脫硫廢水零排放預處理試驗研究

劉海洋+徐小生

摘 要：采用石灰乳與純堿結合的雙堿法工藝對火電廠脫硫廢水進行了軟化實驗。結果表明，石灰乳與純堿的投加量可以通過pH進行控制。當加入石灰乳使水樣pH達到12.50以上時，水樣中鎂離子可降低到2.6 mg/L以下；當加入純堿使水樣pH達到12.65以上時，水樣中鈣離子可降低到2.5 mg/L以下。該方法可有效軟化脫硫廢水，為后續膜處理脫硫廢水、實現脫硫廢水零排放奠定了基礎。

關鍵詞：脫硫廢水；膜處理；鈣鎂軟化；雙堿法

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.16.029

1 引言

目前我國燃煤電廠煙氣脫硫多采用石灰石 - 石膏濕法脫硫工藝[1]，該工藝在脫硫過程中會產生脫硫廢水。濕法脫硫廢水中含有大量重金屬離子、高濃度鈣鎂及硫酸根和氯離子，其成分復雜、含鹽量高，是燃煤電廠最難處理的廢水。我國現行脫硫廢水處理工藝通常采用化學沉淀加絮凝的方式。雖然經該方法處理后脫硫廢水可初步達到基本排放標準，但其含鹽量極高，如不經深度處理長期排放會對自然水體及環境造成污染。隨我國環境問題日益嚴峻，水資源越發緊缺。對脫硫廢水進行深度處理，實現脫硫廢水零排放回用已成為火電行業的重點研究課題。

膜技術由于其技術成熟、運行可靠、成本較低且易于實現連續化自動運行等特點已成為脫硫廢水零排放領域的研究熱點。

但用膜技術處理脫硫廢水時，脫硫廢水中高濃度的鈣鎂離子很容易造成膜污染和膜潤濕，導致膜產水通量以及產水質量下降。因此在進膜組件前對廢水進行軟化預處理可以有效保證穩定的膜產水通量，延長膜清洗周期及膜組件壽命，進而降低整套工藝的運行維護成本。本文采用石灰乳與純堿結合雙堿法軟化工藝，研究了不同實驗條件對鈣鎂去除效果的影響，優化了操作工藝參數，為后續膜處理脫硫廢水、實現脫硫廢水零排放奠定了基礎。

2 實驗步驟與方法

實驗用水取自某電廠脫硫廢水三連箱工藝澄清池出水。取400 ml實驗水樣采用磁力攪拌。先行投加10%石灰乳，攪拌30分鐘后，再投加20%的純堿藥劑，攪拌60分鐘。每隔相應時間，用注射器取10 ml水樣，用0.45 μm水系濾膜過濾，用滴定法分析鈣鎂離子含量。在取樣同時，檢測水樣pH及電導率。

3 實驗結果與討論

3.1 實驗水質分析

實驗用水取自某電廠脫硫廢水三連箱工藝澄清池出水，其水質情況見表1。從表中可以發現該水樣中鈣鎂離子濃度很高，如果不經過軟化處理直接進行膜處理，則很容易造成膜污染。

3.2 pH對鎂離子去除效果的影響

實驗通過添加石灰乳引入氫氧根使鎂離子形成氫氧化鎂沉淀從溶液中沉淀出來。pH對鎂離子去除效果的影響見圖1。可以發現，當pH低于11.00，只有180 mg/L鎂離子被去除。當pH達11.00時，鎂離子濃度可降至30 mg/L，而pH升高至12.50時，水樣中僅剩余2.6 mg/L的鎂離子。因此，為保證將廢水中鎂離子較徹底去除，石灰乳添加應使pH達到12.50。

3.3 pH對鈣離子去除效果的影響

對鈣離子的去除實驗在鎂離子去除實驗的基礎上進行。通過添加純堿引入碳酸根使鎂離子形成碳酸鈣沉淀從溶液中沉淀出來。pH對鈣離子去除效果的影響見圖2。在加入石灰乳去除水樣中鎂離子后，由于石灰乳中鈣離子的引入，水樣的鈣離子濃度升至4600 mg/L左右，pH達到12.50。加入純堿使pH達到12.53時，鈣離子可以從4600 mg/L去除至120 mg/L。當繼續添加純堿使pH達到 12.65時，鈣離子迅速下降至1.3 mg/L。因此，為保證將廢水中鈣離子較徹底去除，純堿添加應使pH不低于12.65。

3.4 純堿投加量對pH、鈣離子去除影響

由于在實際應用中，純堿的成本很高，且水中鈣離子含量很高。因此，純堿的用量需要進行優化。圖3為純堿投加量對鈣離子去除效果的影響。可以發現，當純堿添加量由8.7 g/L升至9.1 g/L時，水樣中鈣離子濃度會迅速由120 mg/L左右降低至40 mg/L。而繼續提高純堿投加濃度至9.5 g/L時，水樣中鈣離子濃度迅速降低至2.5 mg/L左右。

通過圖4純堿投加量與水樣pH關系可以發現，純堿濃度達到9.5 g/L以上時，水樣的pH一直穩定在12.65以上，而在此之下時，pH隨反應進行會有明顯下降。因此，為保證將廢水中鈣離子較徹底去除，同時保證預處理廢水經膜處理濃縮后鈣離子不會大量析出而導致膜污染，純堿添加量應達到在反應結束時水樣的pH不低于12.65。

4 結論

采用石灰乳與純堿結合的雙堿法工藝可以有效軟化脫硫廢水。石灰乳與純堿的投加量可以通過pH進行控制。當加入石灰乳使水樣pH達到12.50以上時，水樣中鎂離子可降低到2.6 mg/L以下，而加入純堿使水樣完成反應后pH在12.65以上時，可以使水樣中鈣離子降低到2.5 mg/L以下。該方法為后續膜處理脫硫廢水、實現脫硫廢水零排放奠定了基礎。

參考文獻：

[1]劉秋生.煙氣脫硫廢水“零排放”技術應用[J].熱力發電，2014，43（12）：114-117.