脫硫廢水零排放預(yù)處理試驗研究

劉海洋+徐小生

摘 要：采用石灰乳與純堿結(jié)合的雙堿法工藝對火電廠脫硫廢水進行了軟化實驗。結(jié)果表明，石灰乳與純堿的投加量可以通過pH進行控制。當(dāng)加入石灰乳使水樣pH達到12.50以上時，水樣中鎂離子可降低到2.6 mg/L以下；當(dāng)加入純堿使水樣pH達到12.65以上時，水樣中鈣離子可降低到2.5 mg/L以下。該方法可有效軟化脫硫廢水，為后續(xù)膜處理脫硫廢水、實現(xiàn)脫硫廢水零排放奠定了基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：脫硫廢水；膜處理；鈣鎂軟化；雙堿法

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.16.029

1 引言

目前我國燃煤電廠煙氣脫硫多采用石灰石 - 石膏濕法脫硫工藝[1]，該工藝在脫硫過程中會產(chǎn)生脫硫廢水。濕法脫硫廢水中含有大量重金屬離子、高濃度鈣鎂及硫酸根和氯離子，其成分復(fù)雜、含鹽量高，是燃煤電廠最難處理的廢水。我國現(xiàn)行脫硫廢水處理工藝通常采用化學(xué)沉淀加絮凝的方式。雖然經(jīng)該方法處理后脫硫廢水可初步達到基本排放標準，但其含鹽量極高，如不經(jīng)深度處理長期排放會對自然水體及環(huán)境造成污染。隨我國環(huán)境問題日益嚴峻，水資源越發(fā)緊缺。對脫硫廢水進行深度處理，實現(xiàn)脫硫廢水零排放回用已成為火電行業(yè)的重點研究課題。

膜技術(shù)由于其技術(shù)成熟、運行可靠、成本較低且易于實現(xiàn)連續(xù)化自動運行等特點已成為脫硫廢水零排放領(lǐng)域的研究熱點。

但用膜技術(shù)處理脫硫廢水時，脫硫廢水中高濃度的鈣鎂離子很容易造成膜污染和膜潤濕，導(dǎo)致膜產(chǎn)水通量以及產(chǎn)水質(zhì)量下降。因此在進膜組件前對廢水進行軟化預(yù)處理可以有效保證穩(wěn)定的膜產(chǎn)水通量，延長膜清洗周期及膜組件壽命，進而降低整套工藝的運行維護成本。本文采用石灰乳與純堿結(jié)合雙堿法軟化工藝，研究了不同實驗條件對鈣鎂去除效果的影響，優(yōu)化了操作工藝參數(shù)，為后續(xù)膜處理脫硫廢水、實現(xiàn)脫硫廢水零排放奠定了基礎(chǔ)。

2 實驗步驟與方法

實驗用水取自某電廠脫硫廢水三連箱工藝澄清池出水。取400 ml實驗水樣采用磁力攪拌。先行投加10%石灰乳，攪拌30分鐘后，再投加20%的純堿藥劑，攪拌60分鐘。每隔相應(yīng)時間，用注射器取10 ml水樣，用0.45 μm水系濾膜過濾，用滴定法分析鈣鎂離子含量。在取樣同時，檢測水樣pH及電導(dǎo)率。

3 實驗結(jié)果與討論

3.1 實驗水質(zhì)分析

實驗用水取自某電廠脫硫廢水三連箱工藝澄清池出水，其水質(zhì)情況見表1。從表中可以發(fā)現(xiàn)該水樣中鈣鎂離子濃度很高，如果不經(jīng)過軟化處理直接進行膜處理，則很容易造成膜污染。

3.2 pH對鎂離子去除效果的影響

實驗通過添加石灰乳引入氫氧根使鎂離子形成氫氧化鎂沉淀從溶液中沉淀出來。pH對鎂離子去除效果的影響見圖1?？梢园l(fā)現(xiàn)，當(dāng)pH低于11.00，只有180 mg/L鎂離子被去除。當(dāng)pH達11.00時，鎂離子濃度可降至30 mg/L，而pH升高至12.50時，水樣中僅剩余2.6 mg/L的鎂離子。因此，為保證將廢水中鎂離子較徹底去除，石灰乳添加應(yīng)使pH達到12.50。

3.3 pH對鈣離子去除效果的影響

對鈣離子的去除實驗在鎂離子去除實驗的基礎(chǔ)上進行。通過添加純堿引入碳酸根使鎂離子形成碳酸鈣沉淀從溶液中沉淀出來。pH對鈣離子去除效果的影響見圖2。在加入石灰乳去除水樣中鎂離子后，由于石灰乳中鈣離子的引入，水樣的鈣離子濃度升至4600 mg/L左右，pH達到12.50。加入純堿使pH達到12.53時，鈣離子可以從4600 mg/L去除至120 mg/L。當(dāng)繼續(xù)添加純堿使pH達到 12.65時，鈣離子迅速下降至1.3 mg/L。因此，為保證將廢水中鈣離子較徹底去除，純堿添加應(yīng)使pH不低于12.65。

3.4 純堿投加量對pH、鈣離子去除影響

由于在實際應(yīng)用中，純堿的成本很高，且水中鈣離子含量很高。因此，純堿的用量需要進行優(yōu)化。圖3為純堿投加量對鈣離子去除效果的影響?？梢园l(fā)現(xiàn)，當(dāng)純堿添加量由8.7 g/L升至9.1 g/L時，水樣中鈣離子濃度會迅速由120 mg/L左右降低至40 mg/L。而繼續(xù)提高純堿投加濃度至9.5 g/L時，水樣中鈣離子濃度迅速降低至2.5 mg/L左右。

通過圖4純堿投加量與水樣pH關(guān)系可以發(fā)現(xiàn)，純堿濃度達到9.5 g/L以上時，水樣的pH一直穩(wěn)定在12.65以上，而在此之下時，pH隨反應(yīng)進行會有明顯下降。因此，為保證將廢水中鈣離子較徹底去除，同時保證預(yù)處理廢水經(jīng)膜處理濃縮后鈣離子不會大量析出而導(dǎo)致膜污染，純堿添加量應(yīng)達到在反應(yīng)結(jié)束時水樣的pH不低于12.65。

4 結(jié)論

采用石灰乳與純堿結(jié)合的雙堿法工藝可以有效軟化脫硫廢水。石灰乳與純堿的投加量可以通過pH進行控制。當(dāng)加入石灰乳使水樣pH達到12.50以上時，水樣中鎂離子可降低到2.6 mg/L以下，而加入純堿使水樣完成反應(yīng)后pH在12.65以上時，可以使水樣中鈣離子降低到2.5 mg/L以下。該方法為后續(xù)膜處理脫硫廢水、實現(xiàn)脫硫廢水零排放奠定了基礎(chǔ)。

參考文獻：

[1]劉秋生.煙氣脫硫廢水“零排放”技術(shù)應(yīng)用[J].熱力發(fā)電，2014，43（12）：114-117.