電石渣法脫硫廢水處理系統的設計應用
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，其產生的脫硫廢水處理面臨著很大的挑戰，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，傳統的脫硫廢水處理工藝已經很難滿足處理要求，優化升級后的處理工藝，在傳統工藝的基礎上，增加了電絮凝系統和活性炭吸附系統，能夠有效的降低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：電絮凝系統；活性炭吸附系統；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60% ～ 80% ，次要成分隨電石渣來源及生產條件、設備不同而異。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（15000~23000 mg/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設計升級改造，否則水質很難達標排放。
1）傳統工藝流程：
2）改進后的工藝流程：
3）工藝設計說明
脫硫廢水處理工藝包括以下三個部分：脫硫裝置廢水處理系統、化學加藥系統和污泥脫水系統。從改進后的工藝流程，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。在此，由于大部分子系統都是非常成熟的工藝，重點闡述電絮凝系統和活性炭吸附系統。
脫硫裝置產生的廢水呈弱酸性，含有一些固體物。經化學—物理處理后，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,進入電絮凝裝置，以鋁、鐵等金屬為陽極，在直流電的作用下，陽極被溶蝕，產生Al、Fe等離子，在經一系列水解、聚合及亞鐵的氧化過程，發展成為各種羥基絡合物、多核羥基絡合物以至氫氧化物，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。
進入電凝聚設備的水被電解，生成初生態氧和氫，初生態的氧有極強的氧化作用，可去除廢水中有機物，降低廢水的COD, 去除率一般在90%以上.
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，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,進入中和/反應/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9~9.5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的重金屬，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。
在澄清沉淀池中，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。
活性炭過濾器壓力容器，是一種內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，具有很強的物理吸附能力。水通過炭床，水中污染物被活性炭有效地吸附。此外活性炭表面非結晶部分上有一些含氧管能團，使通過炭床的水中污染物被活性炭有效地吸附，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，還可去除清水中的砷，硫化物，余氯等高分子化合物。
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。
3.1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，如圖1所示。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。
1-流量調節裝置；2-電解反應器；3-分離裝置；4-供電電源；5-控制系統
圖1 標準化電凝聚設備的構成
電絮凝技術利用高效電解絮凝作用，生成吸附性極強的高活性絮凝基團，對于非溶解性高分子有機物有較好的去除效果。同時，與電氣浮和電氧化作用相結合，可以進一步提高其對于有機物的去除率，尤其是對于難于生化降解的有機物，可以通過強氧化切斷化學鍵，提高有機物的可生化性，再結合生化處理方法可以達到充分降解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，使水中的微小顆粒聚合成較大絮團，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。電絮凝技術處理出水結合沉淀、過濾技術可以使出水濁度控制在3NTU以下，若原水濁度非常高（>100NTU）,則只需簡單的改變運行參數即可，達到與處理較低濁度水時同樣的絮凝效果。電絮凝技術對于濁度、懸浮物的去除率可達到90%以上。對于電石渣脫硫廢水中的高達15000~23000 mg/L濃度的懸浮物SS，處理后僅有200mg/L左右，再配以后續的加藥絮凝和澄清池沉淀，還可以進一步降低SS指標。
電絮凝技術在加電反應過程中使水中生成OH-離子，結合鐵、錳離子形成不溶物析出，再配合砂濾設備即可有效的去除水中的重金屬離子,去除率可達到80%-95%。 對于鉻離子的去除,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。電絮凝技術電解產生二價Fe2+，其作為一種還原劑，可將水中的Cr6+充分轉化為低價態的Cr3+，再結合反應產生的OH-，生成沉淀物質分離去除。電絮凝技術對于鉻離子的去除率可達到90%以上
3.2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70mg/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70mg/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。
主要技術參數：
工作壓力：0.05MPa~0.6MPa
工作溫度：5℃～40℃
操作方式：手動或自動控制
簡體材質： Q235襯膠
三、結論
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。優化升級后的廢水處理工藝，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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