電子絮凝工藝處理在電廠脫硫廢水處理過程中的應(yīng)用與研究

車凌云 張 超 卞志明

1.上海上電漕涇發(fā)電有限公司；2.上海江柘環(huán)境工程技術(shù)有限公司

電子絮凝技術(shù)是一種全新的物理電子絮凝技術(shù)，通過對特殊材質(zhì)的電極板通電后會產(chǎn)生強大的電場，使水中的懸浮物、乳化或溶解態(tài)的污染物（如重金屬離子）等物質(zhì)在電場的綜合作用下脫穩(wěn)、絮凝、沉淀[1]。此外，電子絮凝技術(shù)還有去除COD、漂白脫色、降硬除垢、殺菌消毒等作用。當(dāng)工藝排水中的SS小于5mg/L時，COD的去除效果可以提高10%～20%。與傳統(tǒng)的加藥絮凝相比，電子絮凝技術(shù)具有無需加藥、便于管理、運行維護成本低、處理效果穩(wěn)定和對處理的水與污泥不會帶來二次污染等優(yōu)點，是一項先進、成熟、高效、環(huán)保的新型技術(shù)，目前已在國內(nèi)外電力、電子、造紙、冶金等領(lǐng)域的廢水處理過程中被廣泛應(yīng)用，尤其是在火力發(fā)電廠脫硫廢水和含煤廢水處理的應(yīng)用[2-4]。目前，有關(guān)電子絮凝技術(shù)在電廠脫硫廢水實際應(yīng)用過程中的研究仍然較少。

本文采用新型的電子絮凝技術(shù)作為電廠脫硫廢水處理技術(shù)，通過對不同的參數(shù)進行綜合比較和分析，獲得電子絮凝技術(shù)在電廠脫硫廢水實際處理過程中的可行性技術(shù)，以期對未來該技術(shù)在實際應(yīng)用過程中的推廣提供一定的理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

脫硫廢水為天津楊柳青電廠脫硫系統(tǒng)產(chǎn)生的廢水。

1.2 實驗方法

本實驗采用了當(dāng)前電廠脫硫廢水處理領(lǐng)域較為新穎的電子絮凝處理技術(shù)，通過比較該技術(shù)與其他傳統(tǒng)技術(shù)在電廠脫硫廢水處理過程中的指標(biāo)特性，分析了不同技術(shù)的實際成本優(yōu)勢、處理能力以及其他指標(biāo)，通過分析和比較建立一個相對完整的電子絮凝技術(shù)評價體系。

2 結(jié)果與分析

2.1 技術(shù)對比

根據(jù)脫硫廢水的水質(zhì)特點和電廠的實際情況，現(xiàn)階段脫硫廢水的處理方法主要有如下兩種：

（1）加藥絮凝

加藥絮凝法的代表為三聯(lián)箱工藝，主要由中和、沉淀、混凝、澄清四個步驟構(gòu)成。首先是利用堿性物質(zhì)（NaOH、石灰等）調(diào)節(jié)廢水的p H值，其次向中和后的廢水中加入有機硫（TMT15）或其它硫化劑（Na2S、H2S、FeS等）使鉛離子、汞離子等形成重金屬硫化物沉淀，然后加入鐵鹽絮凝劑和高分子絮凝劑進行混凝沉淀，最后廢水排入澄清池，沉淀物進行濃縮處理，上部的清液達標(biāo)后排放。

楊柳青電廠的脫硫廢水處理工藝則是在傳統(tǒng)三聯(lián)箱的基礎(chǔ)上進行改造，改造后只需加入一種水夢高效無機吸附劑，該藥劑的主要成分為改性二氧化硅、粉煤灰等。水夢高效無機吸附劑采用干粉投加，無需稀釋，只需在反應(yīng)箱上加裝一臺干粉式加藥機，在反應(yīng)箱和絮凝箱分別加裝一臺大功率的高速攪拌器，停用原來的攪拌器。改造后的工藝只投加一種藥劑即可替代傳統(tǒng)三聯(lián)箱工藝所用的四種藥劑，該方法不僅具有加藥工藝簡單，絮凝快，水質(zhì)清，廢水處理效果好等特點，而且減少了人工及設(shè)備維護成本，缺點則是藥劑價格高，相對運行成本高。

加藥絮凝法對大部分金屬和懸浮物有很強的去除作用，進而可以實現(xiàn)脫硫廢水的達標(biāo)排放。但是對氯離子等可溶性鹽分沒有去除效果，對硒等重金屬離子的去除率也不高，且容易對人類健康和生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生不利影響等缺點[5-7]。此方法適用于對出水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)要求不高的脫硫廢水處理，目前在國內(nèi)得到了較廣泛的應(yīng)用。

（2）電子絮凝

以特殊電極板通電后產(chǎn)生電場，使細小帶電顆粒、膠體、大分子的蛋白質(zhì)，病毒粒子，細胞等在電場的作用下進行定向運動，碰撞，壓縮雙電子層脫穩(wěn)，導(dǎo)致雙電層壓縮脫穩(wěn)、絮凝，形成的絮體可以吸附細小的膠體等物質(zhì)形成大顆粒加速沉淀。在電場的作用下，水中的重金屬離子形成了難溶金屬氫氧化物以及多種形態(tài)的絡(luò)合物，在膠核的作用下電位離子及反離子共同組成膠團，形成高分子羥基產(chǎn)物吸附水中的重金屬離子從而導(dǎo)致重金屬離子被去除[8-9]。

通過對比以上技術(shù)可以看出，電子絮凝不僅減少了絮凝加藥環(huán)節(jié)，而且投加的藥劑（氫氧化鈉）可以便捷的在市場上以更低的價格買到。同時也可以沿用現(xiàn)有的水夢無機吸附劑，減少藥劑的投加比例，由于電子絮凝設(shè)備本身就具有物理絮凝的作用，因而輔以少量的水夢無機吸附劑就可以達到最佳的絮凝效果。此外，處理工藝添加了過濾脫色系統(tǒng)，是對傳統(tǒng)處理工藝的完善，使最后的出水效果更優(yōu)、處理效果更穩(wěn)定，減少了后續(xù)深度處理的難度和負擔(dān)。加藥絮凝最難控制的是加藥量，人工操作無法跟上水質(zhì)和水量的變化，即使專業(yè)人員現(xiàn)場進行定量分析仍然處于滯后的狀態(tài)。由于投加藥劑的種類多、量大，不同絮凝劑廠家的質(zhì)量也有差別，這些因素都加劇了加藥絮凝工藝現(xiàn)場管理的困難，導(dǎo)致過量加藥使得運行成本不必要的升高，同時也增加了工人操作的工作強度。

2.2 處理效果及成本分析

加藥絮凝是通過加入大量的化學(xué)藥劑來促進廢水中溶解態(tài)和懸浮狀污染物的分離和去除，絕大多數(shù)加藥絮凝法的原理為向原有廢水添加新物質(zhì)的過程。化學(xué)劑本身就是污染物，投加藥劑不僅僅是增加費用，而且增加了水中溶解物質(zhì)的成分，此外，還帶來了污泥增量，增加了污泥處理的難度（加藥絮凝的污泥更加粘稠，脫水困難）和成期投入及運行成本都大大低于加藥絮凝法。在大部分項目中，用戶可以在一年內(nèi)收回成本。電子絮凝技術(shù)在處理工業(yè)、民用及市政項目廢水過程中具有顯著的環(huán)境和經(jīng)濟優(yōu)勢。本[10]。

表1 電子絮凝法和加藥絮凝法處理效果比較

相對與加藥絮凝法，電子絮凝技術(shù)本身無需投加化學(xué)藥劑。此外，電子絮凝還有氧化漂白、降硬除垢、電子泛流殺死細菌和病毒等作用，因而電子絮凝法處理的廢水更清潔（見表1）。電子絮凝的初

通過對電子絮凝技術(shù)和加藥絮凝技術(shù)在實際處理過程中產(chǎn)生的費用成本進行比較。表2為以10t/d的處理進行的運行成本比較。由表2可見，三聯(lián)箱工藝、電子絮凝工藝和三聯(lián)箱+水夢藥劑工藝在實際運行過程中產(chǎn)生的總費用分別為127.38萬元/年、55.80萬元/年和158.96萬元/年。由此可見，相比較其他處理工藝，電子絮凝工藝在實際運行過程中產(chǎn)生的費用成本最低，比三聯(lián)箱工藝減少了128%，比三聯(lián)箱+水夢藥劑工藝減少了184.9%，成本費用下降率效果非常明顯。

2.3 對后端深度處理工藝的影響

與電子絮凝技術(shù)相比，傳統(tǒng)的加藥方式易對系統(tǒng)產(chǎn)生波動，這會給膜和蒸發(fā)設(shè)備帶來很大的負擔(dān)，影響整個系統(tǒng)的清洗頻率和使用壽命。此外，重金屬去除不徹底，會最終殘留在MVR鹽中，導(dǎo)致最后分解出來的鹽分不純或者含有大量的重金屬，從資源化利用的角度分析，使實際環(huán)境效益和經(jīng)濟效益降低。

而電子絮凝工藝是通過電場的作用來達到絮凝的效果，所以污泥量有較大幅度的減少，重金屬的去除比較徹底，出水水質(zhì)會非常穩(wěn)定，這為后續(xù)工藝提供了可靠的保障。

表2 三聯(lián)箱工藝與電子絮凝法和加藥絮凝法處理成本比較

3 結(jié)論

本文對加藥絮凝和電子絮凝的工藝原理、技術(shù)特點、運行成本及對其它系統(tǒng)的影響進行了詳細的對比，證明了電子絮凝工藝的優(yōu)越性。針對國內(nèi)脫硫廢水處理系統(tǒng)的現(xiàn)狀調(diào)查報告發(fā)現(xiàn)，90%左右的加藥絮凝處理設(shè)備存在系統(tǒng)排水不達標(biāo)問題。電子絮凝工藝系統(tǒng)自投產(chǎn)后運轉(zhuǎn)良好，受到了業(yè)主和運行管理人員的好評，成為電力系統(tǒng)中脫硫廢水處理的示范案例，證明了其遠優(yōu)于傳統(tǒng)的加藥絮凝工藝。電子絮凝工藝不改變污水、污泥的成分。電子絮凝系統(tǒng)運用自動化設(shè)計和定時排泥系統(tǒng)，降低了系統(tǒng)堵塞的幾率，同時降低了人工勞動強度，便于現(xiàn)場操作和管理。此外，電子絮凝系統(tǒng)易于擴容升級，適合零排放工藝的預(yù)處理措施。因此，電子絮凝工藝可以替代傳統(tǒng)的加藥絮凝工藝。