電絮凝技術(shù)在燃煤電廠脫硫廢水處理中試的應(yīng)用研究

李穎

（大唐環(huán)境產(chǎn)業(yè)集團(tuán)股份有限公司薊縣項(xiàng)目部，天津 301907）

0 引言

燃煤電廠是我國(guó)電力供應(yīng)的主要形式，其發(fā)電量占到我國(guó)各類發(fā)電方式的75%以上。石灰石－石膏濕法煙氣脫硫是目前應(yīng)用最多、技術(shù)較為成熟的脫硫工藝。其主要優(yōu)點(diǎn)包括脫硫效率高、吸收劑利用率高、工作的可靠性高（目前最成熟的煙氣脫硫工藝）、脫硫劑—石灰石來(lái)源豐富且廉價(jià)。但是石灰石—石膏法的缺點(diǎn)也是比較明顯的：為了維持脫硫裝置漿液循環(huán)系統(tǒng)的物料平衡，必須從系統(tǒng)中排放一定量的廢水，廢水主要來(lái)自石膏脫水和清洗系統(tǒng)。廢水中含有的污染物主要包括SS、F-、過飽和的亞硫酸鹽、硫酸鹽以及重金屬，其中很多是國(guó)家環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)中要求嚴(yán)格控制的第一類污染物和第二類污染物[1]。電絮凝是一種物理化學(xué)反應(yīng)，借助外加高電壓，使陽(yáng)極金屬電極產(chǎn)生金屬陽(yáng)離子，利用陽(yáng)離子的凝聚性來(lái)凝聚水中的污染物質(zhì)，能夠有效去除水中的SS、膠體、可溶性有機(jī)物等，具有去除效率高，對(duì)環(huán)境影響小，藥物投加量少，操作簡(jiǎn)單等優(yōu)勢(shì)[2]。本研究使用電絮凝技術(shù)處理電廠脫硫廢水，在電廠進(jìn)行中試，探究電絮凝技術(shù)在靜態(tài)、動(dòng)態(tài)情況下對(duì)電廠脫硫廢水的處理效果的影響。

1 試驗(yàn)設(shè)備

以XX電廠脫硫廢水作為處理對(duì)象進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)中試試驗(yàn)。作為燃煤電廠脫硫廢水成套處理工藝環(huán)節(jié)之一的高效澄清池，主要由電絮凝裝置和斜板沉淀裝置組成，目的是為后續(xù)吸附處理環(huán)節(jié)減輕負(fù)擔(dān)。脫硫廢水從進(jìn)水箱用泵打入整個(gè)電絮凝裝置，首先通過布流板，布流板的作用是為了均勻布水，使需處理廢水均一穩(wěn)定的進(jìn)入處理系統(tǒng)，防止出現(xiàn)進(jìn)水水質(zhì)波動(dòng)大，影響處理效果。然后是電極板，使用三個(gè)穩(wěn)壓直流電源供電，廢水經(jīng)電絮凝處理后，進(jìn)入斜板沉淀池，以增強(qiáng)處理效果。采用三角堰出水，出水進(jìn)入集水槽，集水槽下面安裝截止閥，控制出水量，最后流入清水池[3]。經(jīng)電絮凝前置處理后，廢水流入吸附裝置，經(jīng)吸附柱六級(jí)吸附后，達(dá)標(biāo)排放。

圖1 現(xiàn)場(chǎng)中試試驗(yàn)裝置圖

2 中試試驗(yàn)設(shè)計(jì)

電絮凝在高效澄清池里進(jìn)行，在不同的控制條件下進(jìn)行電絮凝反應(yīng)，在試驗(yàn)開始前，使用砂紙對(duì)電極板進(jìn)行打磨，去除表面的一層氧化鋁薄膜。整個(gè)試驗(yàn)分為靜態(tài)試驗(yàn)和動(dòng)態(tài)試驗(yàn)。

靜態(tài)試驗(yàn)：脫硫廢水從進(jìn)水箱流入高效澄清池，當(dāng)水位達(dá)到距池頂0.1米時(shí)，停止進(jìn)水。將電極板順?biāo)鞣胖?，控制極板深度為55cm，極板間距在12cm，電流為20A，通電連續(xù)工作1小時(shí)，在通電第0min、10min、30min、60min時(shí)取樣。

動(dòng)態(tài)試驗(yàn)：脫硫廢水從進(jìn)水箱流入高效澄清池，進(jìn)而從高效澄清池流入清水池，連續(xù)進(jìn)水，進(jìn)水速度為0.3立方米每小時(shí)，并保持高效澄清池的水位在距池頂0.1米不變。將電極板順?biāo)鞣胖茫刂茦O板深度為55cm，極板間距在12cm，電流為20A，通電連續(xù)工作1小時(shí)，在通電第0h、1h、2h、3h時(shí)取樣。

取樣方案：在電極板中間取一點(diǎn)作為A點(diǎn)，在電極板與斜板之間取一點(diǎn)為B點(diǎn)，在接近出水口位置取一點(diǎn)為C點(diǎn)，以上三點(diǎn)即為本次試驗(yàn)的取樣點(diǎn)。

懸浮物參照《GB11901-89水質(zhì)懸浮物的測(cè)定重量法》中的方法測(cè)定。濁度使用臺(tái)式濁度儀測(cè)定（哈希公司，2100AN臺(tái)式濁度儀）。氟離子參照《GB7484-87水質(zhì)氟化物的測(cè)定離子選擇電極法》中的方法測(cè)定。

3 試驗(yàn)結(jié)果

3.1 靜態(tài)試驗(yàn)結(jié)果

靜態(tài)試驗(yàn)水流處于靜止?fàn)顟B(tài)，不再流進(jìn)流出，按照預(yù)先設(shè)置的點(diǎn)位，分別在電解不同時(shí)間后取樣測(cè)定。

靜態(tài)環(huán)境下水體中SS的去除效果如圖2所示，隨著電解時(shí)間的增加，水體中的SS也在逐漸下降，電絮凝處理1h后C點(diǎn)SS達(dá)154mg/L，去除率達(dá)21.53%。水體中濁度的去除效果如圖3所示，隨著電解時(shí)間的增加，水體中的濁度在逐漸下降，最低達(dá)到53.7NTU，去除率達(dá)68.6%?？梢苑浅Ｃ黠@的看到，三個(gè)取樣點(diǎn)處電解后半段濁度的去除速率比前半段要低，這是因?yàn)樗w經(jīng)過一段時(shí)間的處理，濁度已經(jīng)下降了50%以上，而電極板的面積是固定的，同比接觸水體中的污染物變少，且電極板進(jìn)過一段時(shí)間電解發(fā)生了鈍化現(xiàn)象，所以去除速率變低。水體中F-的去除效果如圖4所示，隨著電解時(shí)間的增加，水體中的F-也在逐漸下降，電絮凝處理1h后C點(diǎn)F-達(dá)36.8mg/L，去除率達(dá)53.88%[4]。

圖2 靜態(tài)環(huán)境下SS的去除率

圖3 靜態(tài)環(huán)境下濁度的去除率

圖4 靜態(tài)環(huán)境下F-的去除率

表1 靜態(tài)試驗(yàn)污染物測(cè)定結(jié)果

3.2 動(dòng)態(tài)試驗(yàn)結(jié)果

動(dòng)態(tài)試驗(yàn)?zāi)M真實(shí)廢水處理場(chǎng)景，廢水處于流動(dòng)狀態(tài)，按照預(yù)先設(shè)置的點(diǎn)位，分別在電解不同時(shí)間后取樣測(cè)定。

動(dòng)態(tài)環(huán)境下水體中SS的去除效果如圖5所示，水體中SS最低達(dá)58.6mg/L，去除率達(dá)91.93%。

圖5 動(dòng)態(tài)環(huán)境下SS的去除率

動(dòng)態(tài)環(huán)境下對(duì)水體中濁度的去除率如圖6所示，可以明顯的看到取樣點(diǎn)越靠近出水口，其濁度越低。水體中濁度最低達(dá)34.8NTU，去除率達(dá)83.43%。由于A點(diǎn)靠近進(jìn)水口，整個(gè)裝置處于流動(dòng)狀態(tài)，進(jìn)水箱里的水不斷流入電絮凝裝置，理論上來(lái)說(shuō)電解時(shí)間的變化，其污染物濃度變化不大，接近進(jìn)水箱的水質(zhì)，但是這里濁度有一個(gè)很明顯的下降，這是因?yàn)殡S著電解時(shí)間的增加，水體中因電解產(chǎn)生的氫氧化物凝聚水中懸浮物會(huì)隨著時(shí)間的增加，而使更多的懸浮物絮凝沉淀[5]。

圖6 動(dòng)態(tài)環(huán)境下濁度的去除率

動(dòng)態(tài)環(huán)境下對(duì)水體中F-的去除率如圖7所示，可以明顯的看到取樣點(diǎn)越靠近出水口，其F-濃度越低。水體中F-濃度最低達(dá)34.12mg/L，去除率達(dá)26.74%。隨著電解時(shí)間的增加，各點(diǎn)的去除率也在不斷增加，當(dāng)電解達(dá)到3h后，由于電極板鈍化，電解效果下降，所以在各點(diǎn)的去除率有所下降。

圖7 動(dòng)態(tài)環(huán)境下F-的去除率

表2 動(dòng)態(tài)試驗(yàn)污染物測(cè)定結(jié)果

4 結(jié)果與分析

電絮凝工藝對(duì)脫硫廢水中SS、濁度和F-有較好的去除效果。在靜態(tài)試驗(yàn)中，脫硫廢水經(jīng)處理1h后C點(diǎn)SS、濁度、F-的去除率達(dá)21.53%、68.6%、53.88%，在動(dòng)態(tài)試驗(yàn)（模擬真實(shí)廢水處理過程）中，脫硫廢水經(jīng)處理3h后，出水SS、濁度、F-的去除率達(dá)91.93%、83.43%、26.74%。與動(dòng)態(tài)試驗(yàn)結(jié)果相比，靜態(tài)環(huán)境下對(duì)脫硫廢水的處理效果并不理想，這里有2個(gè)原因。一方面，整個(gè)中試與電廠的生產(chǎn)實(shí)際相結(jié)合，試驗(yàn)用水取自電廠的廢水預(yù)處理緩沖箱，在實(shí)際生產(chǎn)過程中，水質(zhì)有較大的波動(dòng)。另一方面相較于動(dòng)態(tài)試驗(yàn)來(lái)說(shuō)，靜態(tài)試驗(yàn)僅處理1h，而動(dòng)態(tài)試驗(yàn)處理3h。

中試結(jié)果顯示，電絮凝技術(shù)適用于高SS、高濁度、高F-的電廠脫硫廢水處理工藝中。