廢水除氟技術在燃煤電廠中的應用

文_楊曉兵 商丘裕東發電有限責任公司

商丘裕東發電有限責任公司（簡稱“裕東發電”），位于河南省商丘市永城市，是河南電網東端的重要支撐點，外排工業廢水通過小青溝排入澮河，經澮河出境流向安徽。

1 裕東發電外排廢水情況

1.1 工業廢水

工業廢水主要由反滲透濃水、混床、弱酸陽床再生廢水、雙介質過濾器、雙室過濾器反洗排水組成。由工業廢水處理裝置處理后部分輸送至脫硫，作為脫硫工藝水使用，多余的進入工業廢水池外排，氟化物濃度為3～8mg/L。

1.2 生活污水

生活污水排入下水道后，先經機械格柵攔截大顆粒雜物后進入調節池，再使用提升泵將污水送至一體化污水處理設備處理合格后，進入工業廢水池外排。

1.3 脫硫廢水

脫硫廢水來源為石膏脫水系統氣液分離器的底流，懸浮物濃度500mg/L，氟化物濃度15～35mg/L。脫硫廢水存入廢水緩沖池后由廢水提升泵送入中和、沉降、絮凝箱處理，后經澄清池溢流至出水箱、在出水箱內經pH調整后進入工業廢水池外排。

1.4 循環水排污水

循環水排污水主要為涼水塔排污水，循環水補充水為弱酸陽床軟化水，濃縮倍率4～6.5，循環水排污進入工業廢水池外排，氟化物濃度為8～14mg/L。

1.5 預處理反洗廢水

預處理反洗水主要為反洗單室過濾器產生廢水，SS較高，短時間大量排出，進入工業廢水池外排，氟化物濃度為約2mg/L。

2 現有的除氟工藝簡介

2.1 化學沉淀法

化學沉淀法是通過投加鈣鹽等化學藥品，利用氟與鈣離子的作用形成氟化物沉淀或氟化物被吸附于所形成的沉淀物中而共同沉淀，然后經過濾或自然沉降等使沉淀物與水分離，達到除氟的目的。但此方法存在出水水質不穩定、產泥量較大等問題。

2.2 混凝沉淀法

混凝沉淀法是利用鐵鹽和鋁鹽兩大類混凝劑所含金屬離子在水中形成細微的膠粒，讓帶正電的膠粒吸附水中帶負電的氟離子，使膠粒相互凝聚為較大的絮狀物沉淀。但氟離子去除效果受攪拌條件、沉降時間等操作因素及水中SO42-等陰離子影響大，出水水質不夠穩定。

2.3 吸附法

吸附法主要應用活性氧化鋁、活性炭、金屬氧化物、沸石等吸附劑通過吸附、離子交換或絡合等作用，將氟離子從溶液中有效去除，工藝簡單、操作簡便無毒以及污染小，吸附容量穩定。但是接觸床頻繁的再生使運行成本較高，濾料的吸附容量小，處理效率低、時間長，有些濾料再生之后交換容量下降。

2.4 離子交換法

離子交換樹脂法是利用特種樹脂與溶液中氟離子的離子交換作用來除氟的。由于陰離子樹脂對氟離子的選擇性低，設備投資和運行費用高，當水中存在大量共存離子時除氟效果很差。隨著除氟專用離子交換樹脂研究的迅速發展，除氟專用樹脂對氟離子的選擇性比較強，對氟的吸附量比較大，處理精度比較好，可以從10～20mg/L穩定降到1mg/L以下，但離子交換樹脂再生廢液的處理依然比較困難。

2.5 反滲透法

反滲透可以高效去除氟以及水中其它有害離子，除氟效率高，但投資成本和運行費用高，且對預處理要求高，抗污染性能低，且反滲透的濃縮液處理比較困難。

2.6 電滲析法

電滲析是在直流電場作用下，利用陰、陽離子交換膜對溶液中的陰、陽離子的選擇透過性，使水溶液中陰、陽離子作定向遷移，從而達到帶電離子從水溶液中分離的一種物理化學過程。電滲析除氟可同時除鹽，但由于能耗大，運行不夠穩定等原因限制了此方法的推廣。

3 兩級一體式反應沉淀工藝介紹

近幾年，高效復合除氟藥劑研究較大進展，復合除氟劑藥劑作用機理豐富，通過配位絡合、共沉淀、羥基吸附等過程協同，除氟率可達80%以上。裕東發電采用的兩級一體式反應沉淀工藝，主要將化學沉淀法、絮凝沉淀法綜合利用，投加石灰乳、復合除氟藥劑進行除氟，其工藝流程如圖1。一體式反應沉淀單元，包括混凝反應、絮凝反應池、預沉淀、斜管分離區和介質回收。

圖1

該工藝將化學混凝、機械攪拌、加載沉淀、斜管分離等各種有利于固液分離的技術進行高度集成，集合了多種沉淀技術的特點，具有出水水質好、 抗沖擊能力強、占地面積小、節約運行費用等優勢。

3.1 混凝絮凝反應

在混凝反應池內，通過機械攪拌，待沉淀水與投加的石灰乳、混凝劑進行充分的接觸、反應。絮凝反應池內裝有絮凝反應攪拌器、導流筒、導流板和絮凝劑投加環等。導流筒內部絮凝速度快，由一個軸流攪拌機進行攪拌和提升，將投加的絮凝劑、回收的介質和回流污泥、待絮凝混凝水進行充分的攪拌混合，促使體積較大、密實、均勻的礬花的形成。

3.2 預沉

絮凝水通過水力隔墻和沉淀池之間的淹沒堰進入預沉區，因加載后的絮體比重較大，具有極好的沉淀性能，可使絕大部分的懸浮固體在該區沉淀并濃縮。

3.3 斜板分離

斜板將預沉區逃逸的剩余礬花進一步分離，保證優異的澄清出水。

3.4 介質回收

介質回收系統包括了水力旋流器和磁粉分離器，兩種回收方法的有機結合，增加了介質的回收效率，也為系統根據實際情況采用不同類型的介質提供了可能性。目前裕東發電采用的是石榴砂加載沉淀、水力旋流器回收介質循環利用，節約了運行成本。

3.5 污泥脫水

沉淀區污泥經泵輸送至疊螺污泥脫水機，脫水機內投加鐵鹽及陽離子PAM藥劑，調質脫水后的污泥含水率達97%以下，經泵加壓輸送至高壓隔膜壓濾機，壓濾后絕干污泥運輸至煤場風干后送入鍋爐焚燒。

4 運行現狀分析

裕東發電廢水除氟項目自2020年7月投運至今，兩套設備運行穩定，外排水氟化物濃度降低至1.0mg/L以下，緩解了澮河斷面氟化物超標的風險，有利于當地生態環境。由于電廠廢水來源復雜，氟化物含量相差很大，設備進水水質在4～18mg/L之間波動，造成了運行調整困難。系統需要維持pH在6.8～7.0之間，才能產生較大、易分離的礬花，保證出水氟化物、SS合格。由于除氟劑偏酸性，運行中需要維持一定量液堿進行中和。

經過討論，裕東發電擬建設一座大型緩存池，可使各路廢水充分混合，從而使除氟裝置進水水質相對穩定；增加加藥系統自動控制，根據進水氟離子濃度自動調整各藥劑加藥量，達到出水水質穩定的目的。

5 結語

本文總結了化學沉淀法、絮凝沉淀法、吸附法、離子交換法、反滲透、電滲析等多種除氟方法的特點，著重介紹了一體化反應沉淀池的作用機理，分析了運行過程中存在的問題，提出了解決方案。對于電力、化工、污水處理等多個行業具有一定的借鑒作用。