燃煤電廠脫硫廢水混凝試驗研究

向朝虎

摘 ?要：針對目前國內電廠普遍采用的脫硫廢水治理技術，在運行可靠性和經濟性方面進行混凝試驗研究，通過對比結果，對脫硫廢水處理工藝的選擇起到一定的指導意義。

關鍵字：濕法脫硫;脫硫廢水;混凝

脫硫廢水中含有的雜質主要包括懸浮物、過飽和的亞硫酸鹽、硫酸鹽以及重金屬，其中很多是國家環保標準中要求嚴格控制的第一類污染物。處理后脫硫廢水水質應同時滿足火電廠石灰石—石膏濕法脫硫廢水控制指標（DL/T997-2006）和中華人民共和國標準（GB8978-1996）《污水綜合排放標準》規定的第二類一級標準。本文以大唐某電廠脫硫廢水為研究對象，通過混凝試驗分析，以尋求解決脫硫廢水處理不達標問題，從而確保脫硫廢水處理系統的高效穩定運行。

1.試驗樣品采集

根據大唐某電廠2×660MW機組運行情況進行試驗，脫硫廢水采集所用的容器是干凈、硬質玻璃瓶。從充分混勻的樣品中取出2000ml樣，現場用便攜式測定儀測定pH、DO、溶解氧，對采樣點的情況進行詳細記錄，水樣運回實驗室，進行相關實驗。

2. pH值對混凝效果的影響

用6個1000mL的PVC燒杯、分別裝入1L脫硫廢水，加HCl或NaOH調節pH為：7.0、7.5、8.0、8.5、9.0、10.0，將PVC燒杯置于試驗攪拌機平臺上;分別向6個儀器的加藥管中分別加入10mL的PAC、3mL硅藻土和2mL PAM;設置好程控混凝攪拌儀的運行程序，啟動攪拌機，反應結束后，在上清液面3cm下取水測定COD、濁度、氟化物等。從而根據多項指標綜合考慮，確定最佳體系pH值。試驗原水濁度為485NTU，懸浮物為65425mg/L，COD為680mg/L，氟離子為70mg/L。保持其他反應條件的相同，在不同pH值下，各污染物的去除情況如圖1、圖2所示。

由圖1、圖2可知，污染物的去除效果是隨著pH值的升高而升高，當pH上升到某一值后，污染物的去除效果隨pH值升高而降低。無論是懸浮物、氟化物還是COD的去除效果，在pH為9時去除率達到最高，去除率分別為98.9%、40%和67.61%。

pH值是影響混凝反應的重要因素之一，pH值的改變會對懸浮物表面的凈電荷、混凝劑的水解速率、水解產物的存在形態與性能等產生影響[58]，研究pH值對混凝效果的影響時，不變因素中混凝劑選用的為100mg/L的PAC，由懸浮物的去除效果看，pH范圍為8～10，懸浮物去除效果較好。其污染物去除機理是Al（OH）3聚合物的吸附架橋和羥基配合物的電性中和作用。鋁鹽經水解后，在不同的條件下會以不同的形式存在，在偏酸性條件下時氫氧化鋁以Al3+形式存，單純的Al3+不能使水體中懸浮物體粘結在一起，因此混凝效果不理想。當pH大于9時，氫氧化鋁與過剩的氫氧根反應生成AlO2-，從而降低了水中氫氧化鋁的絮凝作用，使得混凝效果不理想。因此，pH值應控制在4～9之間，才能生成穩定的Al（OH）3膠狀沉淀。

3. 混凝劑種類及濃度對混凝效果的影響

用5個1000mL的PVC燒杯、分別裝入1L脫硫廢水，加NaOH調節pH為：9.0，分5組試驗，每組試驗向5個儀器的加藥管中分別加入不同濃度的混凝劑、3mL硅藻土和2mL PAM（PAM作為混凝劑時與其他混凝劑投加順序一樣，后期2mLPAM正常投加）;啟動混凝程序，待反應結束后，取上清液測定目標污染物，根據污染物的去除情況，選擇最佳混凝劑的量及濃度。在混凝試驗中，不同濃度的混凝劑對濁度的去除效果的影響如圖3所示。

從圖3中可以看出，在混凝試驗過程中，去除率總體的大致變化為先增加后降低在增加的趨勢。從脫硫廢水懸浮物去除效果看，PFC>PAFS>PAC>SPFS>PAM。聚合氯化鐵（PFC）的去除效果最好，PFC對濁度去除率的變化趨勢為隨著混凝劑投加量的增大而增大隨后出現降低，再增大混凝劑投加量，去除效率繼續上升然后降低。PFC在濃度為80mg/L時去除率最高。去除效果次之的是聚合硫酸鋁鐵（PAFS），繼而是脫硫廢水工藝上常用的聚合氯化鋁（PAC）。雖然PFC在20mg/L～80mg/L之間去除率出現浮動，但其去除率都在99.5%以上。PAC投加量對濁度的去除效率變化情況與PFC的變化情況基本一致，但總體效果沒有PFC的去除效果好。PFS對濁度的去除率的變化與PFC和PAC有所區別，隨著混凝劑的投加量的增大先出現增加，再增加藥劑投加量，去除效果出現降低。去除效果較好的混凝劑PAFS對脫硫廢水濁度的去除效果變化浮動比較大，一直處于波動狀態。PAM對濁度的去除在感官上去除效果最好，形成的絮體較大。在試驗指標測試中PAM的處理效果不如其他幾種混凝劑。

試驗分析，混凝劑用量少時，電中和、架橋及網捕等作用較弱，產生的絮體體積較小，污染物無法通過沉降去除;混凝劑用量較多時，造成水中正負電荷量不平衡，過多相同電荷間會產生排斥作用。當混凝劑投加量繼續增加，濁度去除效果變好的原因可能是混凝劑添加量過多時，造成絮體失穩后又重新恢復穩定。PFC混凝效果好是因為其不但具有較高的ζ電位，同時具有較大相對分子質量，因此其吸附架橋能力較強。與同為鐵鹽的混凝劑PFS來說，PFS同樣具有較高的ζ電位，但其相對分子質量較小，所以綜合去除效果較差。對于總體效果較好的PAFS來說，其混凝效果好的原因是PAFS形成的是多元聚合物。多元聚合物除具有單元無機高分子混凝劑的共同優點外，因異核金屬離子交錯排列，能形成更長更穩定的分子鏈。長鏈能包裹、吸引更多的溶膠粒子。

4.助凝劑種類及濃度對混凝效果的影響

用5個1L的PVC燒杯、分別裝入1L脫硫廢水，加NaOH調節pH為9.0，分5組試驗，每組試驗向5個儀器的加藥管中分別加入不同濃度的助凝劑和10ml的PAC及2mL的PAM;程序與考察單因素pH值對污染物的去除相同。根據多項污染物去除效果綜合考慮，確定最佳助凝劑及濃度。

在混凝試驗中，不同濃度的助凝劑對濁度及COD的去除效果的影響如圖4、圖5所示。

由圖4和圖5可知，各種助凝劑對濁度及COD的去除效果都呈現出不同的變化，對其處理較好的為活性炭及高嶺土，粉煤灰對混凝的輔助作用效果不明顯，通過粉煤灰的直接添加，增加了原水濁度，使得混凝效果不理想。通過試驗效果可見粉煤灰作為脫硫產物，直接進行廢物回用效果不佳。硅藻土對混凝試驗濁度去除效果隨添加量的變化比較明顯，當水中混凝劑的量增加，濁度與COD的去除率呈現先增加后降低的趨勢，在濃度為30mg/L時去除效果最好，去除率為99.28%及64.26%。

在混凝試驗中，分析活性炭聯合混凝劑處理效果較好的原因是活性炭的投加，在攪拌的作用下與廢水中的細小懸浮物進行充分混合，再加上試驗選用的200目木質活性炭，其孔徑較大，吸附性能較好，有利于細小顆粒物質進入活性炭內，再通過PAM的吸附架橋及網捕作用，使之沉降達到去除的目的。在混凝劑投加量相同的條件下，當活性炭濃度繼續增加，吸附達到飽和，其吸附及卷捕的懸浮絮體含量有限，對濁度的去除基本不變，繼續增加活性炭反而會使原水濁度升高，去除效果降低。對于同樣去除效果較好的高嶺土，在絮凝劑架橋的作用下與粘土形成粘土-細小懸浮物相嵌結構。同時有研究表明，PAM的添加對高嶺土作助凝劑去除濁度時有較好的輔助作用，PAM在高嶺土-懸浮物絮體間起架橋作用，并在沉降時網捕多余的高嶺土及懸浮物。隨著高嶺土濃度的增加，絮體卷掃作用有限。

5.混凝實驗小結

本試驗主要是利用常規混凝處理脫硫廢水，通過單因素試驗確定較優的影響因素及水平，通過采用正交試驗獲得影響較顯著的因素，為后續組合工藝篩選影響因素。

1. 通過混凝試驗處理脫硫廢水，保持其他反應條件不變的情況下，pH值在8～9之間，反應效果較好，混凝劑種類及濃度為40mg/L的聚合氯化鐵，助凝劑綜合去除效果最好，最佳沉淀時間為50min?；炷幚聿粌H對懸浮物和COD的去除率有貢獻，同時對硬度、氟化物以及重金屬都有貢獻，但由于原水的污染物濃度基數太高，因此處理效率不高。

2. 常規混凝處理脫硫廢水中，研究對懸浮物去除影響時，四個因素的影響排序為沉淀時間、pH、混凝劑種類、助凝劑;研究COD去除影響時，四個因素的影響排序為pH、助凝劑、沉淀時間、混凝劑種類。

參考文獻

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[2] 周祖飛.濕法煙氣脫硫廢水的處理[J].電力環境保護，2011，31（5）.

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[4] 侯金山.火電廠脫硫廢水處理工藝的探討.全國電力行業脫硫硝技術協作網.2008.