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Fenton氧化和DTCR捕集处理烟气脱硫废水工艺

中国污水处理工程网 时间:2022-4-29 11:35:17

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  为减轻燃煤发电产生的二氧化硫气体对自然环境、工农业的危害,新建火电厂都建有燃煤烟气脱硫系统。烟气脱硫主流方法是湿法,具有技术成熟、脱硫效率高、对煤种适应性好、运行可靠等优点,其中石灰石—石膏法是目前世界上技术最成熟、实用业绩最多、运行状况最稳定的烟气脱硫工艺。

  燃煤烟气石灰石-石膏法脱硫废水,其杂质主要来源于烟气、脱硫剂。

  脱硫废水的水质特点主要是:

  (1)废水呈弱酸性;

  (2)重金属离子含量高;

  (3)悬浮物浓度高,脱硫废水中的悬浮物主要是石膏颗粒、二氧化硅以及铁、铝的氢氧化物;

  (4)阴离子浓度高,主要有氯离子、硫酸根、亚硫酸根、氟离子等。

  若直接排入水体,会对环境造成极大损害。通过对脱硫废水的特点分析可知,需要处理的主要项目有pH值、重金属、COD,悬浮物。

  本文针对某热电有限公司的石灰石-石膏法脱硫废水,采用Fenton氧化、钙盐沉淀以及化学沉淀+重捕剂螯合分别去除废水中的COD、氟离子以及重金属,通过实验研究确定了相关工艺参数,并将实验结果应用于实际工程,分析了实际工程的运行效果。

  1、实验部分

  1.1 脱硫废水水质及排放标准

  烟气脱硫废水来自某热电有限公司的石灰石-石膏系统。废水经处理后排入设置二级污水处理厂的城镇排水系统,第一类污染物执行《污水综合排放标准》(GB8978-1996)表1标准、第二类污染物执行《污水综合排放标准》(GB8978-1996)表4中三级标准。进水指标及排放标准详见表1-1。

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  1.2 处理工艺设计

  从表1-1脱硫废水水质指标可以看出,脱硫废水的主要污染因子为COD、氟离子和重金(Cd、As)。根据实验室小试并结合工程经验,我们提出图1-1所示的处理工艺流程。即采用Fenton氧化工艺处理去除COD、钙盐沉淀去除氟化物、化学沉淀+重捕剂螯合去除重金属,最终出水达标纳管。

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  2、结果与讨论

  2.1 Fenton氧化去除COD实验优化

  将硫废水pH值调为4.0,投加2.0g/L的H2O2,在反应时间120min条件下,FeSO4投加量与COD去除率的关系见图2-1。从图中可以看出,随着FeSO4投加量的增加,COD去除率先增加后减少,当FeSO4投加量为0.8g/L时,COD去除率达到最高值54.0%。因此,FeSO4的适宜投加量为0.8g/L。

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  将硫废水pH值调为4.0,投加0.8g/L的FeSO4,在反应时间120min条件下,H2O2投加量与COD去除率的关系见图2-2。从图中可以看出,随着H2O2投加量的增加,COD去除率先快速增加后趋于稳定,当H2O2投加量为2.5g/L时,COD去除率接近稳定,值为59.2%。因此,H2O2的适宜投加量为2.5g/L。

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  2.2 DTCR捕集剂去除重金属实验优化

  DTCR是一种高分子重金属离子捕集沉淀剂。对于脱硫废水,DTCR投加量与水中Cd和Zn浓度的关系如图2-3所示。随着DTCR投加量的增加,废水中Cd先迅速降低,再趋于稳定,而Zn含量则持续降低;当DTCR投加量为3.0mg/L时,Cd和Zn的浓度分别降低到0.013mg/L和1.5mg/L,均低于排放要求。因此,投加3.0mg/L的DTCR能使脱硫废水中初始浓度分别为0.3mg/L的Cd和3.0mg/L的Zn降低到排放标准以下。

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  通过上述COD和重金属去除实验说明:利用Fenton氧化法可去除部分COD,利用化学沉淀法+重金属捕捉联合处理工艺能够有效去除Cd和Zn等金属离子。因此,本实验很好的验证了图1-1提出的工艺方案是可行的。

  3、示范工程工艺流程与运行成本分析

  3.1 工艺流程

  根据小试并结合工程经验,我们提出了3-1所示的处理工艺流程。脱硫废水首先收集至集水池,在反应池内加入硫酸亚铁、双氧水和酸进行Fenton氧化,再在中和池加入石灰乳调节pH至中性并除F,最后在絮凝池加入重捕剂、助凝剂絮凝沉淀去除重金属,处理出水达标纳管。沉淀池产生的污泥机械脱水后外运处理。

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  3.2 运营结果

  本工程于2017年11月调试完成,处理出水中的第一类污染物执行《污水综合排放标准》(GB8978-1996)表1标准。据表3-1,总镉和总砷在处理后降低到原水的十分之一,达到了纳管标准。处理出水中的第二类污染物执行《污水综合排放标准》(GB8978-1996)表4中三级标准。据表3-1,氟化物和COD处理后达到了纳管指标;其中120h调试期间,沉淀池出水COD全部达到纳管要求(图3-2)。

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  3.3 运行成本

  本工程中废水处理费用主要由电费和药剂费组成。根据测算,废水处理运行过程中,电费为0.42元/m3废水,药剂费为4.59kg/m3废水,合计5.01元/m3废水,废水处理费用处于较低水平。

  4、结论

  石灰石-石膏法脱硫废水中主要超标因子是COD、重金属和氟离子,通过Fenton氧化、钙盐沉淀以及化学沉淀+重捕剂螯合等组合方法能有效去除上述污染因子。小试实验表明,Fenton氧化中FeSO4和H2O2的最佳投加量为0.8g/L和2.5g/L,同时投加3.0mg/L的DTCR能使脱硫废水Cd和Zn浓度降低到排放标准以下。而在工业示范中采用上述方法和优化的工艺参数,使处理出水达到了预定的纳管指标,而且运行费用仅为5.01元/m3废水。因此,该技术处理工艺简单、效果稳定、运营成本低,为有效处理石灰石-石膏法脱硫废水提供了一种可靠的方法。(来源:中机国能江山热电有限公司,浙江中泰环保股份有限公司)

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