昆山一體化廢水污水處理設備工程方案

在燃煤電廠發展中，脫硫廢水工藝能夠達成保護環境、節能減排，以防水體與地下水遭到污染，在污水治理具有深遠的意義。該技術也可再利用工業廢水，降低工業用水總量，提高污水回用比例，節省水資源，緩解當前水資源匱乏問題；亦或是物質固化難降解物質，有效解決工業污水處理難題，回收再利用污染物。如果工業廢水都實現就會有效降低水資源需求量、緩解負荷壓力，改善生存環境，具有非常重要的意義。

1、脫硫廢水相關知識論述

1.1 來源及成分

燃煤電廠煙氣脫硫方法主要包括濕法、半干法及干法，其中石灰石—石膏濕法工藝，脫硫效率比較高且負荷響應快、運行可靠性強，適用范圍廣、吸收劑使用效率高、成本低且產物石膏適用技術發展比較成熟，已成為現階段應用較為廣泛、成熟度較高的一種煙氣脫硫工藝技術，在FGD已裝機組容量中，占比超過85%。濕法處理工藝中，隨著系統的運行，煤、石灰石及工藝水中氯離子成分不斷富集，其濃度太高就會影響系統運行。為了確保脫硫系統運行正常，適當地排放脫硫廢水顯得尤為重要，控制系統氯離子含量為20000mg/l。這種處理工藝其雜質主要為懸浮物、過飽和亞酸鹽、硫酸鹽及重金屬離子等，其中多種物資都屬于國家環保標準中規定的一類嚴格控制污染物。因燃煤成分、燃燒工況及石灰石等存在一定的差異，脫硫廢水中不含有典型水質，且水質與水量穩定性比較差。

1.2 處理工藝

其處理工藝主要是利用化學與機械方法，將重金屬與其它可沉淀物分離開來。一般常規處理包含中和、絮凝、沉淀及過濾等環節，其主要流程是：脫硫設備形成的弱酸脫硫廢水通過脫水系統傳輸到中和箱，中和箱廢水中摻入石灰乳，將其PH值調升到9.5±0.3，以便大部分重金屬得到沉淀。沉降箱中，摻入有機硫，促使無法以氫氧化物形式進行沉淀的重金屬物質得到沉淀；絮凝箱中，摻入FeClSO4絮凝劑，顆粒變大便于沉淀；廢水流出絮凝箱后，加入PAM助凝劑，形成便于沉降的大絮凝顆粒物；澄清或濃縮池中，從廢水中分離出懸浮物，池底部進行沉積，部分利用污泥輸送泵傳送到壓濾機，制成外運泥餅；其它的污泥用于接觸污泥，通過污泥循環泵被返送到中和箱，用于沉淀晶核，增強沉淀效果；儲水箱安裝PH測量裝置，如果在PH值范圍內，直接輸送到排水口；如果測量值超過規定范圍，就要加入鹽酸進行調節直到達到PH設定標準即可；反之，如果PH值不超過下限，就要將廢水返送到中和箱再處理。

1.3 處理現狀

燃煤電廠脫硫廢水處理中，對設備運行維護有很高的要求，設備管道極易被堵塞，使得脫硫廢水處理系統運行效率難以提高。廢水經過處理后，氯離子、鹽及重金屬等含量比較高，不能直接排放到自然水體環境，回收再利用于電廠煤場、灰場噴灑及沖灰等，但因場地距離與噴灑用量等因素限制，實際回收使用效率并不高。

2、燃煤廠脫硫廢水處理工藝

2.1 鹽濃縮處理工藝

鹽濃縮處理工藝屬于一張深度處理工藝，是從常規系統處理的脫硫廢水中將蒸餾水與高濃度濃縮鹽分離出來。首先，預加熱脫硫廢水，利用除氣器除掉空氣，進行再次加熱，并在鹽溶液濃縮器中放入給料，為鈦合金管內壁分配漿液。漿液膜順管道向下流動，水分就會被蒸發掉，利用除霧器將產生的蒸汽輸送到蒸汽壓縮機，并將其飽和溫度提升到與再循環鹽溶液沸點保持一致。通過壓縮后，蒸汽冷凝變為蒸餾水回用。另外，一部分回收鹽通過旋流器處理，而另一部分則被轉送到成品罐運往市場。

2.2 蒸發處理工藝

在系統中，蒸發處理技術應用比較廣泛。現階段，在更多的廢水項目中，機械壓縮蒸發技術成為處理工藝。該技術操作耗熱量大，高溫位蒸汽轉為低溫位，因此低溫位二次蒸汽的使用，一定程度上，直接影響到蒸發操作工藝的經濟性。對于蒸發能量使用效率的提高，多效、機械蒸汽壓縮、熱力蒸汽壓縮等蒸發是主要途徑。通過利用二次蒸汽形成的大量潛熱，節能效果明顯。隨著效數的增多，多效蒸發節能率明顯變大，待五效后再增加效數，節能效果就會減弱。蒸汽動力壓縮式熱泵蒸發系統，其正常范圍屬于二效與三效蒸發間，因傳熱溫差不同，該系統節能率也是有所差異的，但都比較高，與十幾效多效蒸發相似。通過對該蒸發系統進行優化設計，一次能源使用效率依舊在八效蒸發之上。

2.3 煙道噴霧處理技術

煙道噴霧處理工藝是指用噴霧蒸發處理工藝處理煙道內廢水，通過一定噴射方法，將霧化脫硫廢水噴入到電除塵器煙道內，通過高溫煙氣熱量蒸發氣化廢水，促使廢水懸浮物及可溶性物質轉換為細小固體顆粒，通過煙氣夾帶，進入電除塵器被電極捕捉收集后，實現污染物清除、污水目標。該處理工藝優勢主要在于：設備操作簡單，不用摻入化學試劑；運行方便，以灰分形式將廢水污染物排除，不存在污泥處置問題，煙氣濕度比較高，煙氣灰塵顆粒比下降，除塵效率比較高。

2.4 膜過濾處理工藝

脫硫廢理工藝中，對鹽的分離度有很高的要求，一般選用多重反滲透過濾處理工藝。該工藝首先通過預處理，其以膜過濾為主，結合殺菌與沉淀工藝，旨在去除廢水中的懸浮物與微生物，水質經過處理后，符合反滲透進水標準。該工藝一般采用梁段反滲透系統，因二段系統進水是一段系統濃水，需要利用專門化學藥劑予以處理，確保二段系統進水水質。進入二段系統前，根據水質實際情況，適當的加阻垢與調節劑，確保系統運行更加穩定。產品水流入回水池后，利用系統少量濃水進行沖渣，實現廢水目標。

近年來，國內外學者針對不同鍍種的電鍍廢水采用了不同的處理方法，如物理法、化學法、膜處理法、吸附交換法、物理化學法及生物法等，但傳統的方法存在成本高、處理時間長、占地面積大、投資大、處理效率低、出水難以達標排放、二次污染及后續處理工作復雜等問題。電絮凝技術作為一種新型的處理方式，集氧化還原、絮凝和氣浮為一體，具有設備構造簡單、占地面積小、基建投資少、操作管理方便、無二次污染以及能夠同時去除多種污染物等特點，可以彌補傳統處理方法的不足，具有很好的發展前景及應用價值。

1、實驗部分

1.1 廢水性質

廢水取自深圳某電鍍廠電鍍車間，廢水中Cr6+濃度為20.52mg/L，Cu2+濃度為10.38mg/L，Ni2+濃度為15.73mg/L，Zn2+濃度為19.47mg/L，廢水pH值為2.19。

1.2 實驗流程及方法

電絮凝反應在容量為5L燒杯中進行，陽極和陰極為同類金屬電極，兩塊平行極板固定在燒杯中，電極純度為99％，電極連接多功能脈沖電源，向燒杯中倒入調節pH值后的電鍍廢水3.5L，開通磁力攪拌器，設置電流密度。用計時器控制時間，測定濃度，計算其去除率。

2、結果與討論

2.1 電極間距的影響

設置不同電極間距，調節pH至6.0，調整電流密度為5A/dm2，通電時間為30min。

在電極間距（cm）為1、2.5、5、7.5、10時，Cr6+去除率（%）分別為95.67、96.29，92.17、86.39、81.45；Cu2+去除率（%）分別為95.21、96.54、91.43、87.06、83.38；Ni2+去除率（%）分別為85.39、90.35、83.41、74.18、70.25；Zn2+去除率（%）分別為94.48、95.72、92.16、86.87、80.74。

極板間的距離高于5cm時，可能因電極間距太大，陰極產生的初生態和陽極產生的絮凝劑，不能充分的與廢水中的金屬離子充分接觸。隨電極間距變寬，去除率相應逐漸降低。

昆山一體化廢水污水處理設備工程方案

2.2 初始pH值的影響

調節不同初始pH值，電流密度為5.0A／dm2，電極間距為2.5cm，通電時間為30min。

在初始pH值為4、5、6、7、8、9、10，Cr6+去除率（%）分別為85.81、94.32、96.46、97.23、96.12、89.42、86.26；Cu2+去除率（%）分別為90.39、92.97、96.81、98.33、97.28、95.13、94.47；Ni2+去除率（%）分別為72.18、83.35、89.94、91.43、90.54、85.39、85.07；Zn2+去除率（%）分別為85.31、92.16、96.87、97.14、96.99、93.18、92.44。

在弱酸性情況下，電凝反應環境更有利于廢水中鐵離子的水解，形成絮凝體；隨pH值升高，絮凝體形成速度相對有所提高，對水中重金屬離子有更好的網捕作用；同時，廢水中OH－的濃度也相應提高。在pH值大于6且未超過8時，金屬離子開始形成氫氧化物沉淀析出，且沉淀析出量隨著pH升高而增加。當pH值大于8時，不利于的形成，影響重金屬還原，難于形成氫氧化物沉淀析出。綜上所述，當pH值在6-7時，重金屬去除效果

2.3 電流密度的影響

設置不同電流密度，電極間距為2.5cm，初始pH值調節為6，處理時間為30min。

在電流密度（A/dm2）為1、2、3、4、5、6時，Cr6+去除率（%）分別為51.34、66.85、74.31、90.32、95.58、86.21；Cu2+去除率（%）分別為54.93、67.23、77.89、93.29、97.74、87.45；Ni2+去除率（%）分別為47.11、58.38、69.35、88.28、93.23、80.36；Zn2+去除率（%）分別為：50.19、67.24、76.20、93.17、96.49、84.57。

當電流密度在1~4A/m2時，在鐵電極上發生氧化反應產生大量鐵離子，廢水中鐵離子濃度也隨著電流密度增大而升高，鐵離子在水中經過水解產生大量的水解沉淀物，產生的絮凝劑增多，氣泡的產生速率同時有所加快，絮凝效果越來越好，所以重金屬離子的去除率也隨著電流密度的增大而逐漸升高。

2.4 電凝時間的影響

設置極板間的距離為2.5cm、電流強度為5A/dm2、初始pH=6，設置電凝時間為40min，在設備出水口每隔5min取樣一次。

在電凝時間（min）為5、10、15、20、25、30、35、40時，Cr6+去除率（%）分別為74.27、84.39、89.55、93.76、95.52、96.78、96.23、96.52；Cu2+去除率（%）分別為75.51、84.67、89.18、94.34、97.15、97.63、97.39、97.28；Ni2+去除率（%）分別為70.33、80.64、86.28、90.31、92.54、92.12、92.08、92.06；Zn2+去除率（%）分別為74.99、81.17、87.59、93.07、95.89、96.24、95.98、96.04。

電凝時間為25~30min。在電絮凝處理前15min時，隨電凝時間的增加，水解形成的絮凝劑數量越來越多，金屬離子去除率都快速增長。當電凝時間達到20min時，去除率趨于緩慢；此時，去除率分別為93.76、94.34、90.31和93.07，但是在超過30min時，去除率反而略微降低，同時趨于平穩。