锅炉酸洗废水一体化处理工艺应用研究岳增刚

第46卷第1期2018年1月化学工程CHEMICALENGINEERING(CHINA)Vol．46No．1Jan．2018收稿日期:2017-03-21作者简介:岳增刚(1975—)，男，主要从事电厂生产管理和电厂相关环保技改项目监督管理工作，电话:[phone]，E-mail:[e-mail]。锅炉酸洗废水一体化处理工艺应用研究岳增刚(山东华能嘉祥发电有限公司，山东济宁272400)摘要:锅炉酸洗废水是电厂在生产过程中必然会产生的一类废水。由于锅炉酸洗废水的pH值偏低，COD偏高，悬浮物含量偏高等，造成酸洗废水处理成本较高，从而对电厂的日常运行造成一定的影响。文中以山东某电厂的锅炉酸洗废水为研究对象，采用组合法对该厂的锅炉酸洗废水进行处理，在经过氧化、酸碱调节/絮凝、过滤后，降低该废水的COD、悬浮物等指标，使锅炉酸洗废水达到排放标准。这有助于及时清理锅炉酸洗后产生的废弃物，保障锅炉酸洗工艺的正常进行，进而保障电厂的正常生产过程。关键词:锅炉酸洗废水;水处理;一体化处理;达标排放中图分类号:文献标识码:B文章编号:1005-9954(2018)01-0012-03DOI:10．3969/j．issn．1005-9954．2018．01．003ApplicationresearchofintegratedtreatmenttechnologyforboilerpicklingwastewaterYUEZeng-gang(ShandongHuanengJiaxiangPowerGenerationCo．，Ltd．，Jining272400，ShandongProvince，China)Abstract:Boilerpicklingwastewaterisakindofwastewaterwhichwasproducedduringpowerplantproductionprocess．AstheboilerpicklingwastewatershowedlowpH，highCOD，highcontentofsuspendedsolids，thehighcostofthepicklingwastewatertreatmentprocesshadacertaininfluenceonpowerplantproductionprocess．TheboilerpicklingwastewaterfromapowerplantinShandongwasregardedastheresearchobject，andtheintegratedtechnologywasempolyedforboilerpicklingwastewatertreatment，throughoxidation，acid-baseregulation/flocculationandfiltrationprocess，theCODandsuspendedofthewastewaterwereinduced．Theboilerpicklingwastewaterreachesthedischargestandard．Thistechnologycontributestocleanuptheboilerpicklingwasteaftertheboilerpicklingprocess，ensurestheboilerpicklingprocesssmoothly，moreover，thenormalproductionprocessofpowerplantisalsoensured．Keywords:boilerpicklingwastewater;watertreatment;combinationtreatmentprocess;emissiononstardand锅炉是电厂在生成电能过程中的重要单元，在电厂生产电能的过程中，锅炉内表面会不断积累盐分和结垢，进而影响锅炉传热性能，严重时将发生危险事故，因此，必须定期对锅炉进行酸洗，以保证锅炉的正常运行［1］。锅炉酸洗主要是将锅炉内壁的杂质进行清洗，而目前清洗剂主要为有机酸，这就造成了锅炉酸洗废水通常显酸性，COD(化学耗氧量)指标高，离子含量高，悬浮物指标高和色度高等特点，从而使得锅炉酸洗废水较难处理，且处理成本较高［2］。通常一个300MW的机组每次产生的锅炉酸洗废水约上千立方米，且为短时间内集中生产，这就给电厂造成了锅炉酸洗废水处理的压力［3］。本文针对山东某电厂的锅炉酸洗废水进行处理，设计了锅炉酸洗废水一体化处理工艺，该工艺针对锅炉酸洗废水的性质，由氧化、酸碱调节/絮凝、过滤组成，可以在满足锅炉酸洗废水降低各项指标，达标排放的同时，实现锅炉酸洗废水的快速廉价处理。该工艺对锅炉酸洗废水进行处理极为有效，且有助于对锅炉酸洗废水实现集约化处理。岳增刚锅炉酸洗废水一体化处理工艺应用研究檪檪投稿平台Http:檪檪//imiy．cbpt．cnki．net1实验材料和仪器氢氧化钠(分析纯，天津光复试剂公司)，聚合硫酸铁(分析纯，天津光复试剂公司，配置成质量分数5%水溶液)，聚丙烯酰胺(分析纯，天津光复试剂公司，配置成质量分数1%水溶液)，过氧化氢(分析纯，天津光复试剂公司)。电导率仪(ThermoSCIEN-TIFICORIONSTARA212美国)，pH计(ThermoSCIENTIFICORIONSTARA221美国)，COD测定装置(天津玻璃仪器厂)，滤膜(孔径0．45μm)。2锅炉酸洗废水处理工艺该电厂锅炉酸洗废水的外观为废水表面悬浮一层白色油花，水体为深黑色，不透明，经过长时间放置，无沉淀现象发生，pH值为4．6，COD为650mg/L，悬浮物质量浓度高于5500mg/L，电导率为9400μS/cm，水温为14．9℃，过滤较为困难。根据该酸洗废水性质及电厂现有设备、药品，现设计一套基于芬顿原理的处理系统，其处理工艺由氧化单元、酸碱调节/絮凝单元、过滤单元组成，每个单元的体积为0．5m3，如图1所示。图1锅炉酸洗废水处理工艺示意图Fig．1Diagramofboilerpicklingwastewatertreatmentprocess2．1氧化单元将废水引入后，进行持续性搅拌，搅拌速度维持在150r/min以上，保持搅拌30min，在该过程中持续性加入体积分数20%的双氧水，而后继续搅拌10min，将废水引入下一单元。2．2酸碱调节/絮凝单元从氧化单元导出的废水引入酸碱调节单元，在酸碱调节单元中保持对废水的搅拌，搅拌速度维持在150r/min以上，用氢氧化钠对废水进行pH值的调节，将废水pH值调节至9．0—9．3，再先后加入聚合硫酸铁和聚丙烯酰胺，继续搅拌，再对废水进行自然沉降。2．3过滤单元从酸碱调节/絮凝单元导出废水的上层清液，导入过滤单元，过滤单元为内填装陶瓷颗粒的过滤器，陶瓷颗粒粒径分布在0．2—0．4cm，从过滤器导出的水样即为处理后的废水。3结果与讨论3．1氧化单元加药优化由于废水内含有的亚铁离子，且水质pH值较低，双氧水的加入可使得氧化单元有芬顿工艺处理效果［4］，而氧化单元处理效果与过氧化氢加入量十分密切［5］，过氧化氢加入量与最终出水的COD值如图2所示，随着过氧化氢加入量的增加，废水出口处出水COD不断下降，当过氧化氢加入体积为废水体积的5∶1000时，最终出水COD降低至98mg/L，而继续增加双氧水的加入量，COD变化不再明显，因此，双氧水与废水的体积比设置为5∶1000。图2双氧水与废水体积比对最终出水COD的影响Fig．2InfluenceofhydrogenperoxideandwastewatervolumnratioonCODoffinaleffluent3．2酸碱调节/絮凝加药优化由于锅炉酸洗废水带出的阳离子，以铁离子为主，氢氧化钠可以使铁离子形成沉淀，从溶液中分离［6］，因此，氢氧化钠的加入量与最终出水的水质指标密切相关，氢氧化钠加入量对最终出水水质的影响如图3所示。随着氢氧化钠加入量的提高，出水悬浮物指标也随之下降，这是由于随着pH值的提高，溶液中阳离子形成沉淀越来越紧实，沉淀量也逐渐增加［7］。但是由于废水排放的要求，废水pH值在6—9，因此，从成本角度和环保角度考虑，pH值应调节至9左右为宜。絮凝剂和助凝剂的比例是影响沉淀分离过程的重要因素，由图4所示，随着助凝剂的增加，在处理过程中形成的沉淀致密程度逐渐增加，方便沉淀与水体·31·化学工程2018年第46卷第1期檪檪投稿平台Http:檪檪//imiy．cbpt．cnki．net分离。而助凝剂加入量过大时，沉淀体会过大，影响污泥从反应单元中分离，也会增加成本，因此，设置絮凝剂和助凝剂的体积比为1∶1，质量比约为5∶1。图3pH值对最终出水悬浮物质量分数的影响Fig．3InfluenceofpHonsuspendedsolidsmassconcentrationoffinaleffluent图4絮凝剂与助凝剂体积比对最终出水COD的影响Fig．4InfluenceofvolumnratioofflocculantandcoagulantaidonfinaleffluentCOD3．3过滤单元工艺由于酸洗废水中各类阳离子质量分数较高，因此经过氧化单元和酸碱调节/絮凝单元后的废水，悬浮物质量分数依然较高，废水会存在过滤阻力较大的问题［8］。因此，本工艺选择粒径分布合适，且具有一定抗污染性能的陶瓷滤料过滤层，对酸洗废水进行过滤处理，去除水中的悬浮物。最终出水的水质可以达到COD为98mg/L，悬浮物为65mg/L，pH值为8．4，电导率降低至1440μS/cm，极大地降低了污染物的质量浓度，如表1所示。为实现酸洗废水无害化处理奠定了基础。同时该锅炉酸洗废水处理工艺克服了传统锅炉酸洗废水处理成本较高的问题，如按照市面上大批量采购药剂的价格进行计算，如表2所示，每m3水处理成本不超过6元，按照每年产生1000m3酸洗废水而言，每年锅炉酸洗废水总体费用可以控制在6000元以内。表1废水处理效果标准表Table1Standardofwastewatertreatment废水指标处理后废水排放指标COD/(mg·L－1)98100悬浮物6570pH8．46—9表2废水处理成本表Table2Costofwastewatertreatment项目成本/(元·m－3)过氧化氢3．5氢氧化钠0．6絮凝剂/助凝剂0．8电费及人工成本1．0总成本5．94结论本文针对山东某电厂锅炉酸洗废水设计建立有针对性的处理工艺，经过氧化单元，酸碱调节/絮凝单元，过滤单元的处理，在双氧水加入量为5∶1000，pH调节至9．0，絮凝剂和助凝剂体积比为1∶1的条件下，使得酸洗废水可以达到排放要求，该工艺利用废水中的亚铁离子和低pH值，实现芬顿反应，同时由于聚铁的加入，调节了水体的pH值，充分实现在最低药剂加入量的条件下，使得酸洗废水达到无害化处理。参考文献:［1］赵军，徐高田，倪伟凤，等．生石灰-矿化垃圾柱处理锅炉酸洗废水的研究［J］．中国给水排水，2008(1):80-83．［2］刘俊峰，黄兴德，陈洪涛．电站锅炉柠檬酸酸洗废水处理［J］．工业用水与废水，2013，44(5):42-44．［3］张萍，陈晓宇，宋立群，等．应用MBR处理电厂锅炉酸洗废水的研究［J］．工业水处理，2006(5):44-46．［4］李志远．芬顿氧化混凝沉淀处理煤化工废水生化出水试验研究［D］．哈尔滨:哈尔滨工业大学，2013．［5］赵昌爽，张建昆．芬顿氧化技术在废水处理中的进展研究［J］．环境科学与管理，2014，39(5):83-87．［6］何文杰，韩宏大．酸性含铁废水处理回用研究［J］．中国给水排水，1994(2):51-53．［7］葛启龙．氧化铁红厂废水处理及资源化利用的研究［D］．广州:华南理工大学，2013．［8］万慧茹，武伟男，张雷．微絮凝加药过滤技术在油田废水处理中的应用［J］．环境保护与循环经济，2009，29(3):38-41．·41·