電石渣法脫硫廢水處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)用
2016-02-03 09:36:38
作者：楊家軍
摘要：隨著電石渣脫硫工藝的逐步推廣，其產(chǎn)生的脫硫廢水處理面臨著很大的挑戰(zhàn)，由于電石渣脫硫廢水的懸浮物SS、COD和重金屬含量都非常的高，傳統(tǒng)的脫硫廢水處理工藝已經(jīng)很難滿足處理要求，優(yōu)化升級(jí)后的處理工藝，在傳統(tǒng)工藝的基礎(chǔ)上，增加了電絮凝系統(tǒng)和活性炭吸附系統(tǒng)，能夠有效的降低SS、COD、重金屬等各項(xiàng)指標(biāo)，其中COD和重金屬去除效率都在90%以上，完全能夠滿足當(dāng)下日益嚴(yán)格的廢水排放標(biāo)準(zhǔn)，值得推廣。
關(guān)鍵詞：電絮凝系統(tǒng)；活性炭吸附系統(tǒng)；效率
Abstract: With the gradual promotion of electricity carbide slag desulfurization, the ways to deal with desulfurization-wastewater that generated faced with great challenges.Because of the highly content of the suspended solids SS, COD and heavy metal in the wastewater generated by carbide slag desulfurization,and the traditional desulfurization wastewater treatment process had been difficult to meet the processing requirements. The optimizing treatment processes after the upgrade added with the electro-flocculation system and activated carbon adsorption system based on the traditional processes that can effectively reduce the indicators of SS, COD, heavy metals, and the removal efficiency of COD and heavy metal of them is above 90% which was fully able to meet the increasingly stringent wastewater emission standards and it was worthy to be promoted .
Keywords: electro-flocculation system; activated carbon adsorption system; efficiency
一、概況
電石渣是化工廠生產(chǎn)乙炔時(shí)排出的廢渣，主要成分是氫氧化鈣，質(zhì)量分?jǐn)?shù)通常都能達(dá)到60% ～ 80% ，次要成分隨電石渣來(lái)源及生產(chǎn)條件、設(shè)備不同而異。目前關(guān)于電石渣濕法脫硫已經(jīng)作為一種成熟煙氣脫硫工藝逐步推廣。電石渣－石膏濕法脫硫較之于傳統(tǒng)的石灰石－石膏濕法脫硫，擁有較多的優(yōu)點(diǎn)，但由于電石渣中雜質(zhì)成分復(fù)雜，除常規(guī)的硅、鐵、鋁、鎂、硫、磷的氧化物或氫化物外，還存在焦炭、有機(jī)物酚類(lèi)和重金屬等雜質(zhì)，這些雜質(zhì)將在脫硫漿液中累積，最終進(jìn)入脫硫石膏中，影響脫硫石膏品質(zhì)。為此，系統(tǒng)須及時(shí)排出適量的廢水，保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行，其產(chǎn)生的脫硫廢水也有別于傳統(tǒng)的石灰石－石膏濕法脫硫，主要特點(diǎn)是懸浮物SS（15000~23000 mg/L）、COD（500~700 mg/L）和重金屬（其中Pb、 Cr 、As達(dá)到20 mg/L ，Hg最高達(dá)到40 mg/L）含量極高，因此必須對(duì)常規(guī)的脫硫廢水處理工藝進(jìn)行有針對(duì)性的設(shè)計(jì)升級(jí)改造，否則水質(zhì)很難達(dá)標(biāo)排放。
1）傳統(tǒng)工藝流程：
2）改進(jìn)后的工藝流程：
3）工藝設(shè)計(jì)說(shuō)明
脫硫廢水處理工藝包括以下三個(gè)部分：脫硫裝置廢水處理系統(tǒng)、化學(xué)加藥系統(tǒng)和污泥脫水系統(tǒng)。從改進(jìn)后的工藝流程，很明顯能夠看出，增加了電絮凝系統(tǒng)和活性炭吸附系統(tǒng)，減少了曝氣系統(tǒng)和次氯酸鈉加藥系統(tǒng)。在此，由于大部分子系統(tǒng)都是非常成熟的工藝，重點(diǎn)闡述電絮凝系統(tǒng)和活性炭吸附系統(tǒng)。
脫硫裝置產(chǎn)生的廢水呈弱酸性，含有一些固體物。經(jīng)化學(xué)—物理處理后，廢水中的懸浮物雜質(zhì)、重金屬等得到了去除，廢水得到了澄清，處理過(guò)的水達(dá)標(biāo)(一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn))后進(jìn)行外排。脫硫裝置的廢水連續(xù)排至廢水處理系統(tǒng)，通過(guò)以下處理步驟單流程連續(xù)處理：
從FGD系統(tǒng)廢水旋流器溢流出的廢水進(jìn)入廢水處理系統(tǒng)中，首先匯集到廢水緩沖池內(nèi)，通過(guò)該池的緩沖作用，使系統(tǒng)能以穩(wěn)定的流量運(yùn)行。
然后廢水經(jīng)由廢水提升泵,進(jìn)入電絮凝裝置，以鋁、鐵等金屬為陽(yáng)極，在直流電的作用下，陽(yáng)極被溶蝕，產(chǎn)生Al、Fe等離子，在經(jīng)一系列水解、聚合及亞鐵的氧化過(guò)程，發(fā)展成為各種羥基絡(luò)合物、多核羥基絡(luò)合物以至氫氧化物，使廢水中的膠態(tài)雜質(zhì)、懸浮雜質(zhì)凝聚沉淀而分離.同時(shí)，帶電的污染物顆粒在電場(chǎng)中泳動(dòng)，其部分電荷被電極中和而促使其脫穩(wěn)聚沉。
進(jìn)入電凝聚設(shè)備的水被電解，生成初生態(tài)氧和氫，初生態(tài)的氧有極強(qiáng)的氧化作用，可去除廢水中有機(jī)物，降低廢水的COD, 去除率一般在90%以上.
經(jīng)電絮凝法處理后的廢水可以達(dá)到以下的處理效果：Cr<0.001,去除率最大可達(dá)100%; Ni<0.005去除率最大，可達(dá)100%;Zn<0.062去除率可達(dá)57%,其余的重金屬離子也有不同程度的去除效率.
經(jīng)電絮凝法處理后的廢水,進(jìn)入中和/反應(yīng)/絮凝箱。在中和箱中，廢水的PH值采用投加石灰乳的方式進(jìn)一步調(diào)節(jié)至9~9.5之間，此過(guò)程中大部分剩余的重金屬形成微溶的氫氧化物從廢水中沉淀出來(lái)。
在中和箱中不能以氫氧化物沉淀的重金屬，在反應(yīng)箱中通過(guò)投加有機(jī)硫藥液，使殘余的重金屬與有機(jī)硫化物形成微溶的化合物，以固體的形式沉淀出來(lái)。
在絮凝箱中，加入絮凝劑使水中的懸浮物、沉淀物形成易于沉降的大顆粒絮凝物。
在澄清沉淀池中，絮凝物和水得到分離，通過(guò)投加助凝劑，加速、加快懸浮物、沉淀物絮凝，提高絮凝效果，使絮凝物沉降在池底部，在重力作用下形成濃縮污泥，排向池中心集泥筒；污泥通過(guò)污泥循環(huán)泵和污泥輸送泵抽走，澄清水由池周邊溢水槽溢出池體，由泵加壓后,進(jìn)入活性炭過(guò)濾器，再進(jìn)入下一級(jí)PH調(diào)節(jié)箱。
活性炭過(guò)濾器壓力容器，是一種內(nèi)裝填粗石英砂墊層及優(yōu)質(zhì)活性炭的壓力容器。它的工作是通過(guò)炭床來(lái)完成的。組成炭床的活性炭顆粒有非常多的微孔和巨大的比表面積，具有很強(qiáng)的物理吸附能力。水通過(guò)炭床，水中污染物被活性炭有效地吸附。此外活性炭表面非結(jié)晶部分上有一些含氧管能團(tuán)，使通過(guò)炭床的水中污染物被活性炭有效地吸附，從而更進(jìn)一步深度去除廢水中的異色，異味，SS和汞，鉛，鎘，鋅，鐵，錳，鉻等重金屬物質(zhì)，還可去除清水中的砷，硫化物，余氯等高分子化合物。
從活性炭過(guò)濾器中出來(lái)的澄清水，流入PH調(diào)節(jié)箱中，連續(xù)檢測(cè)排放水的PH值，當(dāng)PH值偏高時(shí)，向廢水中投入鹽酸，調(diào)節(jié)PH值達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求后排至清水池貯存待排。
3.1電絮凝系統(tǒng)
標(biāo)準(zhǔn)化電絮凝設(shè)備通常由流量調(diào)節(jié)裝置、電解反應(yīng)器、分離裝置、供電電源和控制系統(tǒng)構(gòu)成，如圖1所示。其中流量調(diào)節(jié)裝置用以計(jì)量和調(diào)節(jié)進(jìn)入電絮凝裝置的廢水流量；電解反應(yīng)器由一組金屬電極板組成，在通電的情況下電解生成金屬氫氧化物絮體和氫氣，從而產(chǎn)生絮凝氣浮作用；分離裝置則為廢水中污染物通過(guò)絮凝氣浮作用進(jìn)行分離提供了場(chǎng)所，其本質(zhì)是一個(gè)氣浮沉淀池，含有撇渣和刮泥裝置，以實(shí)現(xiàn)渣（泥）水分離；供電電源是電解反應(yīng)的供電裝置，為電絮凝過(guò)程提供直流電流，以完成電解反應(yīng)；控制裝置的主要功能是實(shí)現(xiàn)整套電絮凝裝置協(xié)調(diào)、穩(wěn)定、自動(dòng)運(yùn)行。
1-流量調(diào)節(jié)裝置；2-電解反應(yīng)器；3-分離裝置；4-供電電源；5-控制系統(tǒng)
圖1 標(biāo)準(zhǔn)化電凝聚設(shè)備的構(gòu)成
電絮凝技術(shù)利用高效電解絮凝作用，生成吸附性極強(qiáng)的高活性絮凝基團(tuán)，對(duì)于非溶解性高分子有機(jī)物有較好的去除效果。同時(shí)，與電氣浮和電氧化作用相結(jié)合，可以進(jìn)一步提高其對(duì)于有機(jī)物的去除率，尤其是對(duì)于難于生化降解的有機(jī)物，可以通過(guò)強(qiáng)氧化切斷化學(xué)鍵，提高有機(jī)物的可生化性，再結(jié)合生化處理方法可以達(dá)到充分降解COD的目的，去除率一般在90%左右，足以保證處理后的脫硫廢水水質(zhì)達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》GB8978-1996一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)中要求的COD≤100的限值，而傳統(tǒng)采用預(yù)曝氣和次氯酸鈉加藥系統(tǒng)的組合工藝，去除效率僅有30%，根本無(wú)法達(dá)標(biāo)排放。
電絮凝技術(shù)因其高效的絮凝作用，對(duì)于水中的膠體顆粒和各種雜質(zhì)顆粒均可實(shí)現(xiàn)非常好的吸附絮凝作用，使水中的微小顆粒聚合成較大絮團(tuán)，形成的絮團(tuán)比投加絮凝劑形成的絮團(tuán)更大、更密實(shí)，從而利于沉降截留從水中分離。電絮凝技術(shù)處理出水結(jié)合沉淀、過(guò)濾技術(shù)可以使出水濁度控制在3NTU以下，若原水濁度非常高（>100NTU）,則只需簡(jiǎn)單的改變運(yùn)行參數(shù)即可，達(dá)到與處理較低濁度水時(shí)同樣的絮凝效果。電絮凝技術(shù)對(duì)于濁度、懸浮物的去除率可達(dá)到90%以上。對(duì)于電石渣脫硫廢水中的高達(dá)15000~23000 mg/L濃度的懸浮物SS，處理后僅有200mg/L左右，再配以后續(xù)的加藥絮凝和澄清池沉淀，還可以進(jìn)一步降低SS指標(biāo)。
電絮凝技術(shù)在加電反應(yīng)過(guò)程中使水中生成OH-離子，結(jié)合鐵、錳離子形成不溶物析出，再配合砂濾設(shè)備即可有效的去除水中的重金屬離子,去除率可達(dá)到80%-95%。 對(duì)于鉻離子的去除,由于Cr6+毒性較大，需先將其還原為毒性較低的Cr3+，再利用Cr3+與OH-中和沉淀去除。電絮凝技術(shù)電解產(chǎn)生二價(jià)Fe2+，其作為一種還原劑，可將水中的Cr6+充分轉(zhuǎn)化為低價(jià)態(tài)的Cr3+，再結(jié)合反應(yīng)產(chǎn)生的OH-，生成沉淀物質(zhì)分離去除。電絮凝技術(shù)對(duì)于鉻離子的去除率可達(dá)到90%以上
3.2活性炭吸附過(guò)濾系統(tǒng)
傳統(tǒng)廢水處理工藝，廢水經(jīng)澄清池沉淀過(guò)濾后，調(diào)節(jié)PH值后，便直接排放，其中懸浮物SS經(jīng)常超標(biāo)，根本無(wú)法達(dá)到70mg/L的排放限值要求。此時(shí)活性炭吸附器便可作為最后一道屏障，由于活性炭其高效的吸附效率，甚至能遠(yuǎn)低于70mg/L的排放限值。
活性炭吸附系統(tǒng)由吸附單元組成，包括1臺(tái)活性炭吸附器、2臺(tái)給水泵、反沖洗單元及就地控制柜及相應(yīng)的管路（含壓力表、脈動(dòng)阻尼器）、管件、閥門(mén)、電纜管、電纜等配件。
主要技術(shù)參數(shù)：
工作壓力：0.05MPa~0.6MPa
工作溫度：5℃～40℃
操作方式：手動(dòng)或自動(dòng)控制
簡(jiǎn)體材質(zhì)： Q235襯膠
三、結(jié)論
隨著我國(guó)對(duì)環(huán)境保護(hù)的日益重視，脫硫廢水排放指標(biāo)也越來(lái)越嚴(yán)格，處理后的脫硫廢水水質(zhì)一般都必須達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》GB8978-1996一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)，傳統(tǒng)的廢水處理工藝已經(jīng)不能滿足要求，尤其是對(duì)于電石渣法脫硫產(chǎn)生的廢水更是如此。優(yōu)化升級(jí)后的廢水處理工藝，在針對(duì)高濃度懸浮物SS、高濃度COD、高濃度重金屬上有其獨(dú)特的理念和優(yōu)勢(shì)，而且目前在國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)有成功運(yùn)行的案例，值得國(guó)內(nèi)推廣。
參考文獻(xiàn)
[1] 郭聲波，肖戈，鄭亦農(nóng)． 煙氣脫硫及硫資源化新工藝［J］． 環(huán)境工程學(xué)報(bào)，2007，1( 3) : 97-103．
［2］鐘秦． 燃煤煙氣脫硫脫硝技術(shù)及工程實(shí)例［M］． 北京: 化學(xué)工業(yè)出版社，2002．
［3］呂宏?。?電石渣－ 石膏濕法脫硫技術(shù)的應(yīng)用分析［J］． 電站系統(tǒng)工程，2011，27(1) : 41-45．