火电厂烟气脱硫废水的处理研究

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　　摘要
　　 本论文采用中和、混凝法处理火电厂烟气脱硫废水，综合比较了三种混凝剂的处理效果，三氯化铁为最佳混凝剂。最佳pH值为8.8－9.0，最佳投加量为17.5－18.5ml/L废水。经过三氯化铁的混凝沉淀，出水的SS浓度降到65mg/L，出水COD降到62.333mg/L。出水达到国家一级排放标准。
　　关键词：脱硫废水，COD，中和，混凝
　　1 引言
　　 随着我国能源工业的迅速发展和大型燃煤电厂的兴建，燃料用量不断增加，SO2的排放量越来越多，由此造成的大气污染也日趋严重，采取脱硫措施已迫在眉睫。目前，烟气脱硫被认为是控制SO2排放最行之有效的途径，湿式石灰石－石膏烟气脱硫是世界上应用最多、技术最成熟的脱硫工艺，能有效的吸收烟气中的SO2，大大减少其排放量，控制空气污染。但缺点就是会产生一定量的脱硫废水，这种脱硫工艺所产生的废水，其pH值为4－6，同时含有大量的悬浮物，如石膏颗粒、SiO2等，以及氟化物、微量重金属如As、Cd、Cr、Hg等[1, 2]，直接排放将污染水体，造成二次污染，对环境造成严重危害，因此必须对其加以治理才能排放。所以，研究脱硫废水的处理方法对防治水体污染具有重要意义。
　　2 实验
　　2.1 废水水质
　　 本次实验废水采自大唐国际热电公司，取自石膏脱水系统水力旋流分离器的出口处。具体水质指标如表2.1所示。
　　 表2.1 实验废水水质指标
　　主要水质指标 pH SS (mg/L) Cl-1 (mg/L) COD (mg/L)
　　实验废水 2.41 133246.7 20997.338 968.693
　　
　　2.2 实验方法
　　 调节pH值在室温下做搅拌试验，确定初始投药量。再调整废水的pH值，加入初始投药量，搅拌静置，测定其上清液的pH值、浊度，得到最佳pH值。在此pH值下，以初始投药量为基准，增加投药量，观测混凝情况，得出最佳投药量。
　　2.3 分析方法
　　 水质指标的检测均采用《水和废水监测分析方法》中规定的方法进行测试[3]。
　　
　　3 结果与讨论
　　3.1 pH值对混凝效果的影响
　　3.1.1.FeCl3作混凝剂时最佳pH值
　　 在pH值较低时剩余浊度较大。随着pH值的增高，低电荷高聚合度物质的吸附架桥作用增强，这时混凝效果较好。在pH值为8.8－9.0时剩余浊度最低，处理效果最好。随着pH值的继续增高（pH>9），三价铁盐水解生成沉淀物，这些沉淀物在自身的沉降过程中，卷集网捕水中的胶体微粒，使胶体粘结，此时主要是网捕作用，处理效果较差，剩余浊度又开始增大。三氯化铁混凝剂的最佳pH值为8.8－9.0。
　　3.1.2.铝盐作混凝剂时最佳pH值
　　 经查阅资料，硫酸铝的最佳pH值为5.7－7.8[6]，要使水样中的重金属生成沉淀，必须将pH值调至碱性。因此硫酸铝混凝剂的pH值选择7，8。硫酸铝在不同pH值下的处理效果见表3.1：
　　表3.1 硫酸铝在不同pH值下的处理效果
　　pH值 浊度 剩余pH值
　　7 19.671 6.92
　　8 6.940 7.88
　　
　　 在pH值由7增大的过程中，存在吸附架桥作用，同时存在网捕作用，剩余浊度较小。在pH>8时，Al(OH)3胶体就会溶解生成AlO2－，混凝作用消失，剩余浊度迅速增大。考虑到溶液中重金属离子生成沉淀的pH值，最终确定三氯化铝的最佳pH值为7.9－8.0，硫酸铝的最佳pH值为8.0。
　　3.2 投加量对混凝效果的影响
　　 当混凝剂量较少时，胶体不足以脱稳，剩余浊度较大，混凝效果不好。随着投加量的增加，产生多种多核羟基络合物，胶体间产生压缩双电层和吸附架桥作用，快速凝聚，剩余浊度很低，处理效果好。随后，混凝剂量大到足以生成沉淀，以网捕作用为主，处理效果较好。混凝剂量继续增加，胶体性质发生改变，剩余浊度迅速增大。由上图可知，三氯化铁的最佳投加量为3.5－3.7ml，即17.5－18.5ml/L废水。氯化铝的最佳投加量为2.7－3.0ml，即13.5－15.0ml/L废水。硫酸铝的最佳投加量为2.6－2.7ml，即13.0－13.5ml/L废水。
　　3.3 处理效果综合比较
　　 三种混凝剂处理效果比较表如下：
　　表3.2 三种混凝剂处理效果比较表
　　混凝剂 最佳pH值 最佳投加量/ml/L废水 出水/CODmg/L 出水/SSmg/L
　　FeCl3 8.8-9.0 17.5-18.5 62.333 65
　　AlCl3 7.9－8.0 13.5－15.0 176.933 127.5
　　Al2(SO4)3 8 13.0－13.5 425.233 407.5
　　 由上表可知，三氯化铁溶液混凝处理的效果最好，出水能达到国家一级排放标准。当pH值为8.5～9.5时，大多数重金属离子均形成了难溶的氢氧化物沉淀[1]；同时，石灰乳中的Ca2+还能与废水中的部分F－反应，生成难溶的CaF2，达到除氟的作用；并不是pH值越高越好，对锌、铅、铬、铝等两性金属pH值过高反而会形成络合物而使沉淀物发生返溶现象。三氯化铁溶液混凝处理的最佳pH值恰好在此范围内。
　　3 结论
　　 本论文采用中和、混凝法处理火电厂烟气脱硫废水，出水COD为62.333mg/L，SS为65mg/L，稳定达到国家一级排放标准。并确定了三氯化铁为最佳混凝剂，最佳pH值条件为8.8－9.0，最佳投加量为17.5－18.5ml/L，为火电厂烟气脱硫废水的处理提供了重要的理论依据。
　　
　　 参考文献
　　［1］ 陈泽峰，冯铁玲．电厂脱硫废水处理．工艺水处理，2006，26（3）：86
　　 ［2］ 周卫青，李进．火电厂石灰石湿法烟气脱硫废水处理方法．电力环境保护，2006，22（1）：29～31
　　 ［3］ 国家环境保护总局编委会．水和废水监测分析方法．北京：中国环境科学出版社，2002年10月．96～211
　　 ［4］ 马青山．絮凝化学和絮凝剂．北京：中国环境科学出版社，1991年3月．33～34
　　 ［5］ 王俊霞，王文才．高氯离子低浓度COD水样的分析技术．中国环境监测，2006，22（2）：4～6
　　 ［6］ 王金梅，薛叙明．水污染控制技术．北京：化学工业出版社，2004年3月．66～67
　　 ［7］ 高廷耀，顾国维．水污染控制工程．北京：高等教育出版社，1999年5月．208～210
　　 注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。

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