火电厂含钒废水处理系统及其改进.pdf

第 2 3卷第 3期 2 0 0 8年 9月 电 力 科 学 与 技 术 学 报 J OURNAL OF EI ECTRI C POW ER SCI ENCE AND TECHNoL0GY V0 I _ 2 3 No ． 3 S e p． 2 0 0 8 火 电厂 含钒废水处理 系统及 其改进 钟丁平 ， 林木松， 李 智 ， 傅 强，张宏亮 广东省电力试验研究所 ， 广东 广州5 1 0 6 0 0 摘 要 介绍了湛江奥里电厂的含钒废水处理系统， 针对存在的设计缺陷和问题， 提出了改进方法， 现场试验验证 该方法的可行性． 并指出该系统要根据实际情况选择合适的絮凝剂， 配置简单协调的投加装置． 关键词 含钒废水 ； 废水处理； 絮凝剂 ； 火电厂 中图分类号 T M 6 1 ； T K 0 1 文献标识码 A 文章编号 1 6 7 3 - 9 1 4 0 2 0 0 8 0 3 - 0 0 9 1 - 0 5 Va na d i u m - c o n t a i n i n g wa s t e wa t e r t r e a t m e n t s y s t e m a n d i t s i mpr o v e me nt f o r t he r ma l po we r pl a nt Z H O N G D i n g p i n g ， L I N M u s o n g ， L I Z h i ， F U Q i a n g ， Z H A N G Ho n g l i a n g G u a n g d o n g P r o v i n c i a l E l e c t ri c P o w e r T e s t i n g a n d R e s e a r c h I n s t i t u t e ，G u a n g z h o u 5 1 0 6 0 0， C h i n a Ab s t r a c t V a n a d i u m c o n t a i n i n g w a s t e w a t e r t r e a t m e n t s y s t e m o f Z h a n j i a n g A o l i t h e r m a l p o w e r p l a n t i s i n - t r o d u c e d i n t h e p a p e r ．Ai mi n g a t i t s d e s i g n d e f e c t s a n d p r o b l e ms ，s o me i mp r o v e me n t me tho d s a r e p r o p o s e d．Fi e l d t e s t r e s u l t s s h o w t he me t ho d s a r e f e a s i b l e．I t i s a l s o po i n t e d o u t t h a t t h e s y s t e m n e e d s t o c h o o s e s u i t a b l e fl o c c u l a t i n g a g e n t s a n d c o o r d i n a t e d c h e mi c a l - a d d i n g e q u i p me n t s ． Ke y wo r d s v a n a d i u m c o n t a i ni n g wa s t e wa t e r ；wa s t e wa t e r t r e a t me nt ；flo c c u l a t i n g a g e n t s；the r ma l p o we r p l a n t 湛江奥里 电厂是 目前 国内唯一一家 以奥里油 为燃料发 电的电厂 ， 奥里油燃烧后 的飞灰和炉渣中 含有大量的钒元素 ， 钒元素是一种重金属元素 ， 对海 洋生物和人体健康有严重的危害⋯． 该厂的含钒废水处理系统是唐山冀东公司制造 的国内第一套处理 电厂含钒废水 的系统 ， 从运行的 情况看 ， 该系统能够有效地降低钒和氨氮等污染物 质 ， 但作为第一套含钒废水处理 系统 ， 在设计上存在 着一些缺陷以致影响处理效果和处理能力． 机组脱硫废水 约 2 4 0 m ／ d 和冲洗废水 包括 空预器 冲洗水 、 除 尘器 冲洗水 、 锅 炉 冲洗水 J ， 约 3 0 0 m 。 ／ d 等均为含氮含钒废水 ， 产生的废水量最大 值约为 6 0 0 m ／ d ． 脱硫废水与冲洗水 的水质情况如 表 1 ， 2所示． 收稿 日期 2 0 0 8 - 0 8 - 0 4 作者简介 钟丁平 1 9 7 1 一 男， 大学本科， 助 工程师， 主要从事给水和废水处理工艺、 环境监测研究 通讯 作者 钟丁平 ， 男 ， 助理工程师 ； E m a i l e o n n i e t y 1 6 3 ． C O F l l 电 力 科 学 与 技 术 学 报 2 0 0 8年 9月 表 1 脱硫废水的水质状况 Ta bl e 1 W a t e r qu a l i t y c o n di t i o n o f d e s ul ph u r i z a t i o n wa s t e wa t e r 表 2冲洗水的水质状 况 Ta b l e 2 W a t e r q u a l i t y c o n d i t i o n o f w a s h w a t e r 从原水水质可以看 出废水中的主要污染物有悬 浮物 s s 、 氨氮 N H ， 一N 、 金属铅 P b 、 金属铬 c r 、 金属 钒 V、 C O D 等． 悬浮物主要来 自空预器冲洗水 、 除尘 器冲洗水、 锅炉 冲洗水 ， 以烟尘为主 ； 氨氮 N H， 一N 主要来 自脱硫废水 ， 以 N H 4 为主 ； 金属铅 P b 、 金属 钒 V、 金属铬 c r 主要来 自除尘器冲洗水 、 锅炉 冲洗 水 ， 金属 P b以 P b n存在 ， 金属 C r 以 C r 6 存在 ， 金属 V在酸性条件 以不同形式存在 ， 如 V O ， V 0 ， V 。 0 2 7 O H 卜， V 10 0 2 6 O H 一 ， V 10 0 2 5 O H ； 一 ， V 10 0 2 4 O H 一 ， C O D 以各种还原性物质存在 ] ． 1 含钒废水的处理工艺 1 ． 1 钒元素的去除原理 奥里油中的钒元素在高温燃烧后， 以高价 的 V 存在 ， 它在不同 p H值条件以不同程度聚合酸根 离子形式存在 ， 钒酸根离子与 p H值的关系如表 3 ． 表 3 钒酸根 离子与 p H值 的关 系 Ta h i e 3 Re l a t i o n b e t w e e n v a n a d a t e i o n a n d p H v alu e p H值条件 钒酸根离子形 式 v o ； V 2 I v 1 0 o ” O H “ ， V 1 0 0 2 6 o H 2 ， V , 0 0 2 5 O H ； 一 ， V t o 0 2 4 O H I vo3- v o i 一 目前采用的方法是还原 一中和 一沉淀． 湛 江奥 里油电厂采用 的是加入 F e S O 进行还 原 ， 在 p H值 为 2～3酸性环境下 ， 废水与 F e S O 在管道混合器中 混合 ， 在还原反应槽 中发 生还原反应 ， 高价位 的钒 V 被还原 为 V 和 V ， 高价位铬 c r 6 被还 原 为 C r ． 在混凝反应槽 中加人 C a O H 及 聚合氯化 铝 和废水混合 p H值为 8～ 9 ， 形成氢氧化铬、 钒铁钙 络合物矾花沉淀． 废水进入气浮池进行铬铁矾浮渣分离 ， 然后废 水经过 p H调节池和混凝 反应 池 ， 形成氢 氧化铅矾 花进入下一个气浮系统 ， 继续进行铅浮渣分离 ] ． 1 ． 2 N H3 一 N 的去 除 由于机组还采用聚氨进行脱硫 ， 因此 ， 含钒废水 中的氨氮含量高达 6 5 0 0 m g ／ L， N H 一N的去 除工 艺采用的是物理化学法 一即蒸气吹脱法 ， 蒸脱法 的 基本原理是气液相平衡和传质速度理论． 在气液两相系统中， 溶质气体在气相中的分压 与该气体在液相 中的浓度成正 比 】 ． 当氨气在气相 1 2 6 ． 3 l1 8 ， k 姐 H m 第 2 3卷第 3期 钟丁平 ， 等 火电厂含钒废水处理 系统及其改进 9 3 中的分压低 于废水 中气浓 度对应 的气相 平衡分压 时， 废水 的氨氮就会 挥发 出来 ， 这样 ， 废水 的氨氮得 以去除 圳 ． N H 一N的去除效果与 p H值及水温有 关 ， 当 p H值为 1 1 、 水温为 1 0 2 c 【 时 ， 氨氮蒸脱效率 为 9 9 ． 4 ％． 1 5 n l3 ／ h废水 一 _ - ． 一 调 节池 p H 4 5 p6 5 0 m pc, 1 ． 5 mg ／ L p 3 5mg ， L p 3 6 g ， I J p m s l 3 ee l p M b H 6 0 0 0 m g A C O D e r 3 0 0 m g ， L 1 ． 3含钒废水的整套处理工艺 含钒废水 的整套处理工艺 以均质调节 、 预沉淀、 还原反应 、 石 灰乳反应 、 混凝反应 、 气 浮、 石 灰乳反 应、 混凝反应 、 气浮、 过滤、 蒸汽吹脱 、 氧化、 生物活性 炭为主的组合工艺路线 ， 整体流程如 图 1所示 ． 3 ％ ． 2 0 0 L ／ h 2 0 ％ 。 6 0 0 2 0 ％ ， 8 0 0 l J h 5 ％ ． 2 8 L ／ h ％， 3 7 g 八 7 g ， L l 0’g ， L l g ， L 1 助 5 凝 m g 剂／L 笔 硫 鼍 铁 石 蓄 乳 聚 合 苎 铝 r _ ． - 1 坚 堕卜 叫 堡 垦 窒 犟 ’ 铬 铁矾 浮渣， 污泥储存池卜 污泥浓缩池 C r 0 ． 1 meC L VI ms m 压缩机 - I一 一污泥 外运 O．7m3 ／ h 氨气 蒸汽 ▲ 2 0 ％ ． 6 O I ／ h 8 0 0 mg ／ L 石 灰乳 I l I l I 丫P I l m g ／ L 1 I I _I 堕 5 0 0 臭 氧 1 苤 些 r j 墼 堕 r ’ p H1 l NI I 3 1 1 C ODe 1 0 2℃4 5 I n g ， T 1 1 0mg ／ L 5 ％ ． 2 0 含 钳 浮 渣 聚 譬 气浮池}■ 混凝反应槽 2 O％ ． 1 5 L『 h 2 0 0 me C L 石 灰乳 p l f 值1 0 1 1 T 卜 p I I 值 调节 ． ． ． 图 1含钒废水处理流程 图 Fi g u r e 1 F l o w c h a r t f o r v a n a d i u m c o n t a i n i n g wa s t e wa t e r t r e a t me n t 2 含钒废水处理系统运行情况及存在 的缺陷 2 ． 1 含钒废水处理 系统运行情况 处理空预器 冲洗废水存放于容积 1 5 0 0 1 1 1 的 2 号废水池 ， 经化验分析水质状况如表 4所示． 表 4待处理废水水质 Ta bl e 4 W a t e r q ua l i t y o f wa s t e wa t e r t o be t r e a t e d 对废水处理系统进行调整试验 ， 试运行工艺流 程 废水 由2号废水池经废 水增压泵首先进入均质 调节 池 ， 调 节 时 问 1 0 h ； 然 后 进 入 预沉 池 ， 流量 1 5 m。 ／h ，在预沉池前加人助凝 剂 ， 助凝 剂配成 1 ％ 浓度 ， 流量设定为 2 5 L ／ h ， 在预沉池 中可 以去除大 部分的悬浮物质． 在预沉池出水处加 人盐酸调节 p H值 ， 盐 酸浓 度配成 3 ％， 调节计量泵流量 ， 使废水 p H2～ 3 ； 废 水进人还原槽 ， 在还原槽中加人硫酸亚铁 ， 硫酸亚铁 浓度配成 2 0 ％ ， 加入浓度设定 为 6 0 0 L ／ h ， 让废水中 的钒及铬发生还原反应 ， 将 5价钒还原成 4价钒 ， 6 价钒还原成 3价铬 ， 在管道混合器加入石灰乳 和聚 合氯化铝 ， 石灰乳浓度配成 2 0 ％ ， 加入流量设为 8 0 0 L ／ h ， 聚合氯化铝浓度配成 5 ％ ， 加入流量设为 2 8 L ／ h ， 与废水在管道混合器 中充分混合 p H 8～ 9 ； 进 人混凝反应器形成氢氧化铬 、 钒铁钙络合物沉淀矾 花 ； 经过气浮池进行泥水分离 ； 除去大部分钒和铬． 之后， 废水进人管道混合器， 在管道混合器中加 入石灰乳 浓度 2 0 ％ ， 流量 1 5 L ／ h 和聚合氯化 铝 浓度 5 ％ ， 流量 2 0 L ／ h 混合 ， 调节 p H值为 1 0 ； 进入 混凝反应器形成矾花 p H1 0 ； 经气浮池进行泥水 分离 ； 经过过滤器去除细小悬 浮物 ； 除去 大部分铅 ； ． 一 ～ 一 ～ ～ 一 一 94 电 力 科 学 与 技 术 学 报 2 0 0 8年 9月 再经提升进入压力过滤器 ， 进一步去除悬浮物． ． 再经过换热器与脱 氨后 的净化水换热 ， 温度至 8 O℃左右 ， 再进入脱 氨塔进行脱氨处理 ； 脱氨塔底 部采用蒸气加热 ， 由阀门调节蒸气的流量 ， 调节的开 启度与塔底 的在线温度仪表联锁 ， 使塔底的温度控 制在 1 0 2 c C 左 右， 脱氨处理后的净化水与脱氨前 的 废水换热 ， 温度至 5 0 q c 左右 ， 再进入臭氧氧化塔加 入臭氧进行氧化处理． 最后 ， 废水进人生物活性炭塔进一步降解氨氮 、 C O D、 B O D等 ， 再到出水调节池 ， 调节 p H值至 6～ 9 ， 经过处理后的废水存放于 中和槽 ， 经取样化验结果 如表 5 ， 处理后 出水水质 排放标准执行广东省地方 标准 水污染物排放 限值 D B 4 4 ／ 2 62 0 0 1 二级 标准和国家 污水综合排放 G B 8 9 7 81 9 9 6 二级 标准 中严者 ， 各个控制指标如表 5 ． 表 5 含钒废水排放标 准及 处理后 的水质 T a b l e 5 Di s c h a r g e s t a n d a r d a n d t r e a t e d w a t e r q u a l i t y o f v a na di um c o n t a i n i n g wa s t e wa t e r 2 ． 2运行中出现的缺陷 通过试运行 ， 系统虽能有效地去除钒及氨氮等 废水中的污染物 ， 但也存在着不少 的缺陷以致造成 整个系统的处理能力和效果下 降， 比较 明显的缺陷 如下． 1 盐酸的加药点放在预沉池 入水 口， 由于预 沉池的容积为4 0 m。 ， 容积较大， 对还原池的进水 p H 值及时调整到 2～ 3不利， 影响对钒元素的还原效 果 ； 2 氢氧化钠 的加药管道较 长， 较高浓度时容 易引起结晶而堵塞管道 ； 3 由于废水 中的钒元 素含量很高 ， 而 目前所 采用的硫酸亚铁纯度低 ， 加入量大， 造成经混凝后水 中悬浮物含量过高， 达到 3 0 0 0 g ／ L ， 而两级气浮池 的除渣能力很低 ， 造成悬浮物须在沉淀池中沉淀一 个夜晚才能得到 8 m 左右的澄净水输送到下一级 进行处理， 大大降低了处理能力； 4 通过模拟试验 ， 发现加入 絮凝 剂聚合 铝后 形成的絮体不致密， 沉降效果不佳， 反而加人助凝剂 聚丙烯酰胺的聚凝效果好 ， 但混凝 池没有加助凝剂 的管道 ； 5 石灰乳的投加装置设计不合理， 很难配出 所需浓度的石灰乳 ， 链式提升机很容易造成石灰撒 落 ， 大块石灰在螺旋式喂料机上容堵塞 ， 石灰溶解箱 只有一侧有搅拌器， 难以保证搅拌均匀； 6 整套 系统前后各级 的出力不协调 ， 有前级 出力大则后级出现溢流 、 前级 出力小则出现供应不 上 的情况． 2 ． 3解决措施 1 将盐酸的加药点放在预沉池出水 口， 这样 更加有利于调节还原池的 p H值 ， 以保还原效果好． 2 氢氧化钠及石灰乳加药管道容易 由于结 晶 或沉淀堵塞 ， 建议加反冲洗管道． 3 对于悬浮物含量过高而造成处理能力降低 的问题， 除了通过稀释废水， 采用纯度高的硫酸亚铁 外 ， 最主要的是去掉去渣能力差 的气浮池 ， 改用去渣 能力好的斜板澄净器或其它去渣能力好 的过滤器 ， 如端部带刮板的履链式滤布的过滤器． 4 对于絮凝剂聚合铝混凝效果不如聚丙烯酰 胺的问题 ， 可将聚合铝投加装置去掉 ， 改 为只投加聚 丙烯酰胺 ， 混凝池加药管道改为加聚丙烯酰胺管道． 5 简化石灰乳的投加装置 ， 只要在稀 释箱上 加一个加药漏斗装置即可 ， 将原来 占地面积大而笨 重的投加装置去掉． 6 前后级的泵必须通过仔细调节出 口开度 以 达到互相协调的目的． 3 结论 本文提出对湛江奥里电厂含钒废水处理系统的 改进措施 ， 经过反复实验取得 了较好的效果 ， 说 明作 为国内首套含钒废水处理系统 ， 在现场应用中还存 在有待改进之处． 技术改进不仅保证运行效果 ， 还提 高了经济性． 参考文献 [ 1 ]T a y l o r M J C， G r e e n B R， Wy e t h e J P ，e t a 1 ．R e c o v e r y o f v a n a d i u m f r o m w a s t e s o l i d s a n d s o l u t i o n s u s i n g a n i o n e x c h a n g e p r o c e s s [ J ] ． Aus t r a l a s i a n I n s t i t u t e o f Mi n i n g a n d Me t all u r g y P u b l i c a t io n S e r i e s ， 2 0 0 0， 5 2 2 1 - 2 2 6 ． [ 2 ]朱志平， 周艺， 张玲， 等．锅炉水化学工况分析及其 p H值计算 第 2 3卷第 3期 钏， 丁平 ， 等 火电厂含钒废水处理 系统及其 改进 95 上接 第3 3页C o n t i n u e d f r o m p a g e 3 3 [ 7 ]S u n T ， C h e n Z ， B l a a b j e r g F ． T r a n s i e n t s t a b i l i t y o f D 】 ．、 I G w i n d t u r - b i n e s a t a n e x t e rna l s h o r t c i r c u i t f a u l t[ J ] ．Wi n d E n e r g y ，2 0 0 5， 8 3 3 4 5 3 6 0 ． [ 8 ] B l a a b j e r g F ，C h e n z 。K j a e r S B ．P o w e r e l e c t r o n i c s a s i n t e r f a c e i n d i s p e r s e d p o w e r g e n e r a t i o n s y s t e m s[ J ] ． 1 E E E F r a n s a c t i o n s o n P o w e r E l e c t r o n i c s ， 2 0 0 4，1 9 2 1 1 8 4 1 1 9 4 ． [ 9 ]H a n s e n A D， S o r e n s e n P ， I o v F 。 e t a 1 ． C e n t r al i s e d p o w e r c o n t r o l o f w i n d f a r m w i t h d o u b l y f e d i n d u c t i o n g e n e r a t o rs[ J ] ． R e n e w a b l e E n - e r gy， 2 0 0 6 ，3 I 7 9 3 5 - 9 5 1 ． [ 1 O ]P e t e r s s o n A， L u n d b e r g S ， T h i ri n g e r r ．A D F I G w i n d t u r b i n e ti t l e t h r o u g h s y s t e m．I n f l u e n c e o n t h e e n e r gy p r o d u c t i o n [ J ] ． Wi n d E n - e r g y ， 2 0 0 5 ，8 3 2 5 1 - 2 6 3 ． [ 1 1 ]N i i r a n e n J ．V o l t a g e d i p r i d e t h r o u g h o f d o u b l y - f e d g e n e r a t o r e - q u i p p e d w i t h a n a c t i v e c r o w b a r [ C] ．N o r d ic Wi n d P o w e r C m ff e r - e n c e ，Go t h e n b u r g，S we d e n， 2 0 0 4． [ 1 2 ] [ 1 3 ] [ 1 4] [ 1 5 ] [ 1 6 ] Ha n s e n A D，Mi c h alk e G ，S o r e n s e n P，e t a 1 ． Co o r d i n a t e d v o l t a g e c o n t r o l o f DF 1 G wi n d t u r b i n e s i n u n i n t e r r u p t e d o p e r a t i o n d u r - i n g d f a u l t s [ J ] ． Wi n d E n e r gy， 2 0 0 6 ， 1 0 1 5 1 - 6 8 ． Mo r r e n J ，d e H a a n S W H．R i d e t h r o u g h o f w i n d t u r b i n e s w i t h d o u b l y f e d i n d u c t i o n g e n e r a t o r d u ri n g a v o l t a g e d i p [ J ] ． I E E E T r a n s a c t i o n s o n E n e r g y C o n v e rsi o n ， 2 0 0 5， 2 0 2 4 3 5 _ 4 4 1 ． Ak h ma to v V．An a l y s i s o f d y n a mi c b e h a v i o r o f e l e c t r i c p o we r s y s t e rn s w i t h l a r g e a m o u p ． t o f w i n d p o w e r [ D ] ．L y n g b y T e c h n i c al U n i v e rsi t y o f D e n ma r k，2 0 0 3． Bo u s s e a u P，F e s q u e t F，B e l h o mme R ，e t a 1 ． S o l u t i o n s f o r t h e d i n t e g r a t i o n o f w i n d f a rms a s u r v e y [ J ] ．Wi n d E n e r gy， 2 0 0 5 ， 9 1 - 2 1 3 - 2 5 ． C h e n Z ，B l a a b j e r g F， H u Y ．V o l t a g e F e e o v e l ff o f d y n a m i c s l i p c o n t rol wi n d t u r b i n e s wi t h a S T ATCOM『C 1 ．I n t e ma t i o n a l P o we r E． 1 e e t ron i e s Co n f e r e n c e，Ni i g a t a， J a p a n， 2 0 0 5．