廢水除氟技術(shù)在燃煤電廠中的應(yīng)用

文_楊曉兵 商丘裕東發(fā)電有限責(zé)任公司

商丘裕東發(fā)電有限責(zé)任公司（簡(jiǎn)稱(chēng)“裕東發(fā)電”），位于河南省商丘市永城市，是河南電網(wǎng)東端的重要支撐點(diǎn)，外排工業(yè)廢水通過(guò)小青溝排入澮河，經(jīng)澮河出境流向安徽。

1 裕東發(fā)電外排廢水情況

1.1 工業(yè)廢水

工業(yè)廢水主要由反滲透濃水、混床、弱酸陽(yáng)床再生廢水、雙介質(zhì)過(guò)濾器、雙室過(guò)濾器反洗排水組成。由工業(yè)廢水處理裝置處理后部分輸送至脫硫，作為脫硫工藝水使用，多余的進(jìn)入工業(yè)廢水池外排，氟化物濃度為3～8mg/L。

1.2 生活污水

生活污水排入下水道后，先經(jīng)機(jī)械格柵攔截大顆粒雜物后進(jìn)入調(diào)節(jié)池，再使用提升泵將污水送至一體化污水處理設(shè)備處理合格后，進(jìn)入工業(yè)廢水池外排。

1.3 脫硫廢水

脫硫廢水來(lái)源為石膏脫水系統(tǒng)氣液分離器的底流，懸浮物濃度500mg/L，氟化物濃度15～35mg/L。脫硫廢水存入廢水緩沖池后由廢水提升泵送入中和、沉降、絮凝箱處理，后經(jīng)澄清池溢流至出水箱、在出水箱內(nèi)經(jīng)pH調(diào)整后進(jìn)入工業(yè)廢水池外排。

1.4 循環(huán)水排污水

循環(huán)水排污水主要為涼水塔排污水，循環(huán)水補(bǔ)充水為弱酸陽(yáng)床軟化水，濃縮倍率4～6.5，循環(huán)水排污進(jìn)入工業(yè)廢水池外排，氟化物濃度為8～14mg/L。

1.5 預(yù)處理反洗廢水

預(yù)處理反洗水主要為反洗單室過(guò)濾器產(chǎn)生廢水，SS較高，短時(shí)間大量排出，進(jìn)入工業(yè)廢水池外排，氟化物濃度為約2mg/L。

2 現(xiàn)有的除氟工藝簡(jiǎn)介

2.1 化學(xué)沉淀法

化學(xué)沉淀法是通過(guò)投加鈣鹽等化學(xué)藥品，利用氟與鈣離子的作用形成氟化物沉淀或氟化物被吸附于所形成的沉淀物中而共同沉淀，然后經(jīng)過(guò)濾或自然沉降等使沉淀物與水分離，達(dá)到除氟的目的。但此方法存在出水水質(zhì)不穩(wěn)定、產(chǎn)泥量較大等問(wèn)題。

2.2 混凝沉淀法

混凝沉淀法是利用鐵鹽和鋁鹽兩大類(lèi)混凝劑所含金屬離子在水中形成細(xì)微的膠粒，讓帶正電的膠粒吸附水中帶負(fù)電的氟離子，使膠粒相互凝聚為較大的絮狀物沉淀。但氟離子去除效果受攪拌條件、沉降時(shí)間等操作因素及水中SO42-等陰離子影響大，出水水質(zhì)不夠穩(wěn)定。

2.3 吸附法

吸附法主要應(yīng)用活性氧化鋁、活性炭、金屬氧化物、沸石等吸附劑通過(guò)吸附、離子交換或絡(luò)合等作用，將氟離子從溶液中有效去除，工藝簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)便無(wú)毒以及污染小，吸附容量穩(wěn)定。但是接觸床頻繁的再生使運(yùn)行成本較高，濾料的吸附容量小，處理效率低、時(shí)間長(zhǎng)，有些濾料再生之后交換容量下降。

2.4 離子交換法

離子交換樹(shù)脂法是利用特種樹(shù)脂與溶液中氟離子的離子交換作用來(lái)除氟的。由于陰離子樹(shù)脂對(duì)氟離子的選擇性低，設(shè)備投資和運(yùn)行費(fèi)用高，當(dāng)水中存在大量共存離子時(shí)除氟效果很差。隨著除氟專(zhuān)用離子交換樹(shù)脂研究的迅速發(fā)展，除氟專(zhuān)用樹(shù)脂對(duì)氟離子的選擇性比較強(qiáng)，對(duì)氟的吸附量比較大，處理精度比較好，可以從10～20mg/L穩(wěn)定降到1mg/L以下，但離子交換樹(shù)脂再生廢液的處理依然比較困難。

2.5 反滲透法

反滲透可以高效去除氟以及水中其它有害離子，除氟效率高，但投資成本和運(yùn)行費(fèi)用高，且對(duì)預(yù)處理要求高，抗污染性能低，且反滲透的濃縮液處理比較困難。

2.6 電滲析法

電滲析是在直流電場(chǎng)作用下，利用陰、陽(yáng)離子交換膜對(duì)溶液中的陰、陽(yáng)離子的選擇透過(guò)性，使水溶液中陰、陽(yáng)離子作定向遷移，從而達(dá)到帶電離子從水溶液中分離的一種物理化學(xué)過(guò)程。電滲析除氟可同時(shí)除鹽，但由于能耗大，運(yùn)行不夠穩(wěn)定等原因限制了此方法的推廣。

3 兩級(jí)一體式反應(yīng)沉淀工藝介紹

近幾年，高效復(fù)合除氟藥劑研究較大進(jìn)展，復(fù)合除氟劑藥劑作用機(jī)理豐富，通過(guò)配位絡(luò)合、共沉淀、羥基吸附等過(guò)程協(xié)同，除氟率可達(dá)80%以上。裕東發(fā)電采用的兩級(jí)一體式反應(yīng)沉淀工藝，主要將化學(xué)沉淀法、絮凝沉淀法綜合利用，投加石灰乳、復(fù)合除氟藥劑進(jìn)行除氟，其工藝流程如圖1。一體式反應(yīng)沉淀單元，包括混凝反應(yīng)、絮凝反應(yīng)池、預(yù)沉淀、斜管分離區(qū)和介質(zhì)回收。

圖1

該工藝將化學(xué)混凝、機(jī)械攪拌、加載沉淀、斜管分離等各種有利于固液分離的技術(shù)進(jìn)行高度集成，集合了多種沉淀技術(shù)的特點(diǎn)，具有出水水質(zhì)好、 抗沖擊能力強(qiáng)、占地面積小、節(jié)約運(yùn)行費(fèi)用等優(yōu)勢(shì)。

3.1 混凝絮凝反應(yīng)

在混凝反應(yīng)池內(nèi)，通過(guò)機(jī)械攪拌，待沉淀水與投加的石灰乳、混凝劑進(jìn)行充分的接觸、反應(yīng)。絮凝反應(yīng)池內(nèi)裝有絮凝反應(yīng)攪拌器、導(dǎo)流筒、導(dǎo)流板和絮凝劑投加環(huán)等。導(dǎo)流筒內(nèi)部絮凝速度快，由一個(gè)軸流攪拌機(jī)進(jìn)行攪拌和提升，將投加的絮凝劑、回收的介質(zhì)和回流污泥、待絮凝混凝水進(jìn)行充分的攪拌混合，促使體積較大、密實(shí)、均勻的礬花的形成。

3.2 預(yù)沉

絮凝水通過(guò)水力隔墻和沉淀池之間的淹沒(méi)堰進(jìn)入預(yù)沉區(qū)，因加載后的絮體比重較大，具有極好的沉淀性能，可使絕大部分的懸浮固體在該區(qū)沉淀并濃縮。

3.3 斜板分離

斜板將預(yù)沉區(qū)逃逸的剩余礬花進(jìn)一步分離，保證優(yōu)異的澄清出水。

3.4 介質(zhì)回收

介質(zhì)回收系統(tǒng)包括了水力旋流器和磁粉分離器，兩種回收方法的有機(jī)結(jié)合，增加了介質(zhì)的回收效率，也為系統(tǒng)根據(jù)實(shí)際情況采用不同類(lèi)型的介質(zhì)提供了可能性。目前裕東發(fā)電采用的是石榴砂加載沉淀、水力旋流器回收介質(zhì)循環(huán)利用，節(jié)約了運(yùn)行成本。

3.5 污泥脫水

沉淀區(qū)污泥經(jīng)泵輸送至疊螺污泥脫水機(jī)，脫水機(jī)內(nèi)投加鐵鹽及陽(yáng)離子PAM藥劑，調(diào)質(zhì)脫水后的污泥含水率達(dá)97%以下，經(jīng)泵加壓輸送至高壓隔膜壓濾機(jī)，壓濾后絕干污泥運(yùn)輸至煤場(chǎng)風(fēng)干后送入鍋爐焚燒。

4 運(yùn)行現(xiàn)狀分析

裕東發(fā)電廢水除氟項(xiàng)目自2020年7月投運(yùn)至今，兩套設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定，外排水氟化物濃度降低至1.0mg/L以下，緩解了澮河斷面氟化物超標(biāo)的風(fēng)險(xiǎn)，有利于當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境。由于電廠廢水來(lái)源復(fù)雜，氟化物含量相差很大，設(shè)備進(jìn)水水質(zhì)在4～18mg/L之間波動(dòng)，造成了運(yùn)行調(diào)整困難。系統(tǒng)需要維持pH在6.8～7.0之間，才能產(chǎn)生較大、易分離的礬花，保證出水氟化物、SS合格。由于除氟劑偏酸性，運(yùn)行中需要維持一定量液堿進(jìn)行中和。

經(jīng)過(guò)討論，裕東發(fā)電擬建設(shè)一座大型緩存池，可使各路廢水充分混合，從而使除氟裝置進(jìn)水水質(zhì)相對(duì)穩(wěn)定；增加加藥系統(tǒng)自動(dòng)控制，根據(jù)進(jìn)水氟離子濃度自動(dòng)調(diào)整各藥劑加藥量，達(dá)到出水水質(zhì)穩(wěn)定的目的。

5 結(jié)語(yǔ)

本文總結(jié)了化學(xué)沉淀法、絮凝沉淀法、吸附法、離子交換法、反滲透、電滲析等多種除氟方法的特點(diǎn)，著重介紹了一體化反應(yīng)沉淀池的作用機(jī)理，分析了運(yùn)行過(guò)程中存在的問(wèn)題，提出了解決方案。對(duì)于電力、化工、污水處理等多個(gè)行業(yè)具有一定的借鑒作用。