公布日：2023.08.15
申請日：2023.06.29
分類號：B01D53/78(2006.01)I;B01D53/96(2006.01)I;B01D53/60(2006.01)I;B01D53/64(2006.01)I;B01D53/68(2006.01)I;C02F1/70(2023.01)I;C02F1/72(2023.01)I;C02F3/
00(2023.01)I;C02F103/18(2006.01)N
摘要
本發明涉及一種利用催化鐵處理污泥焚燒煙氣吸收液的循環利用工藝，包括以下步驟：(1)將污泥焚燒煙氣輸入吸收塔，并與吸收液在吸收塔內充分混合反應，煙氣凈化后排放，吸收液變成酸性廢水進入下一步處理；(2)酸性廢水進入催化鐵反應器，在催化鐵反應器內發生氧化還原反應；(3)催化鐵反應器出水直接作為吸收液返回吸收塔回用，或者進入后續生化處理后排放。與現有技術相比，本發明可有效去除污泥焚燒后煙氣中的污染物和重金屬，提高后續污水生化處理的能力，并且恢復吸收液的吸收能力使其可以循環利用，從而節省大量水資源。
權利要求書
1.一種利用催化鐵處理污泥焚燒煙氣吸收液的循環利用工藝，其特征在于，包括以下步驟：(1)將污泥焚燒煙氣輸入吸收塔，并與吸收液在吸收塔內充分混合反應，煙氣凈化后排放，吸收液變成酸性廢水進入下一步處理；(2)酸性廢水進入催化鐵反應器，在催化鐵反應器內發生氧化還原反應；(3)催化鐵反應器出水直接作為吸收液返回吸收塔回用，或者進入后續生化處理后排放。
2.根據權利要求1所述的一種利用催化鐵處理污泥焚燒煙氣吸收液的循環利用工藝，其特征在于，步驟(1)中污泥焚燒煙氣從吸收塔底部輸入，吸收液從頂部向下噴淋，液氣比為1:(5～100)，反應時間為10-20min。
3.根據權利要求2所述的一種利用催化鐵處理污泥焚燒煙氣吸收液的循環利用工藝，其特征在于，所述的液氣比為1：(8～12)。
4.根據權利要求1所述的一種利用催化鐵處理污泥焚燒煙氣吸收液的循環利用工藝，其特征在于，所述的吸收液為城鎮生活污水處理廠生化出水，其pH值為7～8。
5.根據權利要求1所述的一種利用催化鐵處理污泥焚燒煙氣吸收液的循環利用工藝，其特征在于，所述的催化鐵反應器采用固定床的形式，其中催化鐵堆積密度為100～350kg/m3，孔隙率90～99％，反應時間為3～5h。
6.根據權利要求5所述的一種利用催化鐵處理污泥焚燒煙氣吸收液的循環利用工藝，其特征在于，所述的催化鐵由鐵刨花和銅刨花組成，鐵銅質量比為90～120:1。
7.根據權利要求5或6所述的一種利用催化鐵處理污泥焚燒煙氣吸收液的循環利用工藝，其特征在于，所述的催化鐵經過稀鹽酸活化后裝填在催化鐵反應器中。
8.根據權利要求7所述的一種利用催化鐵處理污泥焚燒煙氣吸收液的循環利用工藝，其特征在于，所述的稀鹽酸活化是指10wt％稀鹽酸浸泡24h，除去表面的鐵銹，并用自來水反復沖洗以洗去表面的鹽酸。
9.根據權利要求5所述的一種利用催化鐵處理污泥焚燒煙氣吸收液的循環利用工藝，其特征在于，所述的催化鐵中的零價鐵被氧化形成亞鐵鹽，酸性廢水中H+被還原為H2；亞鐵鹽在酸性廢水pH上升和溫度下降的作用下變成結晶析出，從而去除污染物，同時，在催化鐵的作用下，廢液中重金屬、氯代有機物、硝基類難降解物質被還原為小分子易降解物質，使吸收液的B/C比得到提升，廢水可生化性加強，亞鐵鹽定期排出后回收。
10.根據權利要求1所述的一種利用催化鐵處理污泥焚燒煙氣吸收液的循環利用工藝，其特征在于，步驟(3)中后續生化處理包括懸浮填料生物膜法。
發明內容
本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種利用催化鐵處理污泥焚燒煙氣吸收液的循環利用工藝，提高后續污水生化處理的能力，并且恢復吸收液的吸收能力使其可以循環利用，從而節省大量水資源，具有較為廣泛的應用前景。
本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：一種利用催化鐵處理污泥焚燒煙氣吸收液的循環利用工藝，包括以下步驟：
(1)將污泥焚燒煙氣輸入吸收塔，并與吸收液在吸收塔內充分混合反應，煙氣凈化后排放，吸收液變成酸性廢水進入下一步處理；
(2)酸性廢水進入催化鐵反應器，在催化鐵反應器內發生氧化還原反應；
(3)催化鐵反應器出水直接作為吸收液返回吸收塔回用，或者進入后續生化處理后排放。
進一步地，步驟(1)中污泥焚燒煙氣從吸收塔底部輸入，吸收液從頂部向下噴淋，液氣比為1:(5–100)，反應時間為10-20min。
更進一步地，所述的液氣比為1：(8-12)。
進一步地，所述的吸收液為常規城市生活污水處理廠排出的生化出水，其pH值為7～8，同時，還含有少量未經深度處理的有機物、氨氮等，其COD一般為60mg/L左右，氨氮20mg/L左右。
進一步地，所述的催化鐵反應器采用固定床的形式，其中催化鐵堆積密度為100～350kg/m3，孔隙率90～99％，反應時間為3～5h。
進一步地，所述的催化鐵由鐵刨花和銅刨花組成，鐵銅質量比為90～120:1。
催化鐵內Fe與Cu構成原電池，鐵是陽極，銅是陰極，銅的加入擴大了兩極的電位差，電化學反應的效率得到進一步提高，使更多的重金屬離子及難降解的有機污染物在電極上反應得到去除，無需曝氣，既節約了能源，又減少了鐵與水中溶解氧的反應，鐵的損耗量大為降低。
進一步地，所述的催化鐵經過稀鹽酸活化后裝填在催化鐵反應器中，填充高度為150～200cm，下端距吸收塔的進水分布板10～20cm，上端距泥水分離器20～30cm。
進一步地，所述的稀鹽酸活化是指10wt％稀鹽酸浸泡24h，除去表面的鐵銹，并用自來水反復沖洗以洗去表面的鹽酸。
進一步地，所述的催化鐵中的零價鐵被氧化形成亞鐵鹽，酸性廢水中H+被還原為H2；亞鐵鹽在酸性廢水pH上升和溫度下降的作用下變成結晶析出，從而去除污染物，同時，在催化鐵的作用下，廢液中重金屬、氯代有機物、硝基類難降解物質被還原為小分子易降解物質，使吸收液的B/C比得到提升，廢水可生化性加強，亞鐵鹽定期排出后回收。
進一步地，步驟(3)中后續生化處理包括懸浮填料生物膜法。
催化鐵處理污泥焚燒煙氣吸收液的原理：吸收了污泥焚燒煙氣中SO2和NOx等氣體后的吸收液呈現酸性，可以腐蝕催化鐵，將零價鐵變為Fe2+，形成硫酸亞鐵、氯化亞鐵等亞鐵鹽，從而去除吸收液中的SO2和氯化物。同時，隨著零價鐵市區電子變成亞鐵鹽，酸性吸收液中的H+得到電子被還原為H2后，吸收液的pH值升高，并且隨著吸收液溫度下降，溶液中的亞鐵鹽開始飽和并形成結晶析出。在此過程中，吸收液中的鹵代有機物、硝基類等難被降解的有機物被催化鐵還原，部分總金屬也被置換并隨著亞鐵鹽一起析出，降低了溶液的毒性，提高了吸收液的可生化性。最終的出水恢復了吸收容量，可以進行下一步的生化處理或者直接回用至前端用于污泥焚燒的煙氣吸收。
與現有技術相比，本發明具有以下有益效果：
1、催化鐵處理煙氣吸收液，有效的降低了吸收液中的重金屬和其他難降解的有機物濃度，提高了廢水B/C比(即BOD5與CODCr的比值)，有利于吸收液后續進行生化處理。
2、利用的污水廠生化出水具有堿度，其對煙氣的吸收屬于化學吸收，提升了煙氣吸收的效率。
3、經過催化鐵反應器處理后的吸收液pH值升高，恢復了煙氣吸收容量，吸收液可回用，能節省大量的水資源。
4、亞鐵鹽結晶析出后可以回收資源。
（發明人：劉杏;沈鵬飛;李旭芳;劉鳴燕;涂倩倩）
