工业锅炉除尘脱硫废水回用技术及设备的开发.pdf

工业锅炉除尘脱硫废水回用技术及设备的开发 ＊ 南国英 代学民 杨国丽 贾跃然 河北建筑工程学院城市建设系, 河北 张家口 075024 摘要 针对工业锅炉除尘脱硫废水设计一套工业化的处理设备, 并对其实际的处理性能进行考察和评价 。该设备由网 格絮凝复合流沉淀浅滤层过滤三个单元组成, 设备构造合理, 系统性能协调。 设备正常运行时处理出水浑浊度平 均值10 度, 最大值15 度, 出水浑浊度波动系数为 1. 8, 浑浊度极差 10. 5 度, 水质稳定, 满足回用水质要求。 关键词 工业锅炉除尘脱硫废水; 回用; 技术; 设备 THE RESEARCH ON REUSEOF DEDUSTED AND DESULFURIZED WASTEWATER FROM INDUSTRIAL BOILERS AND EQUIPMENTS DEVELOPMENT Nan Guoying Dai Xuemin Yang Guoli Jia Yueran Department of Urban Construction, Hebei Institute of Architectural Engineering, Zhangjiakou 075024, China Abstract It is designed a set of industrializedprocessing equipments for dedusted and desulfurized wastewater from industrial boilers, whose actual perance is uated.The equipments are composed of mesh flocculation, composite flow precipitation and filter layer units. The structure of equipments is reasonable, the function of system is coordinated. The average value of turbidity is less than 10when equipments circulated normally, the biggest value is under 15, the coefficient of turbidity is 1. 8, the range of turbidity is 10. 5, water quality is stable, which meets the requirements of recycled water. Keywordsdedusted and desulfurized wastewater from industrial boiler;reuse; technique; equipments ＊2007 年河北省科学技术研究与发展指导项目 072156178 。 0 引言 工业锅炉大量排放的烟尘、 SO2和 NOx等是我国 大气污染物的主要来源之一。为控制其对大气的污 染,需对排放大气的烟气进行脱硫除尘处理。目前较 为成熟的工业锅炉脱硫除尘技术是采用湿式脱硫除 尘器 。湿式脱硫除尘器工作时需耗用大量的清水 ,在 完成脱硫除尘操作后相应排出废水 。因此,研究开发 稳定有效的处理技术 ,使排出的废水经过适当处理后 重新回用, 不仅是脱硫除尘器经济稳定运行 ,以控制 工业锅炉烟气对大气污染的前提条件, 而且对节约水 资源 ,控制水污染具有重要意义。 我国工业锅炉数量多 、 吨位小 、 分布广。据统计, 1995 年我国 共有工业锅炉 50 万台 , 其中单台容 量≤ 4 t h的占 82。总生产能力为 126 万 t h, 平均 单台容量只有2. 5 t h。 我国工业锅炉的燃料以燃煤为主 。全国现有燃 煤工业锅炉年耗用煤炭 4 亿 t , 约占原煤产量的 1 3。 [ 1] 我国目前烟尘年排放量2 800万 t , 其中燃煤排 放2 200万 t 。二氧化硫年排放量约为2 000万 t , 其中 燃煤SO2排放量占 SO2排放总量的 90以上。电厂 锅炉 SO2排放量约占全国 SO2排放量的 38。燃煤 工业锅炉排放 SO2约 640 万 t , 约占全国 SO2排放量 的32。 [ 2] 由此可见 ,控制燃煤工业锅炉污染物排放 对改善我国大气质量具有重要作用 。 湿式高效脱硫除尘器采用直流供水方式不仅加 剧我国水资源的紧张形势, 增加了运行成本 ,而且对 环境造成二次污染, 特别是对受纳水体水质的污染最 为突出。因此, 该类废水回用技术的优劣成为脱硫除 尘设备正常运行的重要前提和保障 。研究开发高效 稳定的工业锅炉湿式一体化脱硫除尘器废水回用处 理设备对节约水资源、防止水污染、保证湿式脱硫除 尘器长期稳定运行具有重要的理论价值和现实意义。 1 试验的工艺系统 工业规模试验在张家口医学院第一附属医院进 72 环 境 工 程 2009年 4 月第27 卷第2 期 行,锅炉房为制剂车间供应蒸汽用锅炉房 ,目前增设 10 t h锅炉一台, 配套张家口通用机械厂生产的ZL1 型一体化湿式脱硫除尘器一台 。配合该除尘设备 ,本 研究开发的设备用于该除尘设备废水的回用处理。 具体处理工艺流程如图 1所示。 图 1 废水处理工艺流程 水力絮凝工艺依靠水流流过阻流设施的水流阻 力对水流产生扰动, 以提供颗粒碰撞絮凝所需要的能 量,在运行过程中一般不需要人为调节。所以 ,水力 絮凝工艺的主要优点是絮凝效果稳定, 管理方便。为 提高絮凝效果, 减小设备规模, 本设计絮凝操作选用 改造型的网格絮凝工艺。 复合流沉淀工艺是经絮凝处理的水流首先流入 复合流斜板沉淀器同向流沉淀区。在同向流沉淀区, 水流在斜板间沿斜下方流动, 水中悬浮颗粒在重力作 用下脱离水流流线, 向斜板沉淀。沉淀在斜板上的污 泥在重力和水流推动力作用下 ,和水流同向向斜下方 滑动。在斜板的末端, 污泥滑向泥斗, 水流翻转进入 异向流沉淀区。水流在异向流沉淀区沿斜板间上升, 水中悬浮颗粒进一步沉淀 。沉淀到斜板上的污泥在 重力的作用下沿斜板逆水流流动方向下滑到泥斗。 水流在由同向流沉淀区向异向流沉淀区翻转的过程 中,冲击异向流斜板上滑下的污泥, 使之在异向流斜 板区的下端形成一泥水混合段 。在此泥水混合段 ,卷 带的较大颗粒的污泥和同向流沉淀区残留的小颗粒 悬浮物发生接触絮凝 ,促进了细小悬浮颗粒的沉淀处 理效果。 在斜板下方存在一空间, 为充分利用设备空间, 提高处理的稳定性, 在此设计一保护性低滤层过滤 区。最终确定的处理工艺为 网格絮凝 复合流沉 淀低滤层过滤 。 2 主要试验设备 层燃锅炉烟气产生量以3 230 m 3 ht 250 ℃ 计,除尘器液气比取1. 0 L m 3 , 据此算得废水产生量 为16. 8 m 3 h 。 废水处理能力确定为16. 8 m3 h 。 1 网格絮凝处理单元操作。网格絮凝单元的絮 凝时间为10 min。 絮凝区分为4 个部分,前 3 个部分絮 凝时间为5 min, 为 3 个尺寸为0. 46 m 0. 46 m 2. 2 m的竖流式絮凝段 , 后一 部分为 1 个尺寸为 1. 38 m 0. 46 m 2. 2 m的絮凝段,絮凝时间为5 min。 絮凝时间总计10 min。 2 复合流斜板沉淀器。复合流斜板沉淀器设计 净表面负荷为3 mm s, 表面积为 1. 9 m1. 38 m 。 3浅 滤 层 过滤 。 浅 滤 层 过 滤设 计 滤 速 为 13. 3 m h,过滤面积为 0. 9 m 1. 38 m 。 滤料选用大粒 度筛分河砂 。 处理设备的工艺原理及主导尺寸见图 2。 3 处理性能试验 3. 1 试验方法 采用上述的处理系统 , 投药采用 FeCl3和 NaOH 联合投加方式 。在水泵的吸水口处投加 FeCl3, 投药 量为10 mg L ; 在计量设备的前段管道上投加 NaOH, 投药量为 20～ 40 mg L 。 3. 2 试验结果 试验在设备运行稳定后进行, 处理效果如图 3 所示 。 73 环 境 工 程 2009年 4 月第27 卷第2 期 图 2 废水处理设备工艺示意 图 3 废水处理设备运行曲线 将试验数据进行统计计算 ,得到表 1。 表 1 工业试验运行结果统计分析 出水水质平均最大值最小值Kmax Cmax 浑浊度 度8 . 214. 54. 01. 810. 5 pH 值8 . 18. 97. 0 注 Kmax 波动系数; ΔCmax 浑浊度极差。 由图 3 和表 1 可见 ,处理出水浑浊度平均值 10 度,最大值 15 度,出水水质稳定。 4 结论 1 一体化废水处理设备包括网格絮凝 复合流 沉淀 浅滤层过滤 3个操作单元 。絮凝分 4个阶段, 前3 个阶段絮凝时间相同 ,共计5 min,第 4 阶段絮凝 时间为5 min, 总计10 min。 复合流斜板沉淀器设计净 表面负荷为3 mm s,浅滤层过滤设计滤速为13. 3 m h 。 2 投药采用 FeCl3和NaOH 联合投加方式 。在水 泵的吸水口处投加 FeCl3, 投药量为10 mg L ; 在计量 设备 的前 段管 道上 投加 NaOH, 投 药量 为 20 ～ 40 mg L。 3 设备稳定运行时处理出水浑浊度平均值 10 度,最大值 15度 ,出水浑浊度波动系数为 1. 8,浑浊 度极差10. 5 度,出水水质稳定。 参考文献 [ 1] 郝吉名, 王书肖, 陆永琪. 燃煤二氧化硫污染控制技术手册 [ M] . 北京 化学工业出版社,2001. [ 2] 熊振湖, 费学宁, 池勇志, 等. 大气污染防治技术及工程应用 [ M] . 北京 机械工业出版社,2003. 作者通信处 南国英 075024 河北张家口 河北建筑工程学院城 市建设系 E -mail dh416126. com 2008- 07-10 收稿 上接第 71页 [ 9] 张国宇, 王鹏, 石岩, 等. 微波诱导Fe2O3 Al2O3催化剂催化氧化 处理水中苯酚[ J] . 催化学报,2005, 26 7 597 -601. [ 10] 高宇, 刘作华. 微波诱导铬渣催化氧化降解甲基橙溶液的研究 [ J] . 压电与声光, 2006, 28 3 328 -330. [ 11] 顾晓利, 姚春才, 罗振扬, 等. 铁酸盐 微波催化氧化处理水中苯 酚的工艺研究[ J] . 化工时刊,2007, 21 7 33 -37. [ 12] 卜龙利, 全燮, 陈硕, 等. 微波辅助催化氧化高浓度含醛废水应 用研究[ J] . 大连理工大学学报,2006, 46 1 25 -29. [ 13] 王鹏, 田艳, 张威. 微波辐射处理乳化废水的研究[ J] . 哈尔滨工 业大学学报, 2007, 39 8 1233 -1235. [ 14] 邢铁岭,Chu K H, 陈国强. 超声降解甲基橙的研究[ J] . 中国给水 排水, 2006, 22 13 102 -104. [ 15] 国伟林, 高丽, 姬广磊, 等. 甲基紫染料废水的微波诱导催化降 解[ J] . 济南大学学报 自然科学版 , 2006, 20 3 213-215. 作者通信处 张惠玲 430081 湖北武汉科技大学资源与环境工程 学院 E -mail huiling-zhang69yahoo . com. cn 2008- 04-30 收稿 74 环 境 工 程 2009年 4 月第27 卷第2 期