某火电厂湿法脱硫废水的试验研究

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摘要：对某电厂湿法脱硫废水进行了试验研究，根据试验絮凝剂聚合硫酸铁最佳投加量为20mg/L，助凝剂聚丙烯酰胺为4mg/L。每升废水加入9.6克氢氧化钙可调节pH值至10，对重金属、氟离子的去除有明显效果，去除率分别达到90%、50%。

调节pH至10后，沉淀泥浆体积增加，占废水体积的2/3，是自然沉淀泥浆量3倍，且泥浆的脱水性能较自然沉淀有很大提高。

关键词 ：脱硫废水；实验研究

中图分类号： X703文献标识码： A

1 脱硫废水系统简介

1.1 脱硫废水现有处理工艺

电厂脱硫废水处理系统工艺流程如图1.1所示。

图1.1 脱硫废水处理工艺流程

1.2 脱硫废水沉淀池核算

脱硫废水水量每天约40吨，且集中排放，设计流量为15m3/h，根据现场测量沉淀池直径为6.5m，沉淀池面积为33.17m2，沉淀区高约1.5米，沉淀区体积为49.75立方米，则沉淀池表面水力负荷为0.45m3/(m2.h),废水连续运行时水力停留时间约为3小时。根据，沉淀池设计参数满足规范要求。

2 脱硫废水混凝试验

2.1 实验依据

（1）GB/T 16881-2008《水的混凝沉淀试杯试验方法》

（2）QDG 1-H002-2008《石灰石-石膏湿法烟气脱硫废水处理设计导则》

（3）电厂提供的相关设计资料

2.2 混凝试验目的

（1）根据电厂脱硫废水现有处理工艺和参数，试验确定混凝加药的药品种类和加药量。

（2）分析出水水质指标，是否可以达到脱硫废水排放标准。

（3）分析沉淀泥浆的脱水效果。

2.3 试验水样

脱硫废水水样取自中和箱上部，水质如下表2.1所示：

表2.1 脱硫废水水质

2.4 试验材料和仪器

混凝试验所需药品有：絮凝剂10%聚合硫酸铁（PFS），助凝剂0.2%阴离子聚丙烯酰胺（PAM），优级纯氢氧化钠（≥98%），分析纯氢氧化钙（≥95%）。

试验所用仪器：500ml烧杯，磁力搅拌器，pH计，浊度仪，电感耦合等离子光谱发生仪（ICP），氟离子测定仪，电子天平等。

2.5 混凝试验步骤

（1）取等体积（500ml）的水样分别置于烧杯中；

（2）在不同烧杯中添加石灰粉调节pH为9、10，然后添加不同体积的絮凝剂和助凝剂；

（3）先快后慢搅拌水样，观察并记录搅拌过程中的现象；

（4）静止沉淀两个小时，取上清液测定水质指标。

2.6 混凝试验结果与分析

2.6.1 加药量的确定

在废水中添加不同浓度的絮凝剂PFS和助凝剂PAM，测定沉淀两小时后出水浊度和15分钟内泥层的沉降速度，测试结果如表2.2所示。

表2.2 不同加药量的处理效果

根据试验过程观察和表2.2数据，分析结果如下：

（1）仅加入聚丙烯酰胺PAM时，出水浊度大于自然沉降出水浊度，当添加浓度达到4mg/L时，废水开始产生大的矾花，泥层沉降速度加快，达到自然沉淀速度的三倍。

（2）仅加入不同浓度的聚合硫酸铁PFS时，出水浊度和沉降速度与自然沉降比较均没有大的变化。

（3）当PFS和PAM混合加入时，PAS浓度为20mg/L,PAM为40mg/L时，出水浊度最小，沉降速度最快。确定最佳加药量为PAS浓度20mg/L和PAM浓度4mg/L。

（4）因实际运行时水流为动态，水质有波动，取安全系数1.5～2.5，以每天40吨废水量计算，推荐每天加药量为聚合硫酸铁（10%含量）12～20kg，聚丙烯酰胺（0.2%含量）120～200kg

2.6.2 出水水质分析

（1）出水离子浓度分析

加入氢氧化钙或氢氧化钠调节废水pH到9和10，沉淀2小时后测定

上清液水质指标，如表2.3、2.4所示。

表2.3 脱硫废水系统出口最高污染物允许排放浓度

表2.4 沉淀2小时上清液水质

通过实验每升废水加入4.5克氢氧化钙可将废水pH值调节至9；加入9.6克氢氧化钙或者10.8克氢氧化钠可将废水pH值调节至10。根据表2.3、2.4分析结果如下：

① 从表2.3、2.4可以看出，出水重金属含量均不超标，通过自然沉淀可以使重金属达到排放标准，调高pH≥9时对重金属的平均去除率达到90%以上，但仅加入絮凝剂和助凝剂，不调节pH时对重金属没有去除效果。

② 从表2.4可以看出，pH值的大小对氟化物的去除影响很大，pH=9时，氟化物的去除率为13.2%，pH=10时，氟化物的去除率达到50%，出水浓度小于20mg/L，达到排放标准。

③ 根据表2.4中CODcr值的变化，现有混凝处理工艺不能使其达标。

（2）出水浊度分析

不同处理方法，出水浊度如表2.5所示。

表2.5 出水浊度比较

从表2.5可以看出：

（1）试验2、3、6，加入氢氧化钙或氢氧化钠调节废水pH后，沉淀两个小时出水浊度分别为28.3、26.3和33.6，即SS为61.7、57.3和73.2，出水低于或接近脱硫废水排放标准（SS≤70），且小于试验1自然沉淀的出水浊度值48.7。则仅加入氢氧化钙调PH值至9～10之间，静置沉淀2小时出水浊度即可达到排放标准，但15分钟内的泥层沉降速度为0.06cm/min，沉降速度很慢。

（2）试验5，调节pH后，加入絮凝剂和助凝剂使泥层沉降速度加快，出水浊度变小，浊度达到脱硫废水排放标准。

（3）静置沉淀时间达到4小时，自然沉淀出水浊度接近排放标准，静置沉淀20小时，不同处理方式出水浊度值较接近。

2.6.3 沉淀泥浆分析

不同处理方式泥浆产生量如图2.1所示。

图2.1 不同处理方式沉淀2h图片

从图2.1可以看出，试验3、5、6，调节pH值到10，废水2小时沉淀泥浆（与20小时沉淀泥浆高度基本相同）有明显增加，约占废水体积2/3，是自然沉淀泥浆的3倍。所以当废水处理系统连续运行时，排泥泵也必须连续运行，使泥浆能够顺利排出，否则将影响出水水质。

取1、3、4、6号底部泥浆进行抽滤试验，抽滤结果如表2.6。

表2.6抽滤性能对比

现象 5分钟后上部基本无水 35秒后上部基本无水 5分钟后上部基本无水 2分钟后上部基本无水

从表2.6可以看出通过调高pH可以使泥浆的脱水性能明显改善，且用氢氧化钙比氢氧化钠效果好。

3 结论

（1）脱硫废水静置自然沉淀后，水中重金属含量较低，达到排放标准，氟化物和化学需氧量超标。

（2）添加絮凝剂和助凝剂可以使水中悬浮物快速沉淀，但对氟化物和重金属无去除效果。静置沉淀时，最佳添加量为聚合硫酸铁20mg/L和聚丙烯酰胺4mg/L。

（3）调节pH到10，重金属去除率达到90%，氟化物去除率达到50%，废水静置沉淀2小时，约占废水体积的2/3，是自然沉淀的3倍，且沉淀泥浆的脱水性能大幅度提高。