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电子絮凝工艺在含煤废水处理系统中的应用
时间:2018-10-09 10:39:48

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含煤废水处理系统是煤炭输送系统中重要的组成部分。电厂每天均会产生大量来自皮带栈桥、转运站、汽运煤道路等冲洗水及煤场区域因降雨而汇集而成为含煤废水。含煤废水具有悬浮物量大、色度高等特点,若外排将严重污染周边环境,同时会造成水和煤炭资源的浪费。

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根据《火力发电厂废水治理设计技术规程》(DL/T 5046-2006)规定:含煤废水应设置独立的收集系统并进行处理,其他生产性废(污)水不应进入;处理后的达标废水应首先考虑重复利用,可用于输煤系统冲洗、干灰场喷洒或灰渣加湿等用水;当处理后废水用作其他用途时,其水质应符合CJ/T 48以及与其用途相适应的用水水质的规定。

含煤废水处理现状及分析

含煤废水来源于输煤系统和汽运煤道路冲洗水、喷淋水及煤场区域雨水等。含煤废水具有悬浮物浓度高(可达到5000mg/l)、浊度大、色度深等特点,不适合混入工业废水系统进行综合处理。

含煤废水主要成分为煤(泥、渣)和水,基本无其它有害成分。经过处理后,可实现综合利用,即煤泥收集燃烧、清水进入输煤回用水系统再利用,节约成本和资源。

根据对国内含煤废水处理系统现状调查情况,大部分系统处理结果非常不理想,水处理系统出水悬浮物浓度高、色度深。由于早期普遍对含煤废水处理重视程度不够,相当一部分含煤废水处理系统因效果差而停运。

早期对含煤废水的处理方式主要有两种:简单沉淀和较为复杂的化学加药工艺。其中采用化学加药絮凝处理工艺较为普遍,要达到较好的絮凝沉淀效果必须准确的计算加药晕。加药措过少过多都会降低絮凝效果,这在现实管理中难度较大,并对水质造成二次污染,而且每年消耗掉大量化学药品(如聚合氯化铝等),同时增加运行维护成本。

近年来含煤废水处理技术发展百花齐放,有陶瓷滤砖处理、膜处理、电子絮凝处理等众多工艺。通过实践证明电子絮凝水处理技术更为可靠运行,可以实现含煤废水的循环回用。

电子絮凝含煤水废水处理技术,是一种通过在水中通入电流,从而打破水中的悬浮物/乳化物或溶解状污染物的稳定状态的污水处理技术。电子絮凝与传统的化学絮凝法相比,无需投加药品,运行维护费用低,处理效果稳定、不会造成水质和沉淀物的二次污染,是项高效、环保的水处理技术。

含煤废水处理系统及布置方案

含煤废水首先收集到预沉淀池进行初级自然沉淀截留大颗粒煤渣,经预沉淀池初沉后的含煤废水溢流至沉淀池缓冲区暂存,由煤水提升泵提升至电子絮凝器絮凝,再进入离心反应池分离。废水在反应池中利用其特殊结构沉降,污物通过排污阀排出,清水经过溢流到中间清水池,再经过中间提升泵把水送入过滤器进行过滤后排入输煤系统回用。该系统从含煤废水池开始到清水池,整个过程由PLC程序通过现场液位控制器等电气元件进行自动控制。如下图1所示。

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图1 某电厂布置图

电子絮凝工作机理

该工艺是以电荷为絮凝辅助介质对废水进行絮凝的处理技术,此技术主要包括:电子絮凝系统、离心澄清沉淀系统、过滤系统及控制系统等。

废水(原水)首先经电子絮凝系统,在PLC程序控制器控制下,将电子絮凝系统内通入电流,从而打破流经电子絮凝系统的废水中悬浮物、浮化或溶解状污染物稳定状态的过程,水中的电流产生的电能将驱动物质之间的化学反应。

当化学反应被驱动或被强制启动后,各种成分及化合物在电流的作用下将趋向寻找最稳定的状态。通常,这种趋向稳定状态的结果会形成一个固体状物质,这种固体状物质将以非胶体或非溶解状态存在,经絮凝后的废水通过离心澄清反应器将污物进行分离。根据回用水用户的水质需求,可采用附加配套系统对分离后的净水进行深度处理。如下图2所示。

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图2 电子絮凝装置工艺布置效果图

电子絮凝电极材料的选择与水中所需处理的污染物种类有关,常用的电极材料是铝或者铁。通电后电极上的金属将被氧化形成金属离子,与己打破稳定状态的各种污染物吸引结合,进一步促使悬浮物形成易被分离沉淀的絮体。具体电子化学过程如下:

极板通电后会产生电荷,电荷吸引周围的小颗粒,打破物质原先的稳定状态,并通过改变颗粒的极性使小颗粒互相粘合形成新的大颗粒从而易于沉淀。

电流将H2O电解为氢离子和氢氧根离子,这些氢离子与溶解状态乳化油、油泥、染料等分子中的氢氧根离子结合,形成水分子,同时将油、油泥、染料等置换出来形成非溶解状态物质并沉淀。

极板在通电后同时会产生金属离子。这些金属离子与污水中的氯化碳氢化合物中的氯离子结合形成易于沉淀的络合物。去除的污染物包括有杀虫剂、除草剂、氯化PCB等。极板周围产生的氯离子还具有漂白作用。

水中存在的大量电子流消除了水合物的极性,使胶体状物质游离并沉淀,同时电荷量的提高会形成渗透压因而杀死细菌、胞囊病毒等。

电解过程中的氧化作用分直接氧化和间接氧化。直接氧化,即污染物直接在阳极失去电子而发生氧化。间接氧一化,利用溶液中的电极电势较低的阴离子,例如OH 、Cl-在阳极失去电子生成新的较强的氧化剂的活性物质O2、Cl2等,利用这些活性物质使污染物失去电子,起氧化分解作用。


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