熱電廠化學(xué)水處理工藝研究

賈艷

【摘 要】熱電廠化學(xué)水含有多種重金屬以及高濃度的懸浮物、無機鹽，如果化學(xué)水處理工作不到位，就會對環(huán)境造成很大破壞，因此，必須加強對化學(xué)水的處理。本文分析了當(dāng)前熱電廠化學(xué)水處理工藝的趨勢，介紹了幾種當(dāng)前熱電廠化學(xué)水處理工藝。

【關(guān)鍵詞】熱電廠；化學(xué)水；處理

一、熱電廠化學(xué)水處理工藝

電廠化學(xué)水處理在為高參數(shù)、大容量的現(xiàn)代化火電廠的生產(chǎn)服務(wù)過程中，呈現(xiàn)出以下主要發(fā)展趨勢：

（一）水處理設(shè)備呈集中化布置

傳統(tǒng)的電廠化學(xué)水處理一般按功能作用設(shè)有：凈水預(yù)處理、鍋爐補給水處理、凝結(jié)水精處理、汽水取樣監(jiān)測分析、加藥系統(tǒng)、綜合水泵房、循環(huán)水加氯、廢水及污水處理等系統(tǒng)。存在占地面積大，生產(chǎn)崗位分散，管理不便等問題。目前，從優(yōu)化水處理整體流程的需要出發(fā)，設(shè)備布置以緊湊、立體、集中的構(gòu)型取代平面、松散、點狀的構(gòu)型。節(jié)約了占地面積和廠房空間，提高了設(shè)備的綜合利用率，方便了運行管理。

（二）水處理生產(chǎn)呈集中化控制

集中化控制就是把電廠所有化學(xué)水處理的各個子系統(tǒng)合為一套控制系統(tǒng)，取消傳統(tǒng)的模擬盤，采用PCL和上位機的2級控制結(jié)構(gòu)，利用PLC對各個系統(tǒng)中的設(shè)備分別進行數(shù)據(jù)采集和控制，上位機和PCL之間通過數(shù)據(jù)通信接口進行通信。各個子系統(tǒng)以局域網(wǎng)的總線形式集中聯(lián)接在化學(xué)主控制室上位機上，從而實現(xiàn)化學(xué)水處理系統(tǒng)相對集中的監(jiān)視、操作與自動控制。

（三）水處理工藝呈現(xiàn)多元化

傳統(tǒng)的電廠水處理工藝中，主要以混凝過濾、離子交換、磷酸酸處理為主要特征。如今，電廠水處理技術(shù)出現(xiàn)了多元化的特點。隨著化工材料技術(shù)的不斷進步，膜處理技術(shù)（包括微濾、超濾、反滲透、納濾等）開始廣泛應(yīng)用于水質(zhì)處理中，離子交換樹脂的種類、使用條件與范圍也有較大的進展，粉末樹脂在凝結(jié)水處理中發(fā)揮著積極的作用。

二、熱電廠化學(xué)水處理工藝

熱電廠化學(xué)水中含有各種化學(xué)元素，直接排除將對環(huán)境造成巨大破壞，必須對其進行處理，現(xiàn)就幾種化學(xué)水處理工藝進行分析。

（一）脫硫廢水處理

脫硫廢水具有水質(zhì)和水量不穩(wěn)定的特點。脫硫廢水總的特點是懸浮物和COD較高，易沉淀，含有過飽和的亞硫酸鹽、硫酸鹽以及重金屬。

1、海水法

海水法煙氣脫硫是利用海水的天然堿度脫除煙氣中SO2的濕法脫硫技術(shù)，具有脫硫效率高、節(jié)能、環(huán)保等優(yōu)點。國內(nèi)外不少學(xué)者對海水脫硫的原理進行了研究，認為其基本原理為：SO2被吸收到海水中電離生成H+和HSO3-，H+與海水中具有緩沖作用的HCO3-反應(yīng)生成CO2和H2O，因此海水對SO2具有比水更大的吸收能力。海水中的S（Ⅳ）在O2的作用下氧化成穩(wěn)定的S（Ⅵ），隨海水排放至海中。反應(yīng)方程式如式：

Andeasen等研究了海水中影響脫硫效率的因素，發(fā)現(xiàn)海水的天然堿度是影響脫硫效率的主要因素。此外海水的鹽度和Fe2+、Mn2+等微量元素的存在也會對海水吸收SO2過程產(chǎn)生影響，但影響較天然堿度小。

2、半干法

從鍋爐尾部排出的含硫煙氣被引入循環(huán)流化床反應(yīng)器喉部，在這里與水、脫硫劑和還具有反應(yīng)活性的循環(huán)干燥副產(chǎn)物相混合，石灰以較大的表面積散布，并且在煙氣的作用下貫穿整個反應(yīng)器。然后進入上部筒體，煙氣中的飛灰和脫硫劑不斷進行翻滾、摻混，一部分生石灰則在煙氣的夾帶下進入旋風(fēng)分離器，分離捕捉下來的顆粒則通過返料器又被送回循環(huán)流化床內(nèi)，生石灰通過輸送裝置進入反應(yīng)塔中。由于接觸面積非常大，石灰和煙氣中的SO2能夠充分接觸，在反應(yīng)器中的干燥過程中，SO2被吸收中和。 在反應(yīng)器內(nèi)，消除二氧化硫的化學(xué)反應(yīng)如下：

SO2+Ca（OH）2+H2O=CaSO3+2H2O

含有廢物顆粒、殘留石灰和飛灰的固體物在隨后的旋風(fēng)分離器內(nèi)分離并循環(huán)至反應(yīng)器，由于固體物的循環(huán)部分還能部分反應(yīng)，即循環(huán)石灰的未反應(yīng)部分還能與煙氣中的SO2反應(yīng)，通過循環(huán)使石灰的利用率提高到最大。

脫硫劑與煙氣中的SO2中和后的副產(chǎn)品與鍋爐飛灰一起，在旋風(fēng)分離器和反應(yīng)主塔間循環(huán)。因此，新鮮的生石灰與含硫煙氣能保持較大的反應(yīng)面積。反應(yīng)塔的高度提供了恰當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)中和反應(yīng)時間和水分蒸發(fā)吸熱時間，同時由于高濃度的干燥循環(huán)物料的強烈紊流作用和適當(dāng)?shù)臏囟?，反?yīng)器內(nèi)表面積保持干凈且沒有沉積物，這也是該系統(tǒng)的主要特點之一。

最后，多余的脫硫副產(chǎn)物就通過螺旋器從系統(tǒng)中導(dǎo)入灰斗排至灰場，去除了SO2后的煙氣通過煙道引入布袋除塵器或靜電除塵器，除去粉塵和灰粒，凈化的煙氣通過煙囪放入大氣。 循環(huán)流化床煙氣脫硫系統(tǒng)主要由以下系統(tǒng)組成，石灰進料系統(tǒng)、循環(huán)流化床脫硫凈化系統(tǒng)、監(jiān)測控制系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、煙道系統(tǒng)。

（二）離子交換法除鉻

離子交換法在離子交換器中進行，用大孔巰基（—SH）離子交換樹脂吸附汞離子，達到去除水中汞離子的目的。這個過程是可逆的，離子交換樹脂可以再生，一般用于二級處理。Giravanti等人用大孔弱酸離子交換樹脂PuroliteC106（該樹脂具有抗有機污染能力強和機械破損少等特點）來處理含鉻電廠廢水，SKocaoba等人用強酸陽離子交換樹脂Amberlite1R120來去除和回收廢水中的鉻和鎘，F(xiàn)ethiyeGode等人用螯合樹脂Chelex100去除廢水中的Cr3+和用交換容量較大的二甲基離子交換樹脂LewatitM610去除廢水中的Cr6+。SRengar等人用陽離子交換樹脂1200H、1500H、IRN97H去除和回收核電站冷卻廢水中的鉻，用IRN77和SKN1樹脂處理合成冷卻水中的鉻。

（三）化學(xué)法處理含砷廢水

處理含砷廢水，目前國內(nèi)外主要有中和沉淀法、絮凝沉淀法、鐵氧體法、硫化物沉淀法等。

絮凝共沉淀法是目前處理含砷廢水用得最多的方法。它是借助加入（或廢水中原有）Fe3+、Fe2+、Al3+和Mg2+等離子，并用堿（一般是氫氧化鈣）調(diào)到適當(dāng)pH，使其形成氫氧化物膠體吸附并與廢水中的砷反應(yīng)，生成難溶鹽沉淀而將其除去。其具體方法有，石灰-鋁鹽法、石灰-高鐵法、石灰-亞鐵法等[4]。

鐵氧體法，在國外，自70年代起已有較多報道，工藝過程是在含砷廢水中加入一定數(shù)量的硫酸亞鐵，然后加堿調(diào)pH至8.5-9.0，反應(yīng)溫度60-70℃，鼓風(fēng)氧化20-30分鐘，可生成咖啡色的磁性鐵氧體渣。在熱的含砷廢水中加鐵鹽（FeSO4或Fe2（SO4）3），在一定pH下，恒溫加熱1h。用這種沉淀法比普通沉淀法效果更好。特別是利用磁鐵礦中Fe3+鹽處理廢水中As（III）、As（V），在溫度90℃，不僅效果很好，而且所需要的Fe3+濃度也降到小于0.05mg/L。趙宗升曾[7]從化學(xué)熱力學(xué)和鐵砷沉淀物的紅外光譜兩個方面探討了氧化鐵砷體系沉淀除砷的機理，發(fā)現(xiàn)在低pH值條件下，廢水中的砷酸根離子與鐵離子形成溶解積很小的FeAsO4，并與過量的鐵離子形成的FeOOH羥基氧化鐵生成吸附沉淀物，使砷得到去除。

（四）堿洗水的處理

1、 中和處理

堿洗廢液中一般含堿量為0.5～5%，pH大于9。其堿性可以采用三種處理方法：一是將酸洗廢液和堿洗廢液混合I二是投藥中和，一般投加的藥劑師工業(yè)硫酸、鹽酸等；三是煙氣中和。經(jīng)處理后的堿洗廢液其pH值在6-9范圍。

2、去除油分

堿洗廢液中的油污主要以乳化油的狀態(tài)存在，油滴分散的粒徑很小并與懸浮物緊密結(jié)合，不易從廢液中除去。對于含油脂污染物較少的廢液，可以采用投入硫酸鋁、氯化鋁、硫酸亞鐵、氯化鐵或聚丙烯酰胺等絮凝劑的方法使其與固體懸浮顆粒絮凝沉淀分離。對于油脂污染物含量較多的堿性廢液，一般采用破乳一油水分離一水質(zhì)凈化的處理方法。通過加入少量破乳劑或1-3%的氯化鈣、氯化鈉等強電解質(zhì)使油脂和懸浮的固體顆粒分離，再通過物理法將油脂刮除，最后將水中還存在的微量油污通過表面活性荊吸附、過濾除去。經(jīng)過處理的廢水，油含量<10mg/L.COD<100mg/L，可達到工業(yè)廢水一級排放標準。

3、降低化學(xué)耗氧量（COD）

通過對廢水中油分的去處，一般可以使廢水的COD大大降低，另外還可以通過氧化處理的方法降低廢水的COD值。將空氣或臭氧通入廢水中，利用氧化作用將其中的有機物氧化分解，另外將雙氧水、氯氣、次氯酸鈉、漂白粉等投入廢液也可以將有機物氧化達到降低COD的目的。

4、磷酸根的去除

經(jīng)過以上三個步驟處理的廢水，可以達到排放的一級標準，但是大量的磷酸根仍存在于水體之中，一般采用加入過量的石灰乳，形成磷酸鈣的沉淀，達到去除磷酸根的目的。另外，通過鎂鹽試劑（MgCl2+NH。C1+NH。）與磷酸根離子作用生成MgNH。PO。沉淀，將磷酸根去除，生成產(chǎn)物的是一種復(fù)合肥，達到了廢物利用的目的。此方法同時可以將廢水中氨回收利用，方法簡單成本低，值得推廣使用。

參考文獻：

[1]呂薇.電滲析法處理廢水中的SOx2-[J].哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報， 2012（06）.

[2]何毅.納濾膜分離技術(shù)在廢水處理中的應(yīng)用[J].工業(yè)水處理， 2013（08）.