的是有机硫TMT-15，该重捕剂螯合能力强，沉淀物稳定 ， 污泥量少且稳定，后处理简单 ，另外无二次污染，对生态也无损害 。
所述冷却塔需将三级反应后的废水温度控制在40℃-45℃以内，以便于后续污水的水解酸化。
所述水解酸化池的有效容积是50m3，水力停留时间为0.8-1.2小时。
所述第一好氧曝气池、第二好氧曝气池的有效容积均为65m3，且为24小时持续曝气。
所述MBR膜生物反应器两者为并联使用。采用的膜为中空纤维膜，运行方式为恒压，膜的过滤时间为 100 分钟，反冲洗时间为 4 分钟，***由PLC自动控制运行。
所述污泥池的有效容积为70m3，池中污泥经板框压滤机压缩成泥饼后运送至有资质危废处理单位进行专业处理。
所述MBR膜生物反应器反应过程中产生的污泥可全部回流至第一好氧曝气池中。
有益效果：
（1）本废水处理***设备均采用地面集成式，在有限空间内可依次连接，因此安装方便且占地小，日处理污水量可达200m3。
（2）生化反应前，采用三级反应处理污水，重金属去除率即可达到70%，化学需氧量（COD）去除率可达到65%，可见三级反应处置效率较高。
（3）本发明涉及的设备较少，因此即使24小时运行，需要添加的药剂以及安排的员工均较少，可以有效的节省人力与物力。
（4）本发明最终排放水中金属与非金属的去除率均达到85%，其化学需氧量（COD）去除率可到90%，其他各类指标均可达到国家法定排放标准。
附图说明
图1为SCR再生脱硝催化剂废水处理***图。
其中，1-一级反应沉淀池，2-二级反应沉淀池，3-三级反应沉淀池，4-冷却塔，5-水解酸化池，6-污泥池，7-第一好氧曝气池,8-第二好氧曝气池，9﹑10-MBR膜生物反应器，11-排放水池，12-板框压滤机，13-污水进水管，14-第一出水口（一级反应沉淀池水进二级反应沉淀池），15-第二出水口（二级反应沉淀池水进三级反应沉淀池），16-第三出水口（二级反应沉淀池水进冷却塔），17-第四出水口（水解酸化池水进好氧曝气池1）,18-第五出水口（好氧曝气池1水进-MBR膜生物反应器），19-第六出水口，20-第一排泥管（一、二、三级反应沉淀池及水解酸化池污泥通过第一排泥管进入污泥池），21-第二排泥管（好氧曝气池污泥通过第二排泥管进入污泥池），22-污泥排放口。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明，而非对本发明的限制。
实施例1
一种SCR再生脱硝催化剂废水处理***，如图1所示，包括：一级反应沉淀池、二级反应沉淀池、三级反应沉淀池、冷却塔、水解酸化池、污泥池、第一好氧曝气池、第二好氧曝气池、MBR膜生物反应器、排放水池及板框压滤机；其中，一级反应沉淀池、二级反应沉淀池、三级反应沉淀池、冷却塔、水解酸化池、第一好氧曝气池、第二好氧曝气池、MBR膜生物反应器、排放水池按照废水走向依次连接安装，板框压滤机则安装于污泥池后；一级反应沉淀池、二级反应沉淀池、三级反应沉淀池、水解酸化池底部通过第一排泥管与污泥池相连，第一好氧曝气池、第二好氧曝气池通过第二排泥管与污泥池相连。水解酸化池的有效容积是50m3，第一好氧曝气池、第二好氧曝气池的有效容积均为65m3，污泥池的有效容积为70m3。
待处理废水源自大唐集团某电厂已运行24000H的板式催化剂再生的废水，废水中初始COD值为1197mg/L，且含大量金属与非金属。
该废水处理***运行具体步骤如下：
（1）SCR脱硝催化剂再生过程中的一系列废水经过污水进水管13进入一级反应沉淀池1中，通过投加硫酸调节水质pH至3.0，接着投加双氧水（H2O2）、硫酸亚铁（FeSO4），两者摩尔比为6:1，絮凝搅拌达到0.4H后，投加NaOH，回调废水的pH值至中性7.0，进而使铁盐生成矾花，继续投加PAM（质量分数为0.01%），经过PAM的絮凝作用，使得矾花变大并形成大量的絮状沉淀物。沉淀物通过第一排泥管进入污泥池中，废水则进一步提升进入二级反应沉淀池；
（2）废水进入二级反应沉淀池后，投加氢氧化钠（NaOH），调节水质pH至10.9成碱性，之后继续投加FeSO4、PAM进行混凝沉淀，其中，FeSO4和PAM所采用的质量分数分别为0.4%和0.004%，体积比为1:1，以此处理第一级反应沉淀剩余絮状物。沉淀物通过第一排泥管进入污泥池中，废水提升后进入三级反应沉淀池；
（3）进一步投加NaOH精确调节pH值至10.5左右，然后投加重金属捕捉剂、FeSO4进行反应，所用重金属捕捉剂、FeSO4质量分数分别为1.2%和1.3%，体积比为2:3，形成沉淀后通过投加PAM（质量分数为0.004%），将矾花变大，并加快沉淀，以进一步去除水中污染物。沉淀物通过排泥管1进入污泥池中，废水提升后则进入冷却塔中；
（4）开启冷却塔，废水进入后，排放水温度需低于40℃，之后废水才可进一步进入水解酸化池中；若经过三级反应之后温度较低不影响后续的生物反应，则废水可不流经冷却塔。
（5）水解酸化的作用将原有废水中的非溶解性有机物转变为溶解性有机物，对于工业废水，主要将其中难生物降解的有机物转变为易生物降解的有机物， 提高废水的可生化性，因此需提前培养好水解酸化菌，该水解酸化菌（可以通过商业途径购买得到，本发明中购自于某污水处理厂），其作用是促进水中化学需氧量（COD）的去除，废水在水解酸化池中停留1.2H后可进入好氧池中；
（6）为延长废水在好氧曝气池中的水力停留时间，因此设置2个好氧池，分别为65m3，且为24小时曝气，废水在好氧池中的水力停留时间为10H，之后废水可进一步进入MBR生物膜反应器。
（7）MBR膜具有很好的截留作用，废水经膜组件过滤后，可有效实现泥水分离，并且明显提高出水水质，处理后的水经检测达标后可进入排放水池，之后即可通过市政管网排放出去，也可作为中水进一步为工业利用。
从例1中的表1和表2可以看出，该***对板式催化剂废水中COD去除率可达到90%，且最终水质排放水均可达到国家法定要求，可见该***确实可有效处理SCR再生脱硝催化剂废水。
表1 废水在***各设备中的COD实测值
| COD实测值 | 空白 | 一级反应沉淀池 | 二级反应沉淀池 | 三级反应沉淀池 | 水解酸化池 | 好氧曝气池1 | 好氧曝气池2 | MBR膜生物反应器 |
| mg/L | 362.54 | 115.54 | 123.50 | 143.42 | 153.38 | 175.29 | 151.39 | 32.84 |
表2 排放水池各水质指标及检测值
| 检测项目 | 检测值（mg/L） | 排放限值（mg/L） |
| pH | 7.06 | 6-9 |
| 化学需氧量（COD） | 32.84 | 100 |
| 氨氮 | 4.6 | 40 |
| 总磷 | 0.22 | 2.0 |
| 悬浮物（SS） | 28 | 70 |
| 总锌 | 0.41 | 2.0 |
| 总铜 | 0.10 | 0.3 |
| 总镉 | 0.02 | 0.1 |
| 总铬 | 0.27 | 1.5 |
| 六价铬 | 0.18 | 0.5 |
| 总钒 | 0.24 | 1.0 |
| 总铅 | 0.17 | 0.5 |
| 总砷 | 0.04 | 0.2 |
| 总汞 | 0.01 | 0.03 |
实施例2
该批次再生的废旧催化剂源自国电集团某电厂已运行24000H的蜂窝式催化剂。废水中初始COD值为1508mg/L，同样含大量金属与非金属。
废水处理***运行具体步骤与例1类似。
从表3和表4可以看出，该***对板式催化剂废水中COD去除率可达到91%，且最终水质的各检测指标均低于排放限值，可见该工艺处理蜂窝式催化剂也是有效的。
表3 废水在***各设备中的COD实测值
| COD实测值 | 空白 | 一级反应沉淀池 | 二级反应沉淀池 | 三级反应沉淀池 | 水解酸化池 | 好氧曝气池1 | 好氧曝气池2 | MBR膜生物反应器 |
| mg/L | 462.35 | 139.44 | 115.54 | 151.39 | 147.41 | 175.29 | 139.44 | 43.78 |
表4 排放水池各水质指标及检测值
| 检测项目 | 检测值（mg/L） | 排放限值（mg/L） |
| pH | 6.87 | 6-9 |
| 化学需氧量（COD） | 43.78 | 100 |
| 氨氮 | 9.4 | 40 |
| 总磷 | 0.18 | 2.0 |
| 悬浮物（SS） | 31 | 70 |
| 总锌 | 0.18 | 2.0 |
| 总铜 | 0.02 | 0.3 |
| 总镉 | 0.04 | 0.1 |
| 总铬 | 0.63 | 1.5 |
| 六价铬 | 0.16 | 0.5 |
| 总钒 | 0.37 | 1.0 |
| 总铅 | 0.29 | 0.5 |
| 总砷 | 0.01 | 0.2 |
| 总汞 | 0.01 | 0.03 |
实施例3
该批次再生的废旧催化剂源自大唐集团某电厂已运行24000H的波纹式催化剂。废水中初始COD值为1353mg/L，同样含大量金属与非金属。
废水处理***运行具体步骤与例1类似。
从表5和表6可以看出，该***对板式催化剂废水中COD去除率可达到92%，最终水质的各检测指标也均低于排放限值，表明该***处理波纹式催化剂也是有效的。
表5 废水在***各设备中的COD实测值
| COD实测值 | 空白 | 一级反应沉淀池 | 二级反应沉淀池 | 三级反应沉淀池 | 水解酸化池 | 好氧曝气池1 | 好氧曝气池2 | MBR膜生物反应器 |
| mg/L | 332.49 | 79.06 | 90.92 | 126.49 | 205.56 | 209.51 | 167.48 | 28.16 |
表6 排放水池各水质指标及检测值
| 检测项目 | 检测值（mg/L） | 排放限值（mg/L） |
| pH | 7.14 | 6-9 |
| 化学需氧量（COD） | 32.16 | 100 |
| 氨氮 | 10.4 | 40 |
| 总磷 | 0.28 | 2.0 |
| 悬浮物（SS） | 19 | 70 |
| 总锌 | 0.17 | 2.0 |
| 总铜 | 0.07 | 0.3 |
| 总镉 | 0.03 | 0.1 |
| 总铬 | 0.43 | 1.5 |
| 六价铬 | 0.04 | 0.5 |
| 总钒 | 0.31 | 1.0 |
| 总铅 | 0.18 | 0.5 |
| 总砷 | 0.04 | 0.2 |
| 总汞 | 0.01 | 0.03 |
Claims (10)
1.一种SCR再生脱硝催化剂废水处理***，其特征在于：包括一级反应沉淀池（1）、二级反应沉淀池（2）、三级反应沉淀池（3）、冷却塔（4）、水解酸化池（5）、污泥池（6）、第一好氧曝气池（7）、第二好氧曝气池（8）、MBR膜生物反应器（9，10）、排放水池（11）和板框压滤机（12）；其中，一级反应沉淀池（1）、二级反应沉淀池（2）、三级反应沉淀池（3）、冷却塔（4）、水解酸化池（5）、第一好氧曝气池（7）、第二好氧曝气池（8）、MBR膜生物反应器（9，10）、排放水池（11）按照废水走向依次连接安装，板框压滤机（12）则安装于污泥池（6）后；一级反应沉淀池（1）、二级反应沉淀池（2）、三级反应沉淀池（3）、水解酸化池（5）底部通过第一排泥管（20）与污泥池（6）相连，第一好氧曝气池（7）、第二好氧曝气池（8）通过第二排泥管（21）与污泥池（6）相连。
2.根据权利要求1所述的一种SCR再生脱硝催化剂废水处理***，其特征在于：所述MBR膜生物反应器为并联使用，采用的膜为中空纤维膜，运行方式为恒压，***由PLC自动控制运行。
3.一种SCR再生脱硝催化剂废水处理方法，其特征在于：生产SCR再生脱硝催化剂的废水依次经过一级反应沉淀池（1）、二级反应沉淀池（2）、三级反应沉淀池（3）、冷却塔（4）、水解酸化池（5）、污泥池（6）、第一好氧曝气池（7）、第二好氧曝气池（8）及MBR膜生物反应器（9，10），最终水质检测达标后可通过排放水池排放出去；废水经过一级反应沉淀池（1）、二级反应沉淀池（2）、三级反应沉淀池（3）、水解酸化池（5）产生的污泥通过第一排泥管（20）排入污泥池（6），经过第一好氧曝气池（7）、第二好氧曝气池（8）产生的污泥通过第二排泥管（21）排入污泥池（6）；所述一级反应沉淀池（1）、二级反应沉淀池（2）、三级反应沉淀池（3）中加有处理废水的药剂。
4.根据权利要求3所述的一种SCR再生脱硝催化剂废水处理方法，其特征在于：所述废水进入***前，需添加硫酸或氢氧化钠将废水pH调节至中性。
5.根据权利要求3所述的一种SCR再生脱硝催化剂废水处理方法，其特征在于：所述一级反应沉淀池（1）中加入的药剂依次为硫酸、双氧水、硫酸亚铁、氢氧化钠、聚丙稀铣胺，搅拌反应时间控制在0.8-1小时，污泥沉降时间控制在1-1.2小时。
6.根据权利要求3所述的一种SCR再生脱硝催化剂废水处理方法，其特征在于：所述二级反应沉淀池依次加入的药剂为NaOH、FeSO4、PAM，搅拌反应时间控制在0.5-0.6小时，污泥沉降时间控制在1-1.2小时。
7.根据权利要求3所述的一种SCR再生脱硝催化剂废水处理方法，其特征在于：所述三级反应沉淀池中依次加入的药剂为NaOH、重捕剂、FeSO4、PAM、H2SO4，搅拌反应时间控制在1-1.5小时，污泥沉降时间控制在1-1.2小时。
8.根据权利要求7所述的一种SCR再生脱硝催化剂废水处理方法，其特征在于：所述重捕剂选用的是有机硫TMT-15 。
9.根据权利要求3所述的一种SCR再生脱硝催化剂废水处理***，其特征在于：所述冷却塔将三级反应后的废水温度控制在40℃-45℃以内。
10.根据权利要求3所述的一种SCR再生脱硝催化剂废水处理***，其特征在于：所述水解酸化池的有效容积是50m3，水力停留时间为0.8-1.2小时。
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|---|---|---|---|---|
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| CN103613252A (zh) * | 2013-12-08 | 2014-03-05 | 上海海洋大学 | 一种处理光伏有机废水的装置和工艺 |
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