火力發(fā)電廠鍋爐酸洗廢水的處理研究
火力發(fā)電廠化學(xué)清洗廢液是新建鍋爐清洗和運(yùn)行鍋爐周期清洗時(shí)排放的酸洗廢液，具有排放時(shí)間短、排放量大和廢液中污染物濃度高的特點(diǎn)。檸檬酸（C6H7O8）是一種低分子有機(jī)酸，用它作為化學(xué)清洗劑清洗鍋爐，清洗廢水中CODCr可達(dá)30000mg/L左右。近年來(lái)對(duì)于檸檬酸酸洗廢水的處理已經(jīng)產(chǎn)生了許多較為成熟的化學(xué)處理法和生物處理方法，其中化學(xué)法包括鍋爐焚燒法、粉煤灰吸附法、中和沉淀處理法、次氯酸鈉氧化法和曝氣氧化法等，生物法包括固定床連續(xù)流反應(yīng)器厭氧生物處理法、活性污泥法、厭氧消化法等。
垃圾填埋場(chǎng)封場(chǎng)數(shù)年后，垃圾中易降解物質(zhì)完全或接近完全降解，垃圾填埋場(chǎng)表面沉降量非常小，垃圾自然產(chǎn)生滲濾液和氣體產(chǎn)生量很少或不產(chǎn)生，垃圾填埋場(chǎng)達(dá)到穩(wěn)定化狀態(tài)即無(wú)害化狀態(tài)，此時(shí)的垃圾稱為礦化垃圾[7]。礦化垃圾容重較小,孔隙率大,有機(jī)質(zhì)含量高,陽(yáng)離子交換容量CEC與吸附和交換能力強(qiáng),含有種類繁多、生存和降解能力很強(qiáng)的微生物,是一種性能非常優(yōu)越的生物介質(zhì),可用來(lái)處理廢水。
本試驗(yàn)采用化學(xué)法與生物法聯(lián)合對(duì)檸檬酸酸洗廢水進(jìn)行處理。投加生石灰進(jìn)行前處理，應(yīng)用礦化垃圾反應(yīng)床進(jìn)行后處理。
1試驗(yàn)部分
1.1試驗(yàn)裝置
前處理試驗(yàn)裝置為電磁攪拌器、曝氣器。后處理試驗(yàn)裝置由進(jìn)水裝置、布水器、反應(yīng)床體、多孔隔板、廢水桶、蠕動(dòng)泵幾部分組成。
礦化垃圾反應(yīng)床直徑25cm，分為三級(jí)，有效高度210cm。礦化垃圾挖出后經(jīng)篩分，剔除其中顆粒較大的石子、碎玻璃、未完全降解的橡膠塑料以及木棒紙類等雜物后，作為反應(yīng)床的生物填料，填料粒徑不超過(guò)5mm，重量約100kg。填料底部孔板上裝填粒徑大約20mm的碎砂石，起到撐托填料及隔離填料、澄清出水及充氧的作用。裝置在級(jí)間設(shè)有專用取樣口，并配有專用取樣器。
1.2試驗(yàn)用水
本試驗(yàn)所用檸檬酸酸洗廢水為金山石化自備電廠鍋爐清洗廢水，CODCr平均為30000mg/L，氨氮平均為180mg/L，BOD5平均為14500mg/L。
1.3試驗(yàn)方法
前處理階段：
將500mL檸檬酸廢水置于1L大燒杯中。添加濃度為160g/L的生石灰溶液進(jìn)行反應(yīng)（此濃度下生石灰溶解較為完全），利用電磁攪拌器充分?jǐn)嚢，同時(shí)曝氣，測(cè)定反應(yīng)后廢水CODCr值。
后處理階段：
(1)填料中生物馴化過(guò)程的進(jìn)水采用經(jīng)生石灰前處理后的檸檬酸酸洗廢水同生活污水（采自河間路污水處理廠初沉池出水，該污水的各項(xiàng)指標(biāo)見(jiàn)表1）的混合廢水，檸檬酸酸洗廢水所占比例逐漸加大，馴化期間以CODCr作為馴化效果的指標(biāo)，馴化階段共持續(xù)16d。馴化期進(jìn)水流量取1L/h，進(jìn)水濕干比取1:3，即進(jìn)水1h后落干3h每個(gè)周期為4h。
表1河間污水處理廠初沉池出水水質(zhì)
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(2)反應(yīng)床進(jìn)入穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)，測(cè)定室內(nèi)溫度、反應(yīng)床級(jí)數(shù)對(duì)廢水CODCr去除率的影響。
我國(guó)目前的工業(yè)廢液排放標(biāo)準(zhǔn)以CODCr指標(biāo)作為排放標(biāo)準(zhǔn)。因此，本次試驗(yàn)研究以CODCr作為確定最佳處理?xiàng)l件的標(biāo)準(zhǔn)。
2試驗(yàn)結(jié)果與討論
2.1生石灰投加量對(duì)CODCr去除率影響。
取六份500mL檸檬酸廢水置于1L大燒杯中，分別加入生石灰溶液，曝氣、攪拌2h結(jié)束后投加量為80mL、100mL、120mL的三個(gè)燒杯在1～2min內(nèi)即可有明顯分層，隨時(shí)間的增長(zhǎng)底部沉淀物逐漸濃縮；而投加量較大的幾個(gè)燒杯分層較慢，投加量為180mL的燒杯內(nèi)在靜置12h后仍無(wú)明顯分層。
隨著生石灰投加量的增大CODCr去除率逐漸增大，但生石灰投加量增大至120mL后，CODCr去除率增大趨于平緩，不再有明顯提高。檸檬酸廢水中CODCr很高的原因是含有大量的檸檬酸，生石灰溶于廢水中產(chǎn)生的Ca2+與廢水中游離檸檬酸根離子有特殊親和力，會(huì)產(chǎn)生檸檬酸鈣。
生石灰投加量小時(shí)，Ca2+不足于結(jié)合所有的檸檬酸根離子，隨著生石灰投加量的增加，檸檬酸根離子逐漸減少至幾乎全部被去除，溶液中過(guò)剩的Ca2+對(duì)檸檬酸根離子去除影響不明顯，從而CODCr去除率呈現(xiàn)隨著生石灰投加量的增大先增大后平緩趨勢(shì)。
2.2攪拌時(shí)間對(duì)CODCr去除率的影響。
取500mL檸檬酸酸洗廢水4份，分別投加120mL生石灰溶液后，廢水?dāng)嚢钑r(shí)間與CODCr去除率的關(guān)系：攪拌0.5h后隨著時(shí)間的增長(zhǎng)，廢水CODCr去除率沒(méi)有明顯的提高，甚至還會(huì)有所下降，這是因?yàn)橛捎诰W(wǎng)捕和卷掃的作用，廢水中形成了較多的絮體，絮體對(duì)于廢水中的有機(jī)物有吸附作用，如果攪拌時(shí)間太長(zhǎng)，則會(huì)打碎較大的絮體而降低了吸附效用，CODCr去除率降低？梢哉J(rèn)為0.5h是燒杯試驗(yàn)的最佳攪拌時(shí)間。
2.3溫度對(duì)對(duì)廢水CODCr的去除效果
室內(nèi)平均溫度為13℃時(shí)，經(jīng)過(guò)八天低溫條件下的運(yùn)行，出水顏色明顯加深為淺黃色。
溫度降低后，礦化垃圾反應(yīng)床出水CODCr迅速降低，在4～5d后又進(jìn)入穩(wěn)態(tài)運(yùn)行狀態(tài)，此時(shí)出水CODCr不再有大的變化。這是由于溫度的降低導(dǎo)致礦化垃圾反應(yīng)床內(nèi)微生物活性大大降低，對(duì)于有機(jī)質(zhì)的需求量減少，從而使CODCr去除率明顯降低。但微生物逐漸適應(yīng)較低的溫度后，仍可以達(dá)到穩(wěn)態(tài)運(yùn)行狀態(tài)。在13℃溫度條件下運(yùn)行時(shí)礦化垃圾反應(yīng)床對(duì)CODCr的去除率平均比30℃條件下低14%，說(shuō)明溫度對(duì)于礦化垃圾反應(yīng)床的處理效果影響較大。
2.4反應(yīng)床級(jí)數(shù)對(duì)廢水CODCr的去除效果
在30℃和13℃時(shí)、穩(wěn)態(tài)運(yùn)行條件下各級(jí)出水CODCr情況如表2所示。
表2在30℃和13℃時(shí)各級(jí)出水CODCr(mg/L)表
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在30℃條件下，反應(yīng)床達(dá)到穩(wěn)態(tài)運(yùn)行狀態(tài)后，二級(jí)出水CODCr為154mg/L，難以達(dá)到排放要求，所以認(rèn)為本反應(yīng)床在處理檸檬酸酸洗廢水時(shí)，長(zhǎng)度不可再減小，否則難以達(dá)到廢水處理要求。在13℃條件下，一級(jí)反應(yīng)床對(duì)廢水CODCr的去除效果較差，這是由于溫度較低而導(dǎo)致微生物活性較低，當(dāng)CODCr負(fù)荷太大時(shí)，不利于微生物對(duì)CODCr的去除，因此實(shí)際工程中在溫度較低的情況下應(yīng)適當(dāng)降低CODCr負(fù)荷。
2.5生石灰-礦化垃圾反應(yīng)床聯(lián)合工藝對(duì)檸檬酸酸洗廢水的處理效果
在每500mL酸洗廢水投加120mL濃度為160g/L的生石灰溶液、攪拌0.5h、室內(nèi)溫度為30℃、反應(yīng)床級(jí)數(shù)為3級(jí)的條件下，聯(lián)合工藝對(duì)酸洗廢水的處理效果見(jiàn)表3。
表3生石灰-礦化垃圾反應(yīng)床對(duì)酸洗廢水的處理效果
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3結(jié)論
(1)前處理過(guò)程用500mL檸檬酸廢水進(jìn)行燒杯試驗(yàn),生石灰采用濕式投加法，溶液濃度為160g/L，投加量為120mL，攪拌0.5h可以達(dá)到最佳CODCr去除率。
(2)溫度對(duì)礦化垃圾反應(yīng)床處理效果影響明顯，平均氣溫從30℃降至13℃后，礦化垃圾反應(yīng)床對(duì)CODCr的去除率平均降低14%。
(3)通過(guò)分級(jí)試驗(yàn)，各級(jí)對(duì)廢水的處理效果無(wú)明顯差別，且反應(yīng)器高度不可再變小，否則難以達(dá)到處理效果，本實(shí)驗(yàn)反應(yīng)床級(jí)數(shù)為3級(jí)。
(4)在最佳試驗(yàn)條件下，采用生石灰-礦化垃圾反應(yīng)床聯(lián)合工藝對(duì)檸檬酸酸洗廢水進(jìn)行處理，CODCr、BOD5、NH3-N分別從30000mg/L、14500mg/L、180mg/L降至40mg/L、20mg/L、35mg/L，總?cè)コ士蛇_(dá)到99.9%、99.9%、80.6%。
(5)礦化垃圾反應(yīng)床裝置采用的填料為礦化垃圾，體現(xiàn)了“以廢治廢”的思想。因此對(duì)該處理工藝進(jìn)行進(jìn)一步研究后，可推廣應(yīng)用于火力發(fā)電廠酸洗廢水的處理。
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