脱硫废水电解及其产物脱硝一体化的方法与流程

文档序号:14994587发布日期:2018-07-24 08:04阅读:1328来源:国知局

本发明涉及燃煤锅炉烟气净化工艺末端脱硫废水、烟(尾)气nox综合处理技术领域。



背景技术:

燃煤锅炉使用过程中会产生大量的粉尘,以及so2、nox等气态污染物。目前,工业上普遍采用石灰石-石膏法可以较好地脱除燃煤锅炉烟气中so2,而烟气中nox脱除则主要是通过选择性催化还原法(scr)和选择性非催化还原法(sncr)实现。石灰石-石膏法不足之处在于产生大量的脱硫废水,其中固体悬浮物(ss)、重金属和钙、镁、氯等离子的浓度较高。传统三联箱工艺处理脱硫废水工艺出水水质不稳定,需外加大量药剂,污泥产生量和占地面积大,氯离子降解率很低,如直排放会对环境产生一定的危害。另一方面,scr法则存在催化剂易失活,操作温度范围窄,氨泄漏以及投资成本高等缺点;sncr法也有脱硝效率低、操作温度高、氨泄漏等缺点。近年来发展的nox氧化湿法吸收技术工艺相对简单,对温度的要求较低,投资和运行成本明显降低。然而,以臭氧、高锰酸钾、双氧水、次氯酸为代表的nox强氧化剂由于来源不普遍、能耗和成本高使得该技术应用受到限制。



技术实现要素:

本发明目的在于利用形稳电极高选择性析氯、耐腐蚀和高活性的特点,与传统可溶性牺牲电极al或fe,构成具有电絮凝和电催化氧化协同作用的电化学反应池。通过电絮凝作用,一方面去除脱硫废水中重金属离子、悬浮物和化学需氧量cod等污染物,同时脱硫废水中的氯离子在形稳电极上析出,生成对烟气中nox同样具有氧化能力的次(亚)氯酸盐等有效氯物种。该技术在电絮凝处理脱硫废水中多种污染物同时,还以脱硫废水为氯源,提供nox氧化湿法吸收技术所需的强氧化剂,从而实现燃煤锅炉末端产物脱硫废水、烟气nox的综合协同去除。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的:以耐腐蚀性、稳定性、电催化活性等方面性能优良的形稳电极(如,ti基氧化物涂层及其改性涂层板)为阳极,金属阴极,多片al板或fe板置于阴阳极之间作为可溶电极,构成高效电化学反应器处理脱硫废水。电化学处理后的脱硫废水含有一定浓度次(亚)氯酸盐,经气浮、絮凝、沉淀,过滤后,通过高压泵泵入喷淋塔,自喷嘴由上而下与含nox烟气由上而下逆向接触,nox得以充分吸收去除。

本发明极板的有效面积为90cm2以上。将若干片铝板或铁板作为感应极板置于阴、阳极之间,极板与极板之间的间距为3~10mm,首、末极板与开关直流电源的正、负极相连,电解槽内水样采用磁力搅拌器实现均匀搅拌。在恒电流条件下电解,每隔15~20min可互换电源极性,以防止极板钝化。

具体技术方法中,形稳电极可采用市购的ti/iro2、ti/ruo2、ti/iro2-ruo2以及制备的ti/xo(x=ir、ru、pt、sn、sb、pb、ce、co等金属氧化物多元掺杂)材料,金属电极可采用不锈钢、铜、白铁等。

在以上规格的电化学反应器中,脱硫废水以40~60ml/min的流速从以上规格的电化学反应器底部进入,在保证极板有效面积的条件下溢流,经折流板再进入沉淀池。

处理后的脱硫废水在沉淀池中沉淀,上层清液经过滤网,高压泵抽入喷淋塔与烟气中nox充分接触。

沉淀池与电化学反应池容积比不低于1.5:1,喷淋塔塔径(φ)为5cm,塔高(h)为20cm。

直流电源施加电压为20~60v,电流为1~5.4a,优选为4~5.4a。电化学作用时间持续25min~60min。

高压泵抽取脱硫废水流速为40~60ml/min,100~150℃的烟气通入喷淋塔,流速为100~200ml/min,优选烟气温度为100~140℃。

本发明中,脱硫废水ph环境为6~8。

本发明的优点在于以富含氯离子的脱硫废水作为氯源,通过电化学处理方法,在降解脱硫废水中固体悬浮物、重金属和cod的同时,将电解产生的含有次(亚)氯酸盐喷入喷淋塔内,与含有nox的烟气接触,将其氧化吸收,达到降解脱硫废水中污染物的同时,净化烟气nox的目的。该技术为燃煤锅炉末端废水、废气的综合处理提供了新的路径。

附图说明

图1是本发明脱硫废水电化学处理及其产物脱硝系统示意图。

图中:1-脱硫废水入口,2-直流电源,3-浮渣,4-沉降池,5-污泥,6-电化学池,7-浮选池,8-滤器,9-电解脱硫废水输送泵,10-喷淋塔,11-储液柜,13-洗涤液循环泵,14-原烟气,15-净烟气。

具体实施方式

下面通过改变不同的电解条件、脱硝温度、气液比,以及气液接触方式对本发明工艺作进一步详细描述。

实施案例1:

在容积为200mm×150mm×100mm(长×宽×高)电化学反应器中充入2lph=6~8的脱硫废水,以100mm×100mm×0.15mm(长×宽×厚)ti/ruo2为阳极极板,不锈钢极板为阴极,以3mm为间距,放置5片厚度为0.15mm的铝板为可溶电极。以流速40~60ml/min连续通入脱硫废水,将极板分别与直流电源的正、负极相连,通电,在电压30v左右、恒流4a条件下对脱硫废水进行电化学处理60min。处理后的脱硫废水以40~60ml/min流速泵入喷淋塔(φ=5cm,h=20cm)内,在烟气温度110℃,烟气流速100ml/min,no-n2模拟烟气中no含量800ppm条件下,脱硝效率达到47.8%。脱硫废水中固体悬浮物最高去除率为81.4%,重金属zn和ni最高去除率84.2%和80.3%,cod最高去除率87.6%。

实施案例2:

在容积为200mm×150mm×100mm(长×宽×高)电化学反应器中充入2lph=6~8的脱硫废水,以100mm×100mm×0.15mm(长×宽×厚)ti/iro2为阳极极板,铜板为阴极,以6mm为间距,放置3片厚度为0.15mm的铝板为可溶电极。以流速40~60ml/min连续通入脱硫废水,将极板分别与直流电源的正、负极相连,通电,在电压20v左右、恒流1a条件下对脱硫废水进行电化学处理40min。处理后的脱硫废水以40~60ml/min流速泵入喷淋塔(φ=5cm,h=20cm)内,在烟气温度100℃,烟气流速150ml/min,no-n2模拟烟气中no含量800ppm条件下,脱硝效率达到60.5%。脱硫废水中固体悬浮物最高去除率为85.8%,重金属zn和ni最高去除率86.7%和83.6%,cod最高去除率88.2%。

实施案例3:

在容积为200mm×150mm×100mm(长×宽×高)电化学反应器中充入2lph=6~8的脱硫废水,以100mm×100mm×0.15mm(长×宽×厚)ti/iro2-ruo2为阳极极板,白铁板为阴极,以10mm为间距,放置5片厚度为0.15mm的铝板为可溶电极。以流速40~60ml/min连续通入脱硫废水,将极板分别与直流电源的正、负极相连,通电,在电压60v左右、恒流5.4a条件下对脱硫废水进行电化学处理25min。处理后的脱硫废水以40~60ml/min流速泵入喷淋塔(φ=5cm,h=20cm)内,在烟气温度140℃,烟气流速200ml/min,no-n2模拟烟气中no含量800ppm条件下,脱硝效率达到68.3%。脱硫废水中固体悬浮物最高去除率为88.6%,重金属zn和ni最高去除率89.5%和85.2%,cod最高去除率84.2%。

实施案例4:

在容积为200mm×150mm×100mm(长×宽×高)电化学反应器中充入2lph=6~8的脱硫废水,以100mm×100mm×0.15mm(长×宽×厚)ti/ruo2为阴极极板,不锈钢极板为阳极,以3mm为间距,放置5片厚度为0.15mm的铝板为可溶电极。以流速40~60ml/min连续通入脱硫废水,将极板分别与直流电源的正、负极相连,通电,在电压40v左右、恒流5.0a条件下对脱硫废水进行电化学处理60min。取沉淀池中清液1l,鼓泡通入烟气温度150℃,流速100ml/min,no含量800ppm的模拟烟气no-n2,脱硝效率达到74.8%。

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