電石渣法脫硫廢水處理系統的技術革新

楊家軍　王大健　呂紅云

摘 要：隨著電石渣脫硫工藝的逐步推廣，其產生的脫硫廢水處理面臨著很大的困難與挑戰，尤其是電石渣脫硫廢水的懸浮物SS、COD和重金屬含量都非常地高，傳統的脫硫廢水處理工藝已經很難滿足處理要求，需要進行技術革新。經優化升級后的處理工藝，在傳統技術工藝路線的基礎上，增加了電絮凝系統和活性炭吸附系統，能夠有效地降低SS、COD、重金屬等各項指標，其中COD和重金屬去除效率都在90%以上，完全能夠滿足當下日益嚴格的廢水排放標準，值得推廣。

關鍵詞：革新 電絮凝系統 活性炭吸附系統 效率

中圖分類號：X77 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）12（a）-0089-03

電石渣是化工廠生產乙炔時排出的廢渣，主要成分是氫氧化鈣，質量分數通常都能達到80%。目前關于電石渣濕法脫硫已經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的石灰石-石膏濕法脫硫，擁有較多的優點，但由于電石渣中雜質成分復雜，除常規的硅、鐵、鋁、鎂、硫、磷的氧化物或氫化物外，還存在焦炭、有機物酚類和重金屬等雜質，這些雜質將在脫硫漿液中累積，最終進入脫硫石膏中，影響脫硫石膏品質。為此，系統須及時排出適量的廢水，保證系統的正常運行，其產生的脫硫廢水也有別于傳統的石灰石-石膏濕法脫硫，主要特點是懸浮物SS（15 000～23 000mg/L）、COD（500～700 mg/L）和重金屬（其中Pb、Cr、As達到20 mg/L，Hg最高達到40 mg/L）含量極高，因此必須對常規的脫硫廢水處理工藝進行有針對性的技術革新，否則水質很難達標排放。

1 傳統技術路線的弊端

傳統脫硫廢水處理工藝包括以下3個部分：曝氣系統、化學加藥系統和污泥脫水系統（見圖1）。由于脫硫廢水在進入廢水處理系統之前，已經在塔內漿池內經過充的氧化，此時的氧硫比通常高達2.5，易氧化的還原性物質已基本氧化殆盡，剩余的成分已經很難再被繼續氧化，因此后續的曝氣系統對COD的降低基本沒有任何作用。

其次，在化學加藥系統中，雖然次氯酸鈉的氧化能力比較高，優于曝氣系統對還原性物質的氧化，對COD的降低有一定的貢獻作用。然而次氯酸鈉本身極不穩定，常溫下極易分解，因此持續的氧化時間很有限。另外，次氯酸鈉分解產生大量的氯離子，對廢水系統而言，又帶來了新的污染性物質，反而得不償失。

最后，在脫水系統中，單單依靠澄清池進行簡單的泥水重力沉降分離，作用比較有限，根本無法滿足SS小于70 mg/L的排放要求，尤其當斜板填料出現破損時，超標情況更為嚴重，目前在很多工程實際運行案例中已經凸顯出來了。

2 革新后的技術路線

2.1 工藝優化設計說明

從改進后的工藝流程中，很明顯能夠看出，增加了電絮凝系統和活性炭吸附系統，減少了曝氣系統和次氯酸鈉加藥系統（見圖2）。在此，由于大部分子系統都是非常成熟的工藝，該文將重點闡述技術革新的系統部分：電絮凝系統、活性炭吸附系統。

脫硫裝置產生的廢水呈弱酸性，含固量約為1%～1.5%。在經一系列處理后，廢水中的懸浮物雜質、重金屬等得到了去除，廢水得到了澄清，處理過的水達標（一級排放標準）后進行外排。脫硫裝置的廢水連續排至廢水處理系統，通過以下處理步驟單流程連續處理。

從FGD系統廢水旋流器溢流出的廢水進入廢水處理系統中，首先匯集到廢水緩沖池內，通過該池的緩沖作用，使系統能以穩定的流量運行。

然后廢水經由廢水提升泵，進入電絮凝系統。在直流電的作用下，鋁或鐵陽極板被溶蝕，產生大量的Al、Fe等離子，再經一系列水解、聚合及亞鐵的氧化過程，發展成為各種羥基絡合物、多核羥基絡合物以及氫氧化物，使廢水中的膠態雜質、懸浮雜質凝聚沉淀而分離。同時，帶電的污染物顆粒在電場中泳動，其部分電荷被電極中和而促使其脫穩聚沉。

在電凝聚系統中，水被電解，生成初生態的氧和氫，初生態的氧具有極強的氧化性，可有效降低廢水中的COD，效率一般在90%以上。同時，經電絮凝法處理后的廢水可以達到以下的處理效果：Cr<0.001，去除率最大可達100%； Ni<0.005，去除率最大也可達100%；Zn<0.062，去除率可達57%，其余的重金屬離子也有不同程度的去除效率。

經電絮凝法處理后的廢水，依次進入中和箱、反應箱、絮凝箱。在中和箱中，廢水的pH值采用投加石灰乳的方式進一步調節至9.0～9.5之間，此過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。

在中和箱中不能以氫氧化物沉淀重金屬，在反應箱中通過投加有機硫藥液，使殘余的重金屬與有機硫化物形成微溶的化合物，以固體的形式沉淀出來。

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。

在澄清池中，絮凝物和水得到分離，通過投加助凝劑，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；污泥通過污泥循環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，進入活性炭過濾器，再進入下一級pH調節箱。

活性炭過濾器，是一種內部裝填粗石英砂墊層及優質活性炭的壓力容器。它的工作是通過炭床來完成的。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，具有超強的物理吸附能力。當廢水通過炭床時，水中的污染物被活性炭有效地吸附。此外活性炭表面非結晶部分上還有一些含氧管能團，可使通過炭床的水中污染物進一步被吸附，從而更進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，還可去除廢水中的砷，硫化物，余氯等高分子化合物。

最后，從活性炭過濾器中出來的澄清水，流入pH調節箱中，連續檢測排放水的pH值，當pH值偏高時，向廢水中投入鹽酸，調節pH值達到標準要求后排至清水池貯存待排。

2.2 電絮凝系統

標準化電絮凝設備通常由流量調節裝置、電解反應器、分離裝置、供電電源和控制系統構成。其中流量調節裝置用以計量和調節進入電絮凝裝置的廢水流量；電解反應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，從而產生絮凝氣浮作用；分離裝置則為廢水中污染物通過絮凝氣浮作用進行分離提供了場所，其本質是一個氣浮沉淀池，含有撇渣和刮泥裝置，以實現渣（泥）水分離；供電電源是電解反應的供電裝置，為電絮凝過程提供直流電流，以完成電解反應；控制裝置的主要功能是實現整套電絮凝裝置協調、穩定、自動運行。

電絮凝技術產生初生態的氧和氫，對COD去除率一般在90%左右，足以保證處理后的脫硫廢水水質達到《污水綜合排放標準》GB8978-1996一級排放標準中要求的COD≤100的限值，而傳統采用預曝氣和次氯酸鈉加藥系統的組合工藝，去除效率僅有30%，根本無法達標排放。

電絮凝技術因其高效的絮凝作用，對于水中的膠體顆粒和各種雜質顆粒均可實現非常好的吸附絮凝作用，形成的絮團比投加絮凝劑形成的絮團更大、更密實，從而利于沉降截留從水中分離。電絮凝技術對于濁度、懸浮物的去除率可達到90%以上。尤其對于電石渣脫硫廢水中的高達15 000～23 000 mg/L濃度的懸浮物SS，處理后僅有200 mg/L左右，再配以后續的加藥絮凝和澄清池沉淀，還可以進一步降低SS指標。

2.3 活性炭吸附過濾系統

傳統廢水處理工藝，廢水經澄清池沉淀過濾后，調節pH值后，便直接排放，其中懸浮物SS經常超標，根本無法達到70 mg/L的排放限值要求。此時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，甚至能遠低于70 mg/L的排放限值。

活性炭吸附系統由吸附單元組成，包括1臺活性炭吸附器、2臺給水泵、反沖洗單元及就地控制柜及相應的管路（含壓力表、脈動阻尼器）、管件、閥門、電纜管、電纜等配件。

3 運行評價

由浙大網新承建的國外某脫硫項目，采用了此廢水處理工藝，該脫硫裝置自2010年6月通過168 h試運行至今已經運行近6年之久，在此期間，系統運行良好，各項性能指標均滿足且優于設計值，COD≤100，SS≤70 mg/L，重金屬含量也滿足排放限值要求。

4 結語

隨著我國對環境保護的日益重視，脫硫廢水排放指標也越來越嚴格，處理后的脫硫廢水水質一般都必須達到《污水綜合排放標準》GB8978-1996一級排放標準，傳統的廢水處理工藝已經不能滿足要求，尤其是對于電石渣法脫硫產生的廢水更是如此。技術革新后的廢水處理工藝，在針對高濃度懸浮物SS、高濃度COD、高濃度重金屬上有其獨特的理念和優勢，而且目前在國外發達國家已經有成功運行的案例，值得國內推廣。

參考文獻

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