热电厂化学水处理工艺研究

贾艳

【摘 要】热电厂化学水含有多种重金属以及高浓度的悬浮物、无机盐，如果化学水处理工作不到位，就会对环境造成很大破坏，因此，必须加强对化学水的处理。本文分析了当前热电厂化学水处理工艺的趋势，介绍了几种当前热电厂化学水处理工艺。

【关键词】热电厂；化学水；处理

一、热电厂化学水处理工艺

电厂化学水处理在为高参数、大容量的现代化火电厂的生产服务过程中，呈现出以下主要发展趋势：

（一）水处理设备呈集中化布置

传统的电厂化学水处理一般按功能作用设有：净水预处理、锅炉补给水处理、凝结水精处理、汽水取样监测分析、加药系统、综合水泵房、循环水加氯、废水及污水处理等系统。存在占地面积大，生产岗位分散，管理不便等问题。目前，从优化水处理整体流程的需要出发，设备布置以紧凑、立体、集中的构型取代平面、松散、点状的构型。节约了占地面积和厂房空间，提高了设备的综合利用率，方便了运行管理。

（二）水处理生产呈集中化控制

集中化控制就是把电厂所有化学水处理的各个子系统合为一套控制系统，取消传统的模拟盘，采用PCL和上位机的2级控制结构，利用PLC对各个系统中的设备分别进行数据采集和控制，上位机和PCL之间通过数据通信接口进行通信。各个子系统以局域网的总线形式集中联接在化学主控制室上位机上，从而实现化学水处理系统相对集中的监视、操作与自动控制。

（三）水处理工艺呈现多元化

传统的电厂水处理工艺中，主要以混凝过滤、离子交换、磷酸酸处理为主要特征。如今，电厂水处理技术出现了多元化的特点。随着化工材料技术的不断进步，膜处理技术（包括微滤、超滤、反渗透、纳滤等）开始广泛应用于水质处理中，离子交换树脂的种类、使用条件与范围也有较大的进展，粉末树脂在凝结水处理中发挥着积极的作用。

二、热电厂化学水处理工艺

热电厂化学水中含有各种化学元素，直接排除将对环境造成巨大破坏，必须对其进行处理，现就几种化学水处理工艺进行分析。

（一）脱硫废水处理

脱硫废水具有水质和水量不稳定的特点。脱硫废水总的特点是悬浮物和COD较高，易沉淀，含有过饱和的亚硫酸盐、硫酸盐以及重金属。

1、海水法

海水法烟气脱硫是利用海水的天然碱度脱除烟气中SO2的湿法脱硫技术，具有脱硫效率高、节能、环保等优点。国内外不少学者对海水脱硫的原理进行了研究，认为其基本原理为：SO2被吸收到海水中电离生成H+和HSO3-，H+与海水中具有缓冲作用的HCO3-反应生成CO2和H2O，因此海水对SO2具有比水更大的吸收能力。海水中的S（Ⅳ）在O2的作用下氧化成稳定的S（Ⅵ），随海水排放至海中。反应方程式如式：

Andeasen等研究了海水中影响脱硫效率的因素，发现海水的天然碱度是影响脱硫效率的主要因素。此外海水的盐度和Fe2+、Mn2+等微量元素的存在也会对海水吸收SO2过程产生影响，但影响较天然碱度小。

2、半干法

从锅炉尾部排出的含硫烟气被引入循环流化床反应器喉部，在这里与水、脱硫剂和还具有反应活性的循环干燥副产物相混合，石灰以较大的表面积散布，并且在烟气的作用下贯穿整个反应器。然后进入上部筒体，烟气中的飞灰和脱硫剂不断进行翻滚、掺混，一部分生石灰则在烟气的夹带下进入旋风分离器，分离捕捉下来的颗粒则通过返料器又被送回循环流化床内，生石灰通过输送装置进入反应塔中。由于接触面积非常大，石灰和烟气中的SO2能够充分接触，在反应器中的干燥过程中，SO2被吸收中和。 在反应器内，消除二氧化硫的化学反应如下：

SO2+Ca（OH）2+H2O=CaSO3+2H2O

含有废物颗粒、残留石灰和飞灰的固体物在随后的旋风分离器内分离并循环至反应器，由于固体物的循环部分还能部分反应，即循环石灰的未反应部分还能与烟气中的SO2反应，通过循环使石灰的利用率提高到最大。

脱硫剂与烟气中的SO2中和后的副产品与锅炉飞灰一起，在旋风分离器和反应主塔间循环。因此，新鲜的生石灰与含硫烟气能保持较大的反应面积。反应塔的高度提供了恰当的化学中和反应时间和水分蒸发吸热时间，同时由于高浓度的干燥循环物料的强烈紊流作用和适当的温度，反应器内表面积保持干净且没有沉积物，这也是该系统的主要特点之一。

最后，多余的脱硫副产物就通过螺旋器从系统中导入灰斗排至灰场，去除了SO2后的烟气通过烟道引入布袋除尘器或静电除尘器，除去粉尘和灰粒，净化的烟气通过烟囱放入大气。 循环流化床烟气脱硫系统主要由以下系统组成，石灰进料系统、循环流化床脱硫净化系统、监测控制系统、电气系统、烟道系统。

（二）离子交换法除铬

离子交换法在离子交换器中进行，用大孔巯基（—SH）离子交换树脂吸附汞离子，达到去除水中汞离子的目的。这个过程是可逆的，离子交换树脂可以再生，一般用于二级处理。Giravanti等人用大孔弱酸离子交换树脂PuroliteC106（该树脂具有抗有机污染能力强和机械破损少等特点）来处理含铬电厂废水，SKocaoba等人用强酸阳离子交换树脂Amberlite1R120来去除和回收废水中的铬和镉，FethiyeGode等人用螯合树脂Chelex100去除废水中的Cr3+和用交换容量较大的二甲基离子交换树脂LewatitM610去除废水中的Cr6+。SRengar等人用阳离子交换树脂1200H、1500H、IRN97H去除和回收核电站冷却废水中的铬，用IRN77和SKN1树脂处理合成冷却水中的铬。

（三）化学法处理含砷废水

处理含砷废水，目前国内外主要有中和沉淀法、絮凝沉淀法、铁氧体法、硫化物沉淀法等。

絮凝共沉淀法是目前处理含砷废水用得最多的方法。它是借助加入（或废水中原有）Fe3+、Fe2+、Al3+和Mg2+等离子，并用碱（一般是氢氧化钙）调到适当pH，使其形成氢氧化物胶体吸附并与废水中的砷反应，生成难溶盐沉淀而将其除去。其具体方法有，石灰-铝盐法、石灰-高铁法、石灰-亚铁法等[4]。

铁氧体法，在国外，自70年代起已有较多报道，工艺过程是在含砷废水中加入一定数量的硫酸亚铁，然后加碱调pH至8.5-9.0，反应温度60-70℃，鼓风氧化20-30分钟，可生成咖啡色的磁性铁氧体渣。在热的含砷废水中加铁盐（FeSO4或Fe2（SO4）3），在一定pH下，恒温加热1h。用这种沉淀法比普通沉淀法效果更好。特别是利用磁铁矿中Fe3+盐处理废水中As（III）、As（V），在温度90℃，不仅效果很好，而且所需要的Fe3+浓度也降到小于0.05mg/L。赵宗升曾[7]从化学热力学和铁砷沉淀物的红外光谱两个方面探讨了氧化铁砷体系沉淀除砷的机理，发现在低pH值条件下，废水中的砷酸根离子与铁离子形成溶解积很小的FeAsO4，并与过量的铁离子形成的FeOOH羟基氧化铁生成吸附沉淀物，使砷得到去除。

（四）碱洗水的处理

1、 中和处理

碱洗废液中一般含碱量为0.5～5%，pH大于9。其碱性可以采用三种处理方法：一是将酸洗废液和碱洗废液混合I二是投药中和，一般投加的药剂师工业硫酸、盐酸等；三是烟气中和。经处理后的碱洗废液其pH值在6-9范围。

2、去除油分

碱洗废液中的油污主要以乳化油的状态存在，油滴分散的粒径很小并与悬浮物紧密结合，不易从废液中除去。对于含油脂污染物较少的废液，可以采用投入硫酸铝、氯化铝、硫酸亚铁、氯化铁或聚丙烯酰胺等絮凝剂的方法使其与固体悬浮颗粒絮凝沉淀分离。对于油脂污染物含量较多的碱性废液，一般采用破乳一油水分离一水质净化的处理方法。通过加入少量破乳剂或1-3%的氯化钙、氯化钠等强电解质使油脂和悬浮的固体颗粒分离，再通过物理法将油脂刮除，最后将水中还存在的微量油污通过表面活性荆吸附、过滤除去。经过处理的废水，油含量<10mg/L.COD<100mg/L，可达到工业废水一级排放标准。

3、降低化学耗氧量（COD）

通过对废水中油分的去处，一般可以使废水的COD大大降低，另外还可以通过氧化处理的方法降低废水的COD值。将空气或臭氧通入废水中，利用氧化作用将其中的有机物氧化分解，另外将双氧水、氯气、次氯酸钠、漂白粉等投入废液也可以将有机物氧化达到降低COD的目的。

4、磷酸根的去除

经过以上三个步骤处理的废水，可以达到排放的一级标准，但是大量的磷酸根仍存在于水体之中，一般采用加入过量的石灰乳，形成磷酸钙的沉淀，达到去除磷酸根的目的。另外，通过镁盐试剂（MgCl2+NH。C1+NH。）与磷酸根离子作用生成MgNH。PO。沉淀，将磷酸根去除，生成产物的是一种复合肥，达到了废物利用的目的。此方法同时可以将废水中氨回收利用，方法简单成本低，值得推广使用。

参考文献：

[1]吕薇.电渗析法处理废水中的SOx2-[J].哈尔滨工业大学学报， 2012（06）.

[2]何毅.纳滤膜分离技术在废水处理中的应用[J].工业水处理， 2013（08）.