火力发电厂废水处理原理及应用

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1、综合论述 广东建材2 0 0 9 年第7 期 火力发电厂废水处理原理及应用 石 伟 ( 广 东省 电力设计研究 院) 我国年发 电量居世界前列， 同时也是世界上人均水 资源短缺的国家， 在 内陆缺水区域， 发 电更是 以火力发 电为主， 生产耗水量大， 水资源的供求矛盾十分突出。 减 少电厂废 ( 污) 水排放， 提高水资源的重复利用率是保证 环境安全， 提高劳动生产率的重要措施。 火力发电厂需要排放的废水主要有灰水 、 循环冷却 水系统排污水、 化学废水、 含煤废水、 含油废水、 脱硫废 水、 生活污水以及含钒污水等。 本文着重对灰水、 含油废 水及含钒污水这几种难处理废水进行讨论。 1 灰

2、水 电厂平均每燃烧一 吨煤就产 生 2 5 0 3 0 0 k g粉煤 灰 ， 大量的粉煤灰必须从发 电厂到贮灰场 ， 利用水力除 灰系统将灰和渣送到灰场是 比较经济的方法 ， 也是 目前 中国主要的一科t 除灰方式，将灰渣水用管道送到灰场 后， 灰渣浆中的粗分散杂质在灰场沉淀 下来 ， 澄清后的 水可以直接排入水体， 或送 回电厂循环使用。现在大多 数电厂把粉煤灰堆放在灰场，为此就产生大量 的冲灰 水。但是冲灰水水质就发生了很大的改变， 如 p H 、 s S等 指标超出了国家规定的排放标准 ， 这使冲灰水成为燃煤 电厂最大的水污染源 。现在为保护环境， 国家规定不准 灰渣排入河流， 必须进

3、行综合利用 ， 或者送到灰场堆放。 而冲灰水呈碱性如不治理，盲接外排不但污染水体， 而 且燃煤电厂还必须缴纳排污和超标费用。 因此冲灰水成 为火电厂废水处理的一个新 问题。 燃煤电厂炉渣和除尘器收集 的飞灰 一 般都含有活 性氧化钙 ( F C a O ) 等碱性物质， 这是灰渣在水力输送过程 中， 由于 F C a 0等碱性物质的溶 出， 使冲荻水质恶化 ， p H 值升高， C a 。 浓度增大， 同时含有重金属等污染物质 ， 其 结果是由灰场排 出冲灰水水质超出国家规定的 污水综 合排放标准( G B 8 9 7 8 9 6 ) 中最高允许排放限值 。 目前我 国燃煤电厂采用 的冲灰水处

4、理方法， 综合起来主要有如 下几种。这几种处理方法主要是针对冲灰水中的 p H 、 s s 项 目进 行 处理 。 1 1 加酸中和 p H 加酸方式来 中和灰水的碱性是根据酸碱 中和的原 3 5 0 理。 虽然这是一种成熟工艺 ， 处理工艺简单， 但 由于灰水 量大， 耗酸量多。 加酸地点有的加到灰场排放 口， 有的为 了方便起见， 加在冲灰泵入 口灰浆池中。 虽然都可以， 但 是前种加酸地点较宜，这是因为在灰浆泵入 口加酸时， 当加酸量大时， 容易造成灰浆泵的腐蚀， 当加酸量小时 灰场出口排水又难于控制在废水排放标准规定的 p H值 范围内。加酸用量， 宜以排水 p H = 8 5左右来控

5、制， 即加 酸中和至灰水中全部 0 H 一 碱度和 1 2 c o ： 碱度为宜， 以 酚酞为指示剂时，中和到无色为止 。所用的酸可以是 H S O 、 H C I ， 也可 以利用其它废酸来中和灰水碱度， 达到 以废治废的 目的。不过要注意的是， 废酸中所含杂质较 多， 选用前要作详细分析调查， 以免一些重金属有毒元 素随冲灰水 一 起排入水体， 污染 自然水源。加酸处理废 水， 除耗费大量酸外， 还会增加灰水中 s 0 ： 和 c L 一 含量， 即增加 了水体的含盐量 ， 这无疑对排放水体是不利的。 1 2 用循环水稀释中和p H 对于用天然水作直流系统的电厂，其排水量相当 大， 一般约

6、为电， 一 冲灰水的 1 0 0倍还要多。因此可利用 直流冷却水来稀释中和冲灰水的碱度，使其 p H达到排 放标准。 如在电厂的灰场排 出口设置一个沉淀电池用泵 将灰场澄清水打入循环排水沟， 将灰水混合后排放。但 现在大多数 电厂循环水系统采用冷却塔的再循环供水 系统， 冷却水闭式循环 ， 排水较少 ， 不适合用此法来处理 灰水 。 1 3炉烟处理灰水 用炉烟处理灰水有两种方式， 一是采用炉烟中 S 0 。 ， 二是采用炉器 中的 c 0 ， ， 但 目的是相 同的， 都是利用它们 吸收水的酸性来 中和灰水的碱度 ，使之冲灰水 p H 值达 到环保排放标准要求 。 ( 1 ) 炉烟 S 0 ，

7、 处理 s 0 2十 H 20 = H 2 S O 3= H + H S 0 。 ： 2 H + S O ； 2 2 H2 S 03 + 02 2 H 2 S0 4 4 H + 2 S 04 用炉烟 中 s 0 ， 处理冲灰水有一定的条件， 燃煤要有 一定含硫量， 烟气中 S 0 含量低不行。 广东建材 2 0 0 9 年第 7 期 综合论述 ( 2 ) 炉烟 C 0 处理灰水也是利用酸碱中和 的原理， 影 响处理效果的因素很多，它取决于烟气 中 c 0 ， 含量， 又 取决于 C 0 与灰水接触 时问气水 比、 搅拦程度 、 水温和 液面上 c 0 ， 平衡分压。 1 4 灰水闭路循环 锅炉

8、排出的渣和灰用水冲到灰渣池 ， 然后用冲灰泵 经输灰管道输送至贮灰场 ， 灰水在贮灰场澄清分离后的 上层清水汇集至回水池 ， 然后用 回水泵升至厂内清水池 再用。灰水的回收率一般在 5 0 以上 。灰水循环可根据 灰水性质分为酸性和碱性水循环两种方式。 灰水碱性氧 化物高的，在循环过程中冲灰水的 p H值和钙便会逐渐 上升， 便形成一种碱性水循环， 如不进行处理， 冲灰管和 回水管都会结垢， 所 以灰水循环要有防垢措施 。有的电 厂采用灰水管前处理， 高 p H闭路运行方式。 即灰水在进 入灰浆泵前 ，先在灰浆池用压缩空气进行强烈搅拌， 使 灰 中游离的氧化钙迅速溶解出，促使碳酸钙提前结晶，

9、从而使灰水系统达到基本稳定 ，管道中不再有碳酸钙 结垢 。 燃煤 电厂冲灰水处理虽然有很多种方法 ， 但每种方 法都有一定的利弊 ， 如 中和法 ， 虽然简单 ， 但耗酸量大， 同时增加水质 中的含盐量 ， 对水体不利 。 循环水稀释法， 现在大多数 电厂都在推行冷却水闭式循环， 排水量小用 此法也不很好 。而除灰 一脱硫两个系统联合运行工艺， 适合于所在地区大气 S 0 尚有一定环境容量， 而没有足 够资金建设高效率脱硫工艺系统的燃煤 电厂。 就是对 已 建脱硫的燃煤 电厂 ， 也可以通过控制脱硫系统产生的脱 硫废水 p H为 2 5 左右来中和冲灰水，解决燃煤 电厂冲 灰水 p H与结垢

10、问题 。总之除灰 一脱硫一体化工艺对燃 煤 电厂冲灰水处理是一个新 的研 究领域， 值得深入研究 并推广应用 。 2 循环水冷却排水 在水资源丰富的地区， 如临近大江 、 大湖、 沿海 的电 厂 ， 大都采用直流供水方式， 这样将会产 生大量 的温排 水， 设计 中一般采取多级跌水消能降温的方式将其排入 受纳水体， 温排水 般不会对受纳水体造成热污染 。有 条件 的地方可利用其进行尾水发 电或进行鱼类 的养殖 。 在水资源贫乏地区或原水水质 中含盐量较高的地区， 常 采用二次循环供水系统。为了提高重复用水率 ， 在冷却 水中加入低剂量的稳定剂 ， 以实现高浓缩倍率下循环冷 却水系统无腐蚀、 低

11、结垢， 降低排污率。 此排污水可回收 用于除灰系统 的冲灰等 ， 而不直接排入受纳水体 。 3 化学酸、 碱废水 工业废水处理站主要处理 电厂产生的各项化学废 水 ， 通常废水处理系统将根据不同废水 的特 点， 通常采 用曝气 、 中和、 氧化、 凝聚澄清等手段 ， 除去各项有害物 质， 达到排放标准后回收利用或排放。 4 含 油污水 含油废水中油的类型可分为轻碳氢化合物、 重碳氢 化合物、 燃油、 焦油、 润滑油、 脂肪油及清洗用化合物等 。 油在水体 中的赋存状态也多种多样 ， 并极易受水体的性 质、 水中存在 的其他化合物如表面活性剂 、 电解质等的 影响。 按照油滴大小来分， 油在水中

12、呈 4种状态 ： 浮油、 分散油、 乳化油和溶解油。 乳化油分散粒径很小， 表面性 质复杂， 由于水 中存在的表面活性剂的种类不 同而形成 o w 型和 w o型乳化水体。由于电离、 吸附和摩擦作用 使得油珠表面带负电荷 ， 并具有 固定的吸附层和可移动 的扩散层。 当含油废水的性质和组成不同时， 油珠的 电位也不同。 通常使用液膜池微观 电泳法测定油珠电 荷符号和计算 电位 。 经试验表 明， 含油废水中油珠的 电位 通 常在 3 0 6 5 m V之 间 。 4 - 1 含油废水的一般处理方法 ( 1 ) 重力法。重力法适合除去水中的浮油， 其原理是 利用油水比重差异使油上浮， 达到油水分

13、离的 目的。基 于重力分离原理的油水分离装置种类繁多， 主要有平板 式， 斜板式 ( 平板 、 波纹板) 和粗粒化式 ( 分波纹对置型 、 列管及峰管) 等。 平板式隔油池 已有很长 的历史 ， 池型最简单， 操作 方便， 除油效率稳定， 但 占地面积大 ， 受水流不均匀性影 响， 处理效果不好 。 斜板式油水分离装置是根据 1 9 0 4 年 汉逊等人提 出的“ 浅池原理 ” 对平板式隔油池改进， 在其 中倾斜放置平行板组 ， 角度在 3 0 。4 0 。之 间， 可大大 提高除油效率。粗粒化式是将材料填充于粗粒化装置 中， 当废水通过时可以去除其中的分散油 ， 该技术关键 是粗粒化材料，

14、材料 的形状主要有纤维状和颗粒状 。 ( 2 ) 絮凝法 。絮凝法是处理含油废水 的一种常用方 法， 在废水处理 中占有十分重要的地位 。这种方法通过 加入合适的絮凝剂从而在污水中形成高分子絮状物 ， 经 过吸附、 架桥 、 中和及包埋等作用除去水 中的污染物质。 常用 的无机絮凝 剂为铝盐和铁盐， 如碱 式氯化铝、 硫酸 铝、 三氯化铁和硫酸亚铁等。近年来新型絮凝剂主要为 无机高分子凝聚剂和复合絮凝剂。 一3 51 综合论述 广东建材2 0 0 9 年第7 期 ( 3 ) 气浮法。气浮工 艺是将空气通入到含油废水中， 形成水 一气 一粒三相混合体系 ， 在气泡从水中析出的过 程中， 微小气泡

15、成为载体， 粘附了水中污染物， 其密度远 小于水而浮出水面。由于乳化油的稳定性， 气浮前必须 先采取脱稳、 破乳措施。 常用投加混凝剂的方法， 中和或 改变粒子表面的电荷 ， 破坏乳化油的稳定性， 形成絮凝 体 ， 吸附油珠和悬浮物共 同上浮， 增强泡沫的稳定性。 目 前使用的气浮法包括加压气浮法 、 变压气浮法 、 叶轮气 浮法和扩散板气浮法等。 ( 4 ) 电化学法。常用的电絮凝法 ， 其特点是使可溶性 阳极如金属铝或铁作牺牲 电极 ， 通过化学反应 ， 既产生 气浮分离所需要的气泡，也产 生使悬浮物絮凝 的絮凝 剂。电絮凝法具有处理效果好、 占地面积小、 操作简 、 浮渣量相对较少等优点

16、，但存在着阳极金属消耗量大、 需要大量盐类作辅助药剂、 耗电量高且运行 费用较高等 缺点。 ( 5 ) 生物法。用微牛物对废水中石油烃类的降解， 主 要是在加氧酶的催化作用下，将分子氧结合到基质中， 先是形成含氧中间体，然后再转化成其他物质。 常，E j 的生物法有活性污泥法、 生物滤池法、 生物膜法 、 接触氧 化法、 曝气塔、 深井曝气、 纯氧曝气以及循序间歇式生物 处理等。但由于含油废水中的有机物种类繁多， 状态复 杂 ， 处理效果并不好， 出水含油量高， 因而 目前趋 向于针 对含油废水进行分离筛选优势菌干 叶 的研究。 4 2 发展趋势 对含油废水的处理 ， 发展趋势是采用物理化学法除 油， 目前正研究发展的新方法主要如下： ( 1 ) 磁化法 。将磁种投入含油废水中， 利用含有磁种 的废水絮绒体与水 中其他物质 的磁性差异来达到分离 的 目的。按磁场类型可