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燃煤电厂脱硫废水电絮凝处理技术

中国污水处理工程网 时间:2020-12-13 8:56:06

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  燃煤电厂是我国电力供应的主要形式,其发电量占到我国各类发电方式的75%以。燃煤电厂普遍采用石灰石一石膏湿法脱硫技术脱除烟气中的SO/2为了维持脱硫装置浆液循环系统的物料平衡.防止浆液中可溶组分,主要是氯浓度超过规定值并保证石膏质量.必须从系统中排放一定量的废水.称为脱硫废水。

  随着废水处理技术的发展,燃煤电厂的绝大部分废水能够实现阶梯利用阪,但脱硫废水因具有很高的含盐量、悬浮物,较大的钙镁硬度,一定量的重金属,特别是氯离子含量达到几千至两万mg/L,具有较大腐蚀性,难以直接回用,是燃煤电厂废水处理的难点,也是电厂“废水零排放”技术的研究重点。

  电絮凝(Electrocoagulation,简称EC)是近年来发展较快的一种电化学水处理技术.也被称为电凝聚、电混凝。随着电极技术、电解槽型式、高频电源等技术研究的进步,在净水处理和废水处理方面都有一定的深入研究,有部分项目获得了工程应用,是废水处理的一种有效技术。电絮凝水处理机理主要是絮凝、氧化还原和气浮相互交错作用的结果这3种反应同时作用,形成了较好的水质净化作用,因此是一种水处理的新型技术

  本文利用电絮凝多种复合的净化作用,针对某燃煤电厂排放的脱硫废水,在实验室开展了多种工况下的试验研究,评估废水处理的有效性,探索最佳试验工况。根据试验结果.建成了处理能力8t/h的脱硫废水电絮凝处理装置,得到了应用。

  一、废水处理中的应用

  在印染废水、煤化工及石化废水、含重金属废水、微污染海水、电厂煤场污水等领域,都有电絮凝水处理的研究和应用。电絮凝法可用于煤泥水沉降,文献在电絮凝法预处理煤泥水30min后再添加凝聚剂CaCl2,能获得很好的沉降效果,电絮凝法与凝聚剂复配可大幅降低凝聚剂用量,环保性能更佳。针对燃煤电厂脱硫废水,文献中,采用电絮凝法处理,随废水质量浓度的降低和电流密度的增加,处理效果变好,反应时间缩短;当采用加碱沉淀预处理后,反应所需时间大大缩短.有效减小了反应器体积。

  二、电絮凝试验与工程应用

  2.1基本情况

  某热电厂建有2台中压参数12MW燃煤热电机组,于1998年建成投运。2013年开展超低排放改造,陆续完成了烟气脱硫,SCR烟气脱硝和湿式电除尘器改造。烟气脱硫采用石灰石一石膏湿法脱硫工艺,一炉一塔,三层逆流喷淋.全烟气量处理。

  脱硫废水水质如表1所示

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  2.2实验室试验

  实验室电絮凝试验台采用循环处理方式,电解槽容积20L,循环流量为100L/h,采用Fe电极。试验用水取自热电厂脱硫废水(水质见表1),试验流程是:pH调节-电絮凝槽-取样测量。取用水样20L,循环时间设置为15min。

  试验台进水前,先用NaOH调节进料箱内废水pH值至9.42。然后在电絮凝槽内进行试验,实验工况如下:两种不同的电流密度,分别为4mA/cm2和8mA/cm2时,考察不同电流密度对脱硫废水处理效果的影响;从试验进水开始计时,三种运行时间段,分别是5,10,15min。分别取样进行检测,考察不同电絮凝时间对脱硫废水处理效果影响;辅助曝气氧化,曝气时间大于6h,考察曝气对脱硫废水处理效果影响。

  2.3工程应用装置简介

  根据实际排放的脱硫废水水质、水量状况,按照电絮凝试验结果,结合工程设计经验,设计建造了处理能力为8m3/h的电絮凝处理装置,工艺系统流程图如图1所示。

  工艺流程:从废水旋流器来的脱硫废水经一级反应池处理,进入电絮凝反应器,絮凝后经二级、三级反应池进行氧化、螯合反应,然后经斜管沉淀池澄清净化.清水排出,污泥进入污泥收集罐,经脱水后外运处置

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  2.4检测方法

  水质检测按照标准方法进行.水中重金属按照《水质32种元素的测定电感耦合等离子体发射光谱法MHJ776—2015);pH、CODcr、悬浮物、cl-等分别按照《水质pH值的测定玻璃电极法》(GB/T6920—1986),水质悬浮物的测定重量法XGB/T11901—1989),水质化学需氧量的测定分光光度法》(DB31/199—2009附录E)、《水质氟化物的测定离子选择电极法》(GB7484—1987)和《工业循环冷却水和锅炉用水中氯离子的测定XGB/T15453—2018)进行检测。

  三、试验结果与分析

  3.1实验室试验

  实验室试验数据如表2和表3所示

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  试验显示,在两种电流密度工况下.电流密度8.0mA/m2时出水中悬浮物浓度降低较快,同时铁电极溶出率相对较多。从絮凝沉降效果看,悬浮物呈较好降低趋势,但是总体去除率不高,原因是沉降时间较短,如果进一步延长静止时间或添加助凝药剂将有更好的效果。另外,水中氯离子、氟离子含量无显著变化。砷、镉、铅、铬、镍、锰等重金属均有一定去除率,均符合DB31/199-2018《污水综合排放标准》排放限值,而猛浓度符合二级标准。曝气6h后,CODcr变化不明显。

  3.2工程应用装置处理效果

  按照设计的工艺流程,建造了电絮凝处理装置。在工艺系统稳定运行条件下,对原水、出水水质进行取样检测,分析结果如表4所示。

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  原水与出水水质比较显示,工程应用装置对悬浮物的去除效果明显,去除效率为99.3%,CODcr去除率不高,为45.7%。经电絮凝处理后,重金属离子含量变化较小,但出水浓度仍低于DB31/199—2018«污水综合排放标准》的排放限值,这是原水浓度不高、处理过程中未添加螯合剂的原因。出水中磷酸根含量略有下降,氯离子、硫酸根含量没有显著变化,出水氨氮浓度仅能符合DB31/199—2009版排放标准10mg/L,而高于2018版的二级标准限值5(8)mg/L。由于该装置出水作为车间排水考核,因此氨氮略有超标尚不影响总排口的排放限值。

  四、结语

  (1)电流密度为4.0〜8.0mA/cm2的电絮凝装置均能实现脱硫废水水质的改善.悬浮物去除趋势明显;电絮凝时间对处理效果有影响,但不显著,如果持续电解会引起Fe离子溶出过量而导致色度变黄。电絮凝对镉、锯、碑、铅等重金属有一定的去除率,排放浓度符合DB31/199—2018《污水综合排放标准》第一类污染物排放限值,而猛浓度仅符合二级排放限值。

  (2)工程应用装置对脱硫废水的悬浮物去除效果明显,去除效率达到99.3%,CODCr去除率不高;经电絮凝装置处理后,岀水中各类重金属含量均低于排放限值,满足设计要求。工程应用表明,以电絮凝法为主的工艺系统对脱硫废水能实现较好的处理效果。(来源:上海长兴岛热电有限责任公司;上海明华电力科技有限公司;淮沪煤电有限公司田集发电厂)