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火電廠工業(yè)廢水氨氮無害化處置技術(shù)

  引言目前各發(fā)電廠幾乎都通過往給水加氨來調(diào)節(jié)水質(zhì)pH,抑制腐蝕,而電廠精處理系統(tǒng)陽樹脂將凝結(jié)水系統(tǒng)中的氨離子吸附,精處理樹脂再生時(shí),大量氨離子被置換下來,再生廢水中氨氮含量高,另外電廠鍋爐保養(yǎng)及脫硝氨區(qū)也會產(chǎn)生一部分含氨氮廢水。上述廢水中氨氮含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過«污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)»(GB8978-1996)中規(guī)定15μL/L排放限值,而含氨氮廢水排放至自然界水體,會造成水體富營養(yǎng)化。因此,需要對電廠工業(yè)廢水中的氨氮進(jìn)行處理。本文以金灣電廠2×600MW環(huán)化系統(tǒng)為研究對象,對比分析主要工業(yè)廢水氨氮去除技術(shù),介紹了一種利用火電廠現(xiàn)有設(shè)備實(shí)現(xiàn)火電廠工業(yè)廢水氨氮無害化處理技術(shù),該方法無需進(jìn)行技術(shù)改造,具有較大推廣意義。

  一、廢水氨氮去除方法

  1.1 折點(diǎn)氯化法

  將氯氣或次氯酸鈉通入廢水中使廢水中的NH3-N氧化成N2的化學(xué)脫氮工藝。折點(diǎn)氯化法運(yùn)行費(fèi)用高,副產(chǎn)物氯胺和氯化有機(jī)物會造成二次污染,適用于處理低濃度氨氮廢水。

  1.2 吸附法

  吸附法是利用具有較大比表面積的多孔材料作為吸附劑,將廢水中的各種有機(jī)物和離子吸附在吸附劑的表面,從而進(jìn)行廢水處理的方法。與吸附法相近的有離子交換法。該法適用于中低濃度氨氮廢水(<500mg/L),其再生液仍然含有較高濃度氨氮,并未從根本上解決廢水氨氮問題。

  1.3 生物法

  傳統(tǒng)的生物脫氮工藝通常把硝化反應(yīng)和反硝化反應(yīng)分開獨(dú)立進(jìn)行,目前應(yīng)用最為廣泛。該法在低濃度氨氮廢水的處理方面有較好的應(yīng)用,氨氮去除率可達(dá)70%以上。缺點(diǎn)是運(yùn)行操作復(fù)雜,周期長,易受溫度、pH、有毒有害物質(zhì)等影響。同時(shí),由于微生物的氨氮承受能力有限,過高的氨氮濃度會抑制微生物活性,制約了其對高濃度廢水的處理效果。為了克服傳統(tǒng)的生物脫氮工藝的缺點(diǎn),新型高效的生物脫氮工藝逐漸被開發(fā)應(yīng)用。

  1.4 吹脫法

  空氣吹脫法的基本原理是亨利定律,利用氣液相平衡的關(guān)系來進(jìn)行氮分離,是一個(gè)傳質(zhì)過程。該法工藝簡單,效果穩(wěn)定,適用性強(qiáng),投資較低,高濃度氨氮廢水處理效果不錯(cuò),但能耗大,吹脫出來的氨氣若不妥善處理極易造成二次污染。

  綜上所述,目前去除廢水中氨的方法各有優(yōu)缺點(diǎn)。其中吹脫法只是氨的一種轉(zhuǎn)移,即從一相轉(zhuǎn)入另一相中,并沒有消除水中氨,反而有可能給另一相帶來不同程度的污染,產(chǎn)生二次污染。而且不論哪一種處理方式,都需要上一套新設(shè)備,存在投資大且周期長,控制繁瑣等一系列弊端,而目前電廠氨氮廢水具有濃度變化大,來水量不穩(wěn)定、含鹽量高等特點(diǎn),上述處理方法均無法滿足電廠廢水氨氮處理要求,需要多種方法綜合處理。

  二、廢水氨氮去除試驗(yàn)

  2.1 試驗(yàn)原理

  氨氮是指水中氨離子與游離氨形式存在的氮,不同廢水中的氨氮有不同的處理方法?;痣姀S精處理再生氨氮廢水具有含鹽量高、氨氮含量高、pH低等特性,化學(xué)人員經(jīng)過對各主流氨氮方法進(jìn)行篩選,最終利用吹脫法作為研究對象。

  如式(1),廢水中的氨氮以銨離子和游離氨的形式保持平衡狀態(tài),是一種動態(tài)的可逆反應(yīng)。當(dāng)水中氫氧根含量增加的時(shí)候,銨離子會不斷向游離氨的形式轉(zhuǎn)變,如式(2)。當(dāng)溫度升高時(shí),氨水極不穩(wěn)定,其中的氨就會呈氣態(tài)逃逸出來,如式(3),依據(jù)亨利定律,若降低廢水表面氨氣分壓,可加速式(1)向右側(cè)轉(zhuǎn)變。因此廢水中pH、溫度、吹脫氣液比是影響氨氮吹脫效率的最主要的三大要素。

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  2.2 試驗(yàn)過程

  為驗(yàn)證上述結(jié)論,進(jìn)行了兩組試驗(yàn),第一組試驗(yàn)取精處理再生廢水水樣10份,調(diào)pH值從8.5至13(即每份水樣pH增加0.5),在同樣溫度下攪拌5min后測氨氮值;第二組試驗(yàn),把同樣pH的精處理再生廢水,加熱至不同溫度,攪拌5min后測氨氮值。試驗(yàn)結(jié)果與楊世東等人結(jié)果一致,即pH越高氨氮含量越低。而在同樣pH的廢水中,廢水氨氮的去除率主要取決于溫度,提高溫度有助于脫氨效率的增加。

  三、工程應(yīng)用

  3.1 系統(tǒng)簡介

  3.1.1 凝結(jié)水精處理系統(tǒng)

  金灣電廠2×600MW機(jī)組為上海電氣電站集團(tuán)典型超臨界機(jī)組,給水采用AVT(O)工況處理,設(shè)置凝結(jié)水、給水和閉冷水3個(gè)加氨點(diǎn),控制給水pH為9.2~9.6。精處理系統(tǒng)采用中壓凝結(jié)水精處理系統(tǒng),每臺機(jī)設(shè)置兩用一備三個(gè)混床,周期制水量約13萬t/床,體外再生。陽樹脂再生采用5%濃度鹽酸,再生完成每次約產(chǎn)生80t氨氮廢水,氨氮濃度約1500μL/L。

  3.1.2 灰渣水處理系統(tǒng)

  金灣電廠灰渣水系統(tǒng)清水池內(nèi)的干凈工藝水,由高低壓沖洗水泵往石子煤斗沖洗及撈渣機(jī)刮板沖洗與水封槽補(bǔ)水,最終匯總在撈渣機(jī)內(nèi),經(jīng)渣漿泵打往灰渣水處理系統(tǒng)(含沉砂池、反應(yīng)池、斜管沉淀池、濾池、回收池),經(jīng)混凝澄清過濾后又回到清水池循環(huán)利用。

  3.1.3 鍋爐底渣系統(tǒng)

  金灣電廠鍋爐為上海鍋爐廠有限公司生產(chǎn)的SG-1913/25.4-M960型超臨界參數(shù)變壓螺旋管圈直流鍋爐,采用SCR脫硝工藝,其底渣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示,灰渣水處理系統(tǒng)的干凈水補(bǔ)充至水封槽,由水封槽溢流回?fù)圃鼨C(jī)內(nèi)。

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  由于日常運(yùn)行時(shí)爐膛內(nèi)部負(fù)壓維持在100Pa左右,受不斷融入燃燒后的高溫煤渣影響,灰渣水系統(tǒng)pH在12左右,滿足高pH、高溫度、負(fù)壓抽吸幾大要素,等同于一個(gè)氨氮吹脫塔模型。

  3.2 應(yīng)用情況

  精處理再生氨氮廢水排入灰渣水系統(tǒng)處理后,運(yùn)行一個(gè)月期間,測試灰渣水系統(tǒng)氨氮含量和pH值指標(biāo),結(jié)果如圖2所示。因水量相對灰渣水系統(tǒng)來說不大,因此灰渣水系統(tǒng)pH變化不大,2臺機(jī)組正常運(yùn)行時(shí),峰谷時(shí)為排入氨氮廢水,約經(jīng)過4d灰渣水系統(tǒng)循環(huán)處理后,灰渣水系統(tǒng)內(nèi)水質(zhì)氨氮檢測值可低于«污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)»(GB8978-1996)中氨氮15μL/L排放限值,實(shí)現(xiàn)氨氮無害化排放。本技術(shù)自2017年6月應(yīng)用于金灣公司2臺超臨界燃煤機(jī)組,氨氮去除效果良好。

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  四、結(jié)語

  本技術(shù)將氨氮廢水堿化,加熱揮發(fā)出氨氣,充分利用電廠現(xiàn)有系統(tǒng)設(shè)備,幾乎無投資成本及控制要求,不產(chǎn)生二次污染,無需額外添加藥劑,實(shí)現(xiàn)對不同濃度的氨氮廢水進(jìn)行無害化處理的同時(shí),還提高了灰渣水系統(tǒng)水質(zhì),減少管道及泵結(jié)垢,特別適用于水力沖渣的燃煤發(fā)電廠含氨氮廢水處理,尤其是爐內(nèi)加氨調(diào)節(jié)、凝結(jié)水采用高速混床處理、SCR脫硝的發(fā)電廠,極具推廣價(jià)值。( >

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