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          Fenton氧化和DTCR捕集處理煙氣脫硫廢水工藝

          發布時間:2022-4-29 11:35:17  中國污水處理工程網

            為減輕燃煤發電產生的二氧化硫氣體對自然環境、工農業的危害,新建火電廠都建有燃煤煙氣脫硫系統。煙氣脫硫主流方法是濕法,具有技術成熟、脫硫效率高、對煤種適應性好、運行可靠等優點,其中石灰石—石膏法是目前世界上技術最成熟、實用業績最多、運行狀況最穩定的煙氣脫硫工藝。

            燃煤煙氣石灰石-石膏法脫硫廢水,其雜質主要來源于煙氣、脫硫劑。

            脫硫廢水的水質特點主要是:

            (1)廢水呈弱酸性;

            (2)重金屬離子含量高;

            (3)懸浮物濃度高,脫硫廢水中的懸浮物主要是石膏顆粒、二氧化硅以及鐵、鋁的氫氧化物;

            (4)陰離子濃度高,主要有氯離子、硫酸根、亞硫酸根、氟離子等。

            若直接排入水體,會對環境造成極大損害。通過對脫硫廢水的特點分析可知,需要處理的主要項目有pH值、重金屬、COD,懸浮物。

            本文針對某熱電有限公司的石灰石-石膏法脫硫廢水,采用Fenton氧化、鈣鹽沉淀以及化學沉淀+重捕劑螯合分別去除廢水中的COD、氟離子以及重金屬,通過實驗研究確定了相關工藝參數,并將實驗結果應用于實際工程,分析了實際工程的運行效果。

            1、實驗部分

            1.1 脫硫廢水水質及排放標準

            煙氣脫硫廢水來自某熱電有限公司的石灰石-石膏系統。廢水經處理后排入設置二級污水處理廠的城鎮排水系統,第一類污染物執行《污水綜合排放標準》(GB8978-1996)表1標準、第二類污染物執行《污水綜合排放標準》(GB8978-1996)表4中三級標準。進水指標及排放標準詳見表1-1。

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            1.2 處理工藝設計

            從表1-1脫硫廢水水質指標可以看出,脫硫廢水的主要污染因子為COD、氟離子和重金(Cd、As)。根據實驗室小試并結合工程經驗,我們提出圖1-1所示的處理工藝流程。即采用Fenton氧化工藝處理去除COD、鈣鹽沉淀去除氟化物、化學沉淀+重捕劑螯合去除重金屬,最終出水達標納管。

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            2、結果與討論

            2.1 Fenton氧化去除COD實驗優化

            將硫廢水pH值調為4.0,投加2.0g/L的H2O2,在反應時間120min條件下,FeSO4投加量與COD去除率的關系見圖2-1。從圖中可以看出,隨著FeSO4投加量的增加,COD去除率先增加后減少,當FeSO4投加量為0.8g/L時,COD去除率達到最高值54.0%。因此,FeSO4的適宜投加量為0.8g/L。

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            將硫廢水pH值調為4.0,投加0.8g/L的FeSO4,在反應時間120min條件下,H2O2投加量與COD去除率的關系見圖2-2。從圖中可以看出,隨著H2O2投加量的增加,COD去除率先快速增加后趨于穩定,當H2O2投加量為2.5g/L時,COD去除率接近穩定,值為59.2%。因此,H2O2的適宜投加量為2.5g/L。

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            2.2 DTCR捕集劑去除重金屬實驗優化

            DTCR是一種高分子重金屬離子捕集沉淀劑。對于脫硫廢水,DTCR投加量與水中Cd和Zn濃度的關系如圖2-3所示。隨著DTCR投加量的增加,廢水中Cd先迅速降低,再趨于穩定,而Zn含量則持續降低;當DTCR投加量為3.0mg/L時,Cd和Zn的濃度分別降低到0.013mg/L和1.5mg/L,均低于排放要求。因此,投加3.0mg/L的DTCR能使脫硫廢水中初始濃度分別為0.3mg/L的Cd和3.0mg/L的Zn降低到排放標準以下。

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            通過上述COD和重金屬去除實驗說明:利用Fenton氧化法可去除部分COD,利用化學沉淀法+重金屬捕捉聯合處理工藝能夠有效去除Cd和Zn等金屬離子。因此,本實驗很好的驗證了圖1-1提出的工藝方案是可行的。

            3、示范工程工藝流程與運行成本分析

            3.1 工藝流程

            根據小試并結合工程經驗,我們提出了3-1所示的處理工藝流程。脫硫廢水首先收集至集水池,在反應池內加入硫酸亞鐵、雙氧水和酸進行Fenton氧化,再在中和池加入石灰乳調節pH至中性并除F,最后在絮凝池加入重捕劑、助凝劑絮凝沉淀去除重金屬,處理出水達標納管。沉淀池產生的污泥機械脫水后外運處理。

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            3.2 運營結果

            本工程于2017年11月調試完成,處理出水中的第一類污染物執行《污水綜合排放標準》(GB8978-1996)表1標準。據表3-1,總鎘和總砷在處理后降低到原水的十分之一,達到了納管標準。處理出水中的第二類污染物執行《污水綜合排放標準》(GB8978-1996)表4中三級標準。據表3-1,氟化物和COD處理后達到了納管指標;其中120h調試期間,沉淀池出水COD全部達到納管要求(圖3-2)。

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            3.3 運行成本

            本工程中廢水處理費用主要由電費和藥劑費組成。根據測算,廢水處理運行過程中,電費為0.42元/m3廢水,藥劑費為4.59kg/m3廢水,合計5.01元/m3廢水,廢水處理費用處于較低水平。

            4、結論

            石灰石-石膏法脫硫廢水中主要超標因子是COD、重金屬和氟離子,通過Fenton氧化、鈣鹽沉淀以及化學沉淀+重捕劑螯合等組合方法能有效去除上述污染因子。小試實驗表明,Fenton氧化中FeSO4和H2O2的最佳投加量為0.8g/L和2.5g/L,同時投加3.0mg/L的DTCR能使脫硫廢水Cd和Zn濃度降低到排放標準以下。而在工業示范中采用上述方法和優化的工藝參數,使處理出水達到了預定的納管指標,而且運行費用僅為5.01元/m3廢水。因此,該技術處理工藝簡單、效果穩定、運營成本低,為有效處理石灰石-石膏法脫硫廢水提供了一種可靠的方法。(來源:中機國能江山熱電有限公司,浙江中泰環保股份有限公司)

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