火電廠氨氮廢水來源及處理可行性探討

樂園園

(國網(wǎng)浙江省電力公司電力科學(xué)研究院，浙江杭州310014)

火電廠氨氮廢水來源及處理可行性探討

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(國網(wǎng)浙江省電力公司電力科學(xué)研究院，浙江杭州310014)

介紹了火電廠氨氮廢水的來源，主要有生活污水、脫硫廢水和化學(xué)精處理廢水;通過實際檢測數(shù)據(jù)，給出了各類廢水中氨氮的一個排放水平。比較了生物法、吹脫法、離子交換法、膜法、加氯法等幾種廢水氨氮處理方法，對火電廠氨氮廢水提出了多種工藝相結(jié)合的處理思路和建議。

火電廠;氨氮廢水;處理方法

1 概述

氨氮是水中以游離氨(NH3)和銨離子()形式存在的氮，主要來源于人和動物的排泄物，農(nóng)用化肥的流失，此外還來自化工、冶金、煤氣、煉焦、化肥等工業(yè)廢水。氨氮是水體受到污染的標(biāo)志，它可導(dǎo)致水富營養(yǎng)化現(xiàn)象產(chǎn)生;氨氮中的非離子氨是引起水生生物素害的主要因子，對水生生物具有較大的毒害。作為水體污染特征指標(biāo)，國家“十二五”規(guī)劃明確將氨氮列為第二個主要水污染物的減排指標(biāo)，根據(jù)《浙江省“十二五”主要污染物總量減排目標(biāo)責(zé)任書》，“十二五”期間，浙江省氨氮排放總量被要求減少12.5%。

火電廠不是廢水氨氮排放的主要來源，故一直以來在火電廠廢水控制排放要求中也沒有將氨氮列為重點監(jiān)控指標(biāo)。隨著近幾年火電廠工藝和設(shè)施的更新或增加，環(huán)保要求不斷提高，廢水排放監(jiān)控加嚴(yán)，檢測后發(fā)現(xiàn)目前在火電廠的一些廢水處理設(shè)施出口以及排放口，氨氮的檢出率增大。而現(xiàn)有的火電廠廢水處理系統(tǒng)除了生活污水處理，其他都不具備處理氨氮的能力。這一現(xiàn)象已逐步受到火電廠和環(huán)保部門的關(guān)注與重視，分析氨氮的來源和討論處理的可行性很有必要。

2 火電廠氨氮廢水來源及濃度

早期火電廠氨氮廢水的來源主要為生活污水，水量不大。電廠建設(shè)時都配套生活污水處理系統(tǒng)，以地埋式A/O處理方式為多。隨著鍋爐爐水加氨、加聯(lián)氨技術(shù)的推廣以及凝結(jié)水精處理設(shè)施的增加，鍋爐排污和精處理再生廢水成為又一個氨氮廢水來源。精處理再生廢水以及大部分鍋爐排污水一般會被收集到電廠工業(yè)廢水處理系統(tǒng)，連同其他化學(xué)廢水、機組廢水一起處理。該系統(tǒng)由于只有pH調(diào)整和絮凝加藥工藝，對氨氮實際就只有一個稀釋作用，而并無處理能力。

近幾年石灰石－石膏濕法脫硫以及SCR脫硝設(shè)施增加，日常運行中脫硝后多余的噴氨量會隨煙氣帶入到脫硫吸收塔被洗滌，最終進(jìn)入脫硫廢水。一般4臺600MW濕法脫硫機組至少有15t/h的廢水量。同樣，在脫硫廢水處理工藝中目前也未考慮對氨氮的處理。此外，因脫硝增加的氨區(qū)和尿素區(qū)也會不定期產(chǎn)生少量的高濃度含氨氮廢水，它往往被并入到工業(yè)廢水處理系統(tǒng)，和精處理廢水一樣，氨氮指標(biāo)得到了稀釋。

綜上所述，火電廠目前含氨氮的廢水除了生活污水因有處理設(shè)置而能得到降解，其他廢水中的氨氮的實際都沒有處理措施。

表1是2011－2014年間浙江省內(nèi)部分電廠廢水處理設(shè)施出口或排放口氨氮的檢測數(shù)據(jù)。

表12011 －2014年浙江省部分電廠氨氮檢測數(shù)據(jù)mg/l

根據(jù)《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 8978－1996)，氨氮一級排放標(biāo)準(zhǔn)為15mg/l。從表1可知，大部分電廠歷年排口(總排或雨水)檢測都能達(dá)到要求，個別有超標(biāo)發(fā)生，可能當(dāng)時有含氨氮廢水泄漏到此。生活污水出水中有的廠個別年份偏高，主要和生活污水處理設(shè)施沒有及時清理大修，風(fēng)機等設(shè)施運行不到位，處理效果變差有關(guān)。可以看到，工業(yè)廢水和脫硫廢水的氨氮濃度波動較大，前者主要與機組有不定期啟動或精處理再生操作相關(guān)，后者則與脫硝噴氨調(diào)控不穩(wěn)定，有時氨過量有關(guān)。從濃度值看，這兩種廢水氨氮超一級標(biāo)準(zhǔn)的很普遍，而且脫硫廢水會出現(xiàn)幾百的高值濃度，工業(yè)廢水出水氨氮濃度看似都不過百，但事實上由于廢水處理系統(tǒng)中有多種廢水混合集中處理，當(dāng)其他廢水量較大時，起到了稀釋作用。

當(dāng)前火電廠廢水都盡量回用，如生活污水處理后或用于綠化，或進(jìn)入工業(yè)回用水池，基本全部回用。而脫硫廢水和高鹽工業(yè)廢水是回用的難點，目前處理后雖用到?jīng)_渣、輸煤、灰攪拌增濕等，但還是存在回用不完或水質(zhì)達(dá)不到用戶要求而需要排放的問題，如果氨氮濃度不能穩(wěn)定在15mg/l以下，排放口超標(biāo)的隱患始終存在，很難實現(xiàn)廢水零排放。

2 廢水中氨氮的處理方法

廢水氨氮的主要處理方法有生物法和物化法，近年來針對高濃度氨氮廢水(氨氮500mg/l以上)也有采用物化、生化聯(lián)合法。

2.1 生物脫氮技術(shù)

生物脫氮是利用硝化菌和反硝化菌的生理功能將NH4

+－N轉(zhuǎn)化為N2。生物脫氮的工藝成熟，其處理效果穩(wěn)定，但需要厭氧、好氧等工藝流程，要求有足夠停留反應(yīng)時間，如果水量大則池體占地多。而且生物脫氮一般適用于低濃度、可生化性好的廢水，如果廢水中氨氮濃度高或含有毒物或生化性差，則需先行物化處理或者要外加碳源，這樣整個流程就顯復(fù)雜。

2.2 物理化學(xué)處理技術(shù)［1］

2.2.1 吹脫法

吹脫法是將廢水調(diào)至pH為11左右，使廢水中的氨氮多數(shù)以游離氨(NH3)形式存在，然后在吹脫塔中通入空氣或蒸汽，經(jīng)過氣液接觸將廢水中的游離氨吹脫出來，氨氣經(jīng)吸收塔吸收后生成副產(chǎn)品硫酸銨或氨水，實現(xiàn)資源回收。該處理通常用于高濃度氨氮廢水的處理，效果穩(wěn)定，操作簡單，適用性強，但采用蒸汽或空氣，氣液比高，能耗較大。

2.2.2 離子交換法

2.2.3 折點氯化法

折點氯化法是在適當(dāng)pH下，向廢水中通入Cl2或NaClO，廢水中的NH3－N被氧化成氯胺后，再氧化分解成N2氣體。Cl2達(dá)到一定程度時NH4+濃度達(dá)到最低點，這一點就是折點。折點氯化法適用于處理低濃度氨氮廢水，處理效果穩(wěn)定，投資較少，但運行費用高，副產(chǎn)物會造成二次污染。

2.2.4 沉淀法

2.2.5 膜分離法

膜分離法有反滲透法、電滲析法和膜吸收法等，即在一定壓力下濃縮回收廢水中的氨或硝酸鹽。但膜吸收法存在膜滲漏問題，電滲析和反滲透膜選擇性差、膜污染、運行成本高等是限制膜分離法應(yīng)用的重要因素。

2.2.6 其他新型方法

除了上述較常見方法，近幾年針對有毒或高濃度廢水處理也產(chǎn)生諸如高級氧化(光催化)處理、新型生物脫氮等方法。高級氧化是利用反應(yīng)產(chǎn)生的羥基自由基，使水中難降解的有機物或?qū)ι镉卸镜奈廴疚飶氐椎V化，轉(zhuǎn)化為可生化物質(zhì)。(·OH)可用光催化技術(shù)，比如用二氧化鈦受紫外光照射后產(chǎn)生，由于用到貴金屬比較昂貴。新型生物脫氮主要有短程硝化反硝化、生物膜－SBR法、厭氧氨氧化脫氮等，一般是在原有生物處理基礎(chǔ)上優(yōu)化溫度、DO控制或富集菌群來提高處理效率。

3 火電廠氨氮廢水處理可選擇工藝

從火電廠目前廢水水質(zhì)情況看，氨氮廢水主要來源于化學(xué)精處理廢水、脫硝氨區(qū)(尿素區(qū))廢水以及脫硫廢水。一個4×600MW機組的電廠，三項廢水一般水量小于25t/h(脫硫廢水占到70%)，脫硫廢水屬于連續(xù)廢水，其他兩者則是周期性或不定期來水，一般出現(xiàn)極端氨氮濃度也在2000mg/l以下。針對這樣的水量和水質(zhì)特點，在上述的工藝中吹脫法、沉淀法、光催化、膜法處理都是可以選擇考慮的。但廢水處理工藝選擇除了本著處理效果好、易于操作、少二次污染、最好能資源化回收的原則，低能耗、低成本也是很重要的考慮因素。這樣看來，這些工藝也存在利弊，如吹脫法的氣液比高帶來的能耗高問題，沉淀法和光催化法因用到沉淀劑和貴金屬，致使成本偏高，膜法的維護(hù)成本也很高。

因此，當(dāng)前氨氮廢水處理從技術(shù)和經(jīng)濟兩方面同時很令人滿意的選擇幾乎沒有。對電廠而言，治理是必須的話，就需要進(jìn)一步對幾類廢水水量水質(zhì)進(jìn)行細(xì)致摸底，結(jié)合治理成本的測算，運維管理水平來選擇相對適合的工藝。比如在表1中也看到部分電廠脫硫廢水氨氮一直能保持一個較低水平，可能在脫硝噴氨調(diào)控中比較有把握，鑒于其水量，如果在治理中可不將其作為主要處理對象，那處理水量大大減小，成本稍高的工藝還是可以接受?；痣姀S化水處理中反滲透、電滲析等使用目前很普遍，運行水平經(jīng)驗不缺乏?，F(xiàn)在很多廢水零排放可研中多會采用正滲透、反滲透和蒸發(fā)結(jié)晶系列工藝處理，膜法成為其中一個子工藝，氨氮和其他離子同時被去除，最后濃水也有出路，自然是再好不過。針對氨氮廢水，目前一些治理廠商也在進(jìn)行工藝優(yōu)化，除了提高處理效率，降低能耗和成本也是一個重點。筆者了解到目前有些主推吹脫法工藝的廠商，通過同時加入脫氨助劑將廢水中的銨鹽和有機氨最大限度的轉(zhuǎn)化成游離氨，并輔以適當(dāng)光波氧化，使得吹脫法氣液比可降低，氨氣回收利用率達(dá)到99%，大大降低了能耗。此外，如果水量不大，通過前部簡單物化處理，比如沉淀法，使廢水濃度先略下降，再并入電廠已有生活污水處理設(shè)施進(jìn)行生物處理，這種多級分步實施也可以作為一個思路。

4 結(jié)語

氨氮指標(biāo)作為廢水“十二五”減排指標(biāo)，目前越來越受到火電廠的重視。連續(xù)幾年的跟蹤檢測表明，火電廠目前一些廢水處理設(shè)施出口以及排放口氨氮的檢出率有很大的增加，有些濃度還較高。分析火電廠氨氮的來源和討論處理的可行性很有必要。雖然處理氨氮廢水的處理方法有多種，但是目前還沒有一種能夠兼顧流程簡單、投資省、技術(shù)成熟、控制方便以及無二次污染等各個方面。如何經(jīng)濟有效地處理火電廠氨氮廢水，需要電廠結(jié)合本廠實際，從水量和水質(zhì)細(xì)致摸底，不拘泥于一種處理思路，最大化實現(xiàn)環(huán)境效益。

［1］姜瑞，曾紅云，王強.氨氮廢水處理技術(shù)研究進(jìn)展［J］.環(huán)境科學(xué)與管理，2013，38(6):131

［2］羅龍海.高濃度氨氮廢水處理技術(shù)研究進(jìn)展［J］.四川化工，2011 (6):38－42.

［3］張勤，楊彬彬，潘水秀，等.MAP法處理高濃度氨氮廢水技術(shù)研究進(jìn)展［J］.四川環(huán)境，2010，29(5):93－97.

［4］李銳，何世德，張占梅，等.火電廠廢水處理新設(shè)備的應(yīng)用［J］.電力環(huán)境保護(hù)，2008，24(6):1－3.

［5］楊潔，姜梅，張得君，等.中水回用于火電廠循環(huán)水存在問題探討［J］.電力科技與環(huán)保，2011，27(2)38－41.

Source and treatment possibility of thermal power plant ammonia nitrogen wastewater

Sources of thermal power plant ammonia nitrogen wastewater are introduced，which are mainly known as life waste water，F(xiàn)GD waster water and chemical refine－treatment waster water.Analyzing data of different waster water from powerplants in province shows the range of the ammonia nitrogen concerntration.Through the comparision of different treatment ways，like biological，ion－exchange，membrane，chlorine addition and etc，some are considered to be selectable for power plant application.For better effect，multimethod used maybe a good suggestion.

thermal power plant;ammonia nitrogen wastewater;treatment method

X703.1

B

1674－8069(2016)04－016－03

2016-01-26;

2016-02-10

樂園園(1971-)，女，上海人，高級工程師，主要從事電力環(huán)保監(jiān)督工作。E－mail:523851578@qq.com