垃圾焚燒鍋爐煙氣脫硫廢水混凝處理研究

李游 徐璜 江景杰 孔芹 朱浩

摘 要：隨著科技水平的提高，垃圾焚燒已經(jīng)成為工業(yè)企業(yè)處理固體廢料的主要方法，同時(shí)在燃燒技術(shù)不斷改善的今天，對(duì)于脫硫脫硝技術(shù)的重視程度也有了明顯增強(qiáng)。但是，以脫硫廢水排放問(wèn)題為首的污染問(wèn)題仍沒(méi)有得到徹底解決，尤其是在脫硫廢水混凝處理上的研究仍有所不足?；诖?，本文從垃圾焚燒鍋爐煙氣脫硫現(xiàn)狀出發(fā)，結(jié)合脫硫廢水的構(gòu)成特點(diǎn)對(duì)混凝法處理脫硫廢水分別進(jìn)行了理論研究和試驗(yàn)分析，以希冀給予相關(guān)研究人員一些可行的幫助和建議，進(jìn)而推動(dòng)垃圾焚燒鍋爐煙氣脫硫廢水污染問(wèn)題的有效改善。

關(guān)鍵詞：垃圾焚燒鍋爐；煙氣脫硫廢水；混凝處理；試驗(yàn)研究

引言

垃圾焚燒技術(shù)是針對(duì)生活垃圾、工業(yè)垃圾等垃圾的一種全新處理工藝，可以借助焚燒爐將垃圾進(jìn)行加溫脫水來(lái)使垃圾中的有機(jī)物氧化，最終將垃圾轉(zhuǎn)變?yōu)橐滋幚淼纳倭炕覡a。從當(dāng)前垃圾焚燒爐的研究現(xiàn)狀來(lái)看，雖然已經(jīng)就垃圾焚燒爐的垃圾處理方法有了較深研究，但針對(duì)焚燒后的產(chǎn)物即煙氣脫硫廢水的研究仍十分不足，尤其是脫硫廢水中含有的硫酸鹽、亞硫酸鹽、氯化物及微量重金屬，均為國(guó)家要求控制的重點(diǎn)污染物，如果不加以處理，便會(huì)直接對(duì)環(huán)境造成極大污染。由此可見(jiàn)，研究脫硫廢水混凝處理工藝，具有較強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義，需要我們給予足夠高的重視。

1 垃圾燃燒鍋爐煙氣脫硫現(xiàn)狀

進(jìn)入二十一世紀(jì)以來(lái)，人們的生活質(zhì)量有了顯著提高，但與此同時(shí)也使得生活垃圾日益增多，以我國(guó)為例，目前我國(guó)已有將近70%的城市被垃圾所包圍，且多于25%的城市已經(jīng)不具備合適的垃圾堆放場(chǎng)所。數(shù)據(jù)指出，我國(guó)的垃圾增長(zhǎng)率為10%左右，高于世界垃圾平均增長(zhǎng)率約1.56%，同時(shí)，我國(guó)每年會(huì)產(chǎn)生1.5億噸城市垃圾，占據(jù)世界總垃圾產(chǎn)量百分之三十左右?？梢源_定的是，目前我國(guó)的垃圾問(wèn)題已經(jīng)迫在眉睫，如果還不能廣泛應(yīng)用更加先進(jìn)的垃圾處理工藝，那么未來(lái)我國(guó)的城市環(huán)境將不容樂(lè)觀。在此背景下，垃圾焚燒工藝越來(lái)越被人們所看好，從1992年起，我國(guó)采用焚燒技術(shù)處理生活垃圾量越來(lái)越多，已由一開(kāi)始的10%提高到如今的38%左右，實(shí)踐已經(jīng)證明垃圾焚燒技術(shù)確實(shí)為當(dāng)前處理城市生活垃圾的最有效手段，且其對(duì)于硫、硝等污染元素的處理確有實(shí)效，因此不僅值得我們大力推廣，更值得我們進(jìn)一步展開(kāi)理論研究。

2 垃圾焚燒鍋爐煙氣脫硫廢水特點(diǎn)

以目前來(lái)看，現(xiàn)有燃煤電廠最常用的脫硫工藝均為石灰石-石膏濕法脫硫技術(shù)，這種技術(shù)所產(chǎn)生的廢水一般包括硫酸鹽、亞硫酸鹽、氯化物以及微量重金屬等污染成分，且脫硫廢水往往具有以下特點(diǎn)：

2.1懸浮物高

從數(shù)據(jù)來(lái)看，目前我國(guó)多數(shù)煤燃電廠采用石灰石-石膏濕法脫硫工藝所產(chǎn)生的脫硫廢水懸浮物均在10000mg/L左右，且由于電廠脫硫過(guò)程的管理不當(dāng)，部分電廠脫硫廢水的懸浮物甚至能夠達(dá)到50000mg/L以上。

2.2硬度較高，易結(jié)垢

脫硫廢水中往往具有較多的鈣離子、鎂離子和硫酸根離子，且由于反應(yīng)生成的硫酸鈣往往處于飽和狀態(tài)，因此在加深濃縮過(guò)程中很容易結(jié)垢。

2.3成分易變，腐蝕性強(qiáng)

脫硫廢水的含量往往與煤燃電廠的原料成分有關(guān)，當(dāng)電廠垃圾原料產(chǎn)地發(fā)生變化時(shí)，脫硫廢水中的成分也會(huì)發(fā)生變化，同時(shí)，部分廢水會(huì)具有較強(qiáng)的鹽分，含鹽量甚至可達(dá)60000mg/L，因此很容易與氯離子等發(fā)生反應(yīng)生成具有酸性的溶液，從而對(duì)脫硫設(shè)備和管道造成腐蝕。

表一：某垃圾焚燒熱電廠脫硫廢水實(shí)測(cè)參數(shù)表

2.4成分復(fù)雜，重金屬含量高

對(duì)比普垃圾焚燒鍋爐所產(chǎn)生的廢水往往具有更加復(fù)雜的成分，究其原因主要是垃圾、垃圾的成分構(gòu)成要遠(yuǎn)復(fù)雜于普通煤原料。此外，脫硫廢水中往往會(huì)包含大量的重金屬，尤其以CODcr最多，一般可達(dá)2500mg/L左右，這里我們就某垃圾焚燒熱電廠的實(shí)際參數(shù)進(jìn)行了測(cè)試，得出表一參數(shù)表。

3 垃圾焚燒鍋爐煙氣脫硫廢水混凝處理試驗(yàn)分析

3.1試驗(yàn)準(zhǔn)備

本次試驗(yàn)分為三組，分別使用了三種混凝劑，包括三氯化鐵、聚合氯化鋁以及聚合硫酸鐵。

3.2試驗(yàn)方法

試驗(yàn)方法為對(duì)照試驗(yàn)，首先將試驗(yàn)水樣分別攪拌均后放入試驗(yàn)試管之中，并從中取出一定樣品記錄初始濃度，然后放入混凝劑開(kāi)始沉降，準(zhǔn)確記錄沉降時(shí)間及對(duì)應(yīng)殘留濃度，計(jì)算各沉降時(shí)間下的沉降率，通過(guò)繪制沉降曲線進(jìn)行比較分析，得出最適合的混凝劑。

同時(shí)，同樣采用對(duì)照試驗(yàn)方法，采用同種混凝劑試驗(yàn)在不同投加量及不同PH環(huán)境下試驗(yàn)水樣的沉降量，計(jì)算所用混凝劑的最佳投放量和最佳適用環(huán)境。

3.3試驗(yàn)分析

3.3.1氯化鋁試驗(yàn)分析

通過(guò)比對(duì)分析，氯化鋁可用于4.0到9.0的環(huán)境，且在弱堿性環(huán)境中沉降效果較好，一般最好控制在7.0到9.0之間。同時(shí)，沉降率會(huì)隨著氯化鋁的添加呈遞增關(guān)系，當(dāng)投加量達(dá)到10mg/L時(shí)沉降率會(huì)達(dá)到頂峰，約為85%，基本達(dá)到國(guó)家要求的廢水排放標(biāo)準(zhǔn)。

3.3.2聚合硫酸鐵試驗(yàn)分析

聚合硫酸鐵試驗(yàn)曲線如圖1，可以看出，當(dāng)聚合硫酸鐵投加量在25mg/L附近時(shí)，樣品沉降率同樣會(huì)達(dá)到一定峰值，約為96%，但與氯化鋁的不同之處在于當(dāng)聚合硫酸鐵投放量高于25mg/L后，沉降量會(huì)有所下降。此外，聚合硫酸鐵同樣適用于弱堿性環(huán)境，PH過(guò)高或過(guò)低都會(huì)導(dǎo)致沉淀時(shí)間大大增長(zhǎng)。

圖一：聚合硫酸鐵投加量試驗(yàn)曲線

3.3.3三氯化鐵試驗(yàn)分析

三氯化鐵試驗(yàn)曲線與聚合硫酸鐵試驗(yàn)曲線大致相同，沉降峰值皆為96%左右，且同樣在超出峰值對(duì)應(yīng)投加量后，沉降率會(huì)有所下降。

3.4試驗(yàn)結(jié)果

通過(guò)對(duì)比分析可以看出，聚合硫酸鐵和三氯化鐵的沉降效果要高于氯化鋁，但二者都存在最佳投加范圍，其中聚合硫酸鐵投加范圍應(yīng)控制在15到30mg/L之內(nèi)，三氯化鐵投加范圍應(yīng)控制在10到30mg/L之內(nèi)。

結(jié)束語(yǔ)

綜上，本文結(jié)合脫硫廢水的構(gòu)成特點(diǎn)，針對(duì)常用混凝劑進(jìn)行了對(duì)比試驗(yàn)分析，確定了垃圾焚燒鍋爐煙氣脫硫廢水混凝處理的最佳混凝劑。同時(shí)，可以確定的是，目前脫硫廢水處理工藝仍有很大不足，本文所進(jìn)行的對(duì)照分析也僅針對(duì)聚合硫酸鐵、三氯化鐵和氯化鋁三種混凝劑，因此還需要廣大研究專家進(jìn)行進(jìn)一步的研究和分析。

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