Fenton氧化和DTCR捕集处理烟气脱硫废水的研究

Fenton氧化和DTCR捕集处理烟气脱硫废水的研究

本文对某热电有限公司的石灰石-石膏湿法脱硫废水采纳Fenton

氧化、钙盐沉淀以及化学沉淀+重捕剂螯合分别去除废水中的COD、氟离子以及重金属，在试验讨论的基础上进行了工程应用。试验讨论表明，Fenton氧化中FeSO4和H2O2的最佳投加量为0.8g/L和2.5g/L，同时投加3.0mg/L的DTCR能使脱硫废水Cd和Zn浓度降低到排放标准以下。工程实施表明，处理后脱硫废水出水水质中镉、砷，COD以及氟离子均能达到纳管要求。该工艺流程简洁、效果稳定，运行成本低，是石灰石-石膏烟气脱硫废水处理的一种有效方法。

我国是能耗大国，一次能源以煤炭为主。长期来看，燃煤机组仍将是供电能源结构的主要组成部分，估计到2023年和2023年，我国火电装机容量将分别达到1000GW和1200GW。为减轻燃煤发电产生的二氧化硫气体对自然环境、工农业的危害，新建火电厂都建有燃煤烟气脱硫系统。烟气脱硫主流方法是湿法，具有技术成熟、脱硫效率高、对煤种适应性好、运行牢靠等优点，其中石灰石—石膏法是目前世界上技术最成熟、有用业绩最多、运行状况最稳定的烟气脱硫工艺。燃煤烟气石灰石-石膏法脱硫废水，其杂质主要来源于烟气、脱硫剂。

脱硫废水的水质特点主要是：

(1)废水呈弱酸性；

(2)重金属离子含量高；

(3)悬浮物浓度高，脱硫废水中的悬浮物主要是石膏颗粒、二氧化硅以及铁、铝的氢氧化物；

(4)阴离子浓度高，主要有氯离子、硫酸根、亚硫酸根、氟离子等。

若直接排入水体，会对环境造成极大损害。通过对脱硫废水的特点分析可知，需要处理的主要项目有pH值、重金属、COD，悬浮物。

本文针对某热电有限公司的石灰石-石膏法脱硫废水，采纳Fenton氧化、钙盐沉淀以及化学沉淀+重捕剂螯合分别去除废水中的COD、氟离子以及重金属，通过试验讨论确定了相关工艺参数，并将试验结果应用于实际工程，分析了实际工程的运行效果。

1试验部分

1.1脱硫废水水质及排放标准

烟气脱硫废水来自某热电有限公司的石灰石-石膏系统。废水经处理后排入设置二级污水处理厂的城镇排水系统，第一类污染物执行《污水综合排放标准》(GB8978-1996)表1标准、其次类污染物执行《污水综合排放标准》(GB8978-1996)表4中三级标准。进水指标及排放标准详见表1-1。

表1-1脱硫废水水质指标

1.2处理工艺设计

从表1-1脱硫废水水质指标可以看出，脱硫废水的主要污染因子为COD、氟离子和重金(Cd、As)。依据试验室小试并结合工程阅历，我们提出图1-1所示的处理工艺流程。即采纳Fenton氧化工艺处理去除COD、钙盐沉淀去除氟化物、化学沉淀+重捕剂螯合去除重金属，最终出水达标纳管。

图1-1废水处理工艺流程图

2结果与争论

2.1Fenton氧化去除

COD试验优化将硫废水pH值调为4.0，投加2.0g/L的H2O2，在反应时间120min条件下，FeSO4投加量与COD去除率的关系见图2-1。

图2-1FeSO4投加量与COD去除率的关系

图中可以看出，随着FeSO4投加量的增加，COD去除领先增加后削减，当FeSO4投加量为0.8g/L时，COD去除率达到最高值54.0%。因此，FeSO4的相宜投加量为0.8g/L。将硫废水pH值调为4.0，投加0.8g/L的FeSO4，在反应时间120min条件下，H2O2投加量与COD去除率的关系见图2-2。

从图中可以看出，随着H2O2投加量的增加，COD去除领先快速增加后趋于稳定，当H2O2投加量为2.5g/L时，COD去除率接近稳定，值为59.2%。因此，H2O2的相宜投加量为2.5g/L。

图2-2H2O2投加量与COD去除率的关系

2.2DTCR捕集剂去除重金属试验优化

DTCR是一种高分子重金属离子捕集沉淀剂。对于脱硫废水，DTCR投加量与水中Cd和Zn浓度的关系如图2-3所示。随着DTCR投加量的增加，废水中Cd先快速降低，再趋于稳定，而Zn含量则持续降低；当DTCR投加量为3.0mg/L时，Cd和Zn的浓度分别降低到0.013mg/L和1.5mg/L，均低于排放要求。因此，投加3.0mg/L的DTCR能使脱硫废水中初始浓度分别为0.3mg/L的Cd和3.0mg/L的Zn降低到排放标准以下。

图2-3DTCR投加量与Cd、Zn浓度的关系图

通过上述COD和重金属去除试验说明：利用

Fenton

氧化法可去除部分COD，利用化学沉淀法+重金属捕获联合处理工艺能够有效去除Cd和Zn等金属离子。因此，本试验很好的验证了图1-1提出的工艺方案是可行的。

3示范工程工艺流程与运行成本分析

3.1工艺流程

依据小试并结合工程阅历，我们提出了3-1所示的处理工艺流程。脱硫废水首先收集至集水池，在反应池内加入硫酸亚铁、双氧水和酸进行Fenton氧化，再在中和池加入石灰乳调整pH至中性并除F，最终在絮凝池加入重捕剂、助凝剂絮凝沉淀去除重金属，处理出水达标纳管。沉淀池产生的污泥机械脱水后外运处理。

图3-1实际工程脱硫废水处理流程

3.2运营结果

本工程于2023年11月调试完成，处理出水中的第一类污染物执行《污水综合排放标准》(GB8978-1996)表1标准。据表3-1，总镉和总砷在处理后降低到原水的非常之一，达到了纳管标准。处理出水中的其次类污染物执行《污水综合排放标准》(GB8978-1996)表4中三级标准。据表3-1，氟化物和COD处理后达到了纳管指标；其中120h调试期间，沉淀池出水COD全部达到纳管要求(表3-2)。

表3-1脱硫废水处理效果mg/L

图3-1工程调试数据

3.3运行成本

本工程中废水处理费用主要由电费和药剂费组成。依据测算，废水处理运行过程中，电费为0.42元/m3废水，药剂费为4.59kg/m3废水，合计5.01元/m3废水，废水处理费用处于较低水平。

4结论

石灰石-石膏法脱硫废水中主要超标因子是COD、重金属和氟离子，通过Fenton氧化、钙盐沉淀以及化学沉淀+重捕剂螯合等组合方法能有效去除上述污染因子。小试试验表明，Fenton氧化中FeSO4和H2O2的最佳投加量为0.8g/L和2.5g/L，同时投加3.0mg/L的DTCR能使脱硫