脱硫废水零排放预处理试验研究

　　采用石灰乳与纯碱结合的双碱法工艺对火电厂脱硫废水进行了软化实验。结果表明，石灰乳与纯碱的投加量可以通过pH进行控制。当加入石灰乳使水样pH达到12.50以上时，水样中镁离子可降低到2.6 mg/L以下;当加入纯碱使水样pH达到12.65以上时，水样中钙离子可降低到2.5 mg/L以下。该方法可有效软化脱硫废水，为后续膜处理脱硫废水、实现脱硫废水零排放奠定了基础。

　　1 引言

　　目前我国燃煤电厂烟气脱硫多采用石灰石 - 石膏湿法脱硫工艺，该工艺在脱硫过程中会产生脱硫废水。湿法脱硫废水中含有大量重金属离子、高浓度钙镁及硫酸根和氯离子，其成分复杂、含盐量高，是燃煤电厂最难处理的废水。我国现行脱硫废水处理工艺通常采用化学沉淀加絮凝的方式。虽然经该方法处理后脱硫废水可初步达到基本排放标准，但其含盐量极高，如不经深度处理长期排放会对自然水体及环境造成污染。随我国环境问题日益严峻，水资源越发紧缺。对脱硫废水进行深度处理，实现脱硫废水零排放回用已成为火电行业的重点研究课题。

　　膜技术由于其技术成熟、运行可靠、成本较低且易于实现连续化自动运行等特点已成为脱硫废水零排放领域的研究热点。

　　但用膜技术处理脱硫废水时，脱硫废水中高浓度的钙镁离子很容易造成膜污染和膜润湿，导致膜产水通量以及产水质量下降。因此在进膜组件前对废水进行软化预处理可以有效确保稳定的膜产水通量，延长膜清洗周期及膜组件寿命，进而降低整套工艺的运行维护成本。本文采用石灰乳与纯碱结合双碱法软化工艺，研究了不同实验条件对钙镁去除效果的影响，优化了操作工艺参数，为后续膜处理脱硫废水、实现脱硫废水零排放奠定了基础。

　　2 实验步骤与方法

　　实验用水取自某电厂脱硫废水三连箱工艺澄清池出水。取400 ml实验水样采用磁力搅拌。先行投加10%石灰乳，搅拌30分钟后，再投加20%的纯碱药剂，搅拌60分钟。每隔相应时间，用注射器取10 ml水样，用0.45 μm水系滤膜过滤，用滴定法分析钙镁离子含量。在取样同时，检测水样pH及电导率。

　　3 实验结果与讨论

　　表1 水样水质参数

　　3.1 实验水质分析

　　实验用水取自某电厂脱硫废水三连箱工艺澄清池出水，其水质情况见表1。从表中可以发现该水样中钙镁离子浓度很高，如果不经过软化处理直接进行膜处理，则很容易造成膜污染。

　　3.2 pH对镁离子去除效果的影响

　　实验通过添加石灰乳引入氢氧根使镁离子形成氢氧化镁沉淀从溶液中沉淀出来。pH对镁离子去除效果的影响见图1。可以发现，当pH低于11.00，只有180 mg/L镁离子被去除。当pH达11.00时，镁离子浓度可降至30 mg/L，而pH升高至12.50时，水样中仅剩余2.6 mg/L的镁离子。因此，为确保将废水中镁离子较去除，石灰乳添加应使pH达到12.50。

　　图1 Mg2+浓度随pH变化情况

　　3.3 pH对钙离子去除效果的影响

　　对钙离子的去除实验在镁离子去除实验的基础上进行。通过添加纯碱引入碳酸根使镁离子形成碳酸钙沉淀从溶液中沉淀出来。pH对钙离子去除效果的影响见图2。在加入石灰乳去除水样中镁离子后，由于石灰乳中钙离子的引入，水样的钙离子浓度升至4600 mg/L左右，pH达到12.50。加入纯碱使pH达到12.53时，钙离子可以从4600 mg/ L去除至120 mg/L。当继续添加纯碱使pH达到 12.65时，钙离子迅速下降至1.3 mg/L。因此，为确保将废水中钙离子较去除，纯碱添加应使pH不低于12.65。

　　图2 Ca2+浓度随pH变化情况

　　3.4 纯碱投加量对pH、钙离子去除影响

　　由于在实际应用中，纯碱的成本很高，且水中钙离子含量很高。因此，纯碱的用量需要进行优化。图3为纯碱投加量对钙离子去除效果的影响。可以发现，当纯碱添加量由8.7 g/L升至9.1 g/L时，水样中钙离子浓度会迅速由120 mg/L左右降低至40 mg/L。而继续提高纯碱投加浓度至9.5 g/L时，水样中钙离子浓度迅速降低至2.5 mg/L左右。

　　图3 纯碱投加量对Ca2+浓度的影响

　　通过图4纯碱投加量与水样pH关系可以发现，纯碱浓度达到9.5 g/L以上时，水样的pH一直稳定在12.65以上，而在此之下时，pH随反应进行会有明显下降。因此，为确保将废水中钙离子较去除，同时确保预处理废水经膜处理浓缩后钙离子不会大量析出而导致膜污染，纯碱添加量应达到在反应结束时水样的pH不低于12.65。

　　图4 纯碱投加量与水样pH关系

　　4 结论

　　采用石灰乳与纯碱结合的双碱法工艺可以有效软化脱硫废水。石灰乳与纯碱的投加量可以通过pH进行控制。当加入石灰乳使水样pH达到12.50以上时，水样中镁离子可降低到2.6 mg/L以下，而加入纯碱使水样完成反应后pH在12.65以上时，可以使水样中钙离子降低到2.5 mg/L以下。该方法为后续膜处理脱硫废水、实现脱硫废水零排放奠定了基础。

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