發(fā)電廠污水脫硫處理工藝設(shè)計及效果分析

寇于亮

(機(jī)科發(fā)展科技股份有限公司,北京 100044)

火力發(fā)電具有技術(shù)穩(wěn)定、設(shè)計方法成熟、建設(shè)周期短等特點[1],在我國電力能源結(jié)構(gòu)中占據(jù)主導(dǎo)地位。我國是能源大國,據(jù)報道,煤炭年消耗量占我國能源年總消耗量的70%以上[2],而且我國資源稟賦特性決定著在未來較長時間內(nèi)將仍然保持以煤電為主的能源特性。

根據(jù)脫硫工藝設(shè)置于燃燒過程中的位置,可分為燃燒前、燃燒中和燃燒后脫硫[3],其中燃燒后脫硫因不受機(jī)組容量等因素影響而廣為應(yīng)用,燃燒后脫硫技術(shù)(煙氣脫硫FGD,下同)又有氣體懸浮吸收脫硫、噴霧干燥技術(shù)、煙氣海水脫硫、濕法脫硫等[4-5]。在發(fā)電廠煙氣眾多脫硫技術(shù)中,濕式煙氣脫硫技術(shù)具有運行穩(wěn)定、脫硫效率高、對各煤種適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點[6-7],已成為我國火力發(fā)電廠使用最廣的技術(shù)之一。濕式脫硫由于采用SO2為吸收劑,且SO2循環(huán)使用[8],吸收塔內(nèi)懸浮雜質(zhì)、鹽分、重金屬、氮鹽、硫酸鹽等,長期積累導(dǎo)致濃度越來越高,這些雜質(zhì)主要來自煤炭燃燒、脫硫劑、工藝水等[9]。該類廢水一般呈酸性,重金屬濃度含量雖不高但種類多。COD、F-、Cl-含量高[10-11],若不及時處理會影響脫硫效率,如影響脫硫劑對SO2的吸收、腐蝕設(shè)備等[12]。

1 材料與方法

1.1 工藝設(shè)計

在原有工藝基礎(chǔ)上將混凝沉降箱分為混凝箱和沉降箱,并且在出水箱前添加了SBR反應(yīng)器,優(yōu)化后的工藝流程見圖1。其中SBR裝置由有效體積15 L的敞口圓筒有機(jī)玻璃構(gòu)成,在不同層位設(shè)有啟樣口、運行時維持?jǐn)嚢杷俣?0 r/min,反應(yīng)周期100 d。采用兩種方式運行:1～60 d采用厭氧/低氧方式運行,每天循環(huán)運行4次,每次厭氧時間為180 min、低氧時間為150 min;61～100 d采用厭氧/缺氧/低氧方式運行,每天循環(huán)3次,每次厭氧時間180 min、缺氧180 min、低氧120 min。兩階段其他控制條件一致,排水比3 ∶8、水力停留時間14.6 h、溶解氧(DO)濃度0.5～1 mg/L。

圖1 工藝流程圖Fig.1 Process flow diagram

1.2 試驗材料和計算方法

2 結(jié)果與分析

2.1 各階段磷含量變化情況

每隔5 d分析裝置內(nèi)進(jìn)水段、出水段、厭氧階段后期、缺氧階段后期磷含量以及裝置內(nèi)磷的去除率,繪制變化曲線圖,結(jié)果見圖2。

圖2 磷含量隨運行時間變化情況Fig.2 Changes in phosphorus content with operating time

2.2 各階段氨氮含量變化情況

進(jìn)水段、出水段、厭氧階段后期、缺氧階段后期氨氮含量以及裝置內(nèi)氨氮的去除效果見圖3。

圖3 氨氮含量隨運行時間變化情況Fig.3 Changes in ammonia nitrogen content with operating time

分析可知,0～60 d進(jìn)水中氨氮濃度在42～68.4 mg/L范圍內(nèi)波動;該階段厭氧末期氨氮在15.6～38.2 mg/L范圍內(nèi)變化,在整個時間段內(nèi)氨氮波動都沒有明顯的規(guī)律;前30 d出水氨氮雖有升有降,但大致還是呈下降趨勢,至第30 d出水氨氮降低至0.2 mg/L,隨后的30 d氨氮含量均在0.2 mg/L以下,說明該階段裝置內(nèi)已經(jīng)具有較好的氨氮去除性能;第0～30 d氨氮去除率大致也是逐漸增加,由最初的55.8%增至98.4%,第30 d后氨氮去除率一直在98%以上。

60～90 d,此時裝置已經(jīng)是厭氧/缺氧/低氧交替運行環(huán)境,進(jìn)水中氨氮濃度在41.2～68.1 mg/L范圍內(nèi)波動;61～90 d,缺氧末期的氨氮含量較為穩(wěn)定,一直在15 mg/L左右,厭氧末期的氨氮含量雖有波動但較為平緩,在19.2～34.6 mg/L范圍內(nèi)變化;這個階段出水氨氮穩(wěn)定在0.2 mg/L以下,氨氮去除率也在98%以上。

2.3 各階段COD含量變化情況

進(jìn)水段、出水段、厭氧階段后期、缺氧階段后期COD含量以及裝置內(nèi)COD的去除效果見圖4。

圖4 COD含量隨運行時間變化情況Fig.4 Change of COD content with operating time

分析可知,0～60 d進(jìn)水中COD濃度在146.3～327.4 mg/L范圍內(nèi)波動;該階段厭氧末期COD大致逐漸減少,由最初的92.6 mg/L減少至第60 d的27.3 mg/L;出水COD變化趨勢與厭氧末段變化趨勢類似,也是逐漸減小;這階段的去除率大致也是逐漸上升,去除率在第60 d時達(dá)到該階段的最大值85.08%。

60～90 d進(jìn)水中COD濃度在194.6～325.4 mg/L范圍內(nèi)波動;61～90 d,缺氧末期的COD含量較為穩(wěn)定,一直在30～40 mg/L范圍內(nèi)變化,該階段出水COD濃度、厭氧末期COD濃度、缺氧末期COD濃度三者變化趨勢大致一致,濃度都在20～40 mg/L范圍內(nèi)變化;該階段COD去除率一直穩(wěn)定在85%以上,去除率最高達(dá)到91.3%。

2.4 各階段脫氮特性

出水中硝氮、出水中亞硝氮、缺氧段進(jìn)水中硝氮以及TN的去除率見圖5。

圖5 硝氮、亞硝氮含量及TN去除率隨運行時間變化情況Fig.5 Changes in nitrate and nitrite nitrogen content and TN removal rate

分析可知,0～60 d出水中硝氮和亞硝氮含量都比較穩(wěn)定,波動幅度均很小,硝氮含量在3～4 mg/L范圍內(nèi)變化,亞硝氮含量在0～1 mg/L范圍變化;該階段出水TN去除率大致逐漸上升,其中0～35 d出水TN去除率波動范圍較大,第35 d后TN去除率穩(wěn)定在85%以上,去除率最高達(dá)到93.2%。60～90 d硝氮和亞硝氮含量仍較為穩(wěn)定、兩者含量以及變化情況與0～60 d大致相同,該階段缺氧段進(jìn)水中硝氮含量也比較穩(wěn)定、含量穩(wěn)定在35～40 mg/L,出水TN去除率也在90%左右。

3 結(jié)論