(内蒙古京泰发电有限责任公司 内蒙古鄂尔多斯 010300)
摘要：在全球范围内，我国水资源总量位居第六位，人均水资源量2400m³，约为世界人均的1/4，排在世界第121位，是世界13个贫水国家之一。目前，全国工业和城市污水排放量为584亿吨，经过集中处理达标的只占23%，处理后回用率更低。全国监测的河段有一半水质不符合饮用水标准，全国90%以上的城市水域受到不同程度污染。随着人口增加、经济及城镇发展，水体污染问题将越来越突出。水污染及水资源危机成为影响我国可持续发展的重要因素之一，建立一个完善的、经济高效的废水回用系统，实现污水资源化和无害化，具有重大的社会、经济和环境效益。
关键词：电厂脱硫废水；软化；处理技术
引言
脱硫废水中含有高浓度钙镁离子和硫酸根离子，而硫酸钙微溶于水，脱硫废水中常常存在过饱和的硫酸钙。过饱和的硫酸钙常以胶体形式存在于脱硫废水中而形成稳定的状态，较难从水体中分离。向水中添加阴离子型絮凝剂，引入与钙离子带相反电荷的离子，可以使胶体脱离稳态而沉淀去除，同时钙离子也能被絮凝剂吸附并去除。
1脱硫废水预处理软化介绍
脱硫废水的预处理软化主要是通过投加化学药剂，经过化学反应和物理沉淀，以去除废水中钙、镁离子，达到降低废水结垢趋势的目的。常用软化处理药剂有氢氧化钠加碳酸钠或熟石灰加碳酸钠，俗称“双碱法”软化。利用药剂中的氢氧根离子和碳酸根离子，与废水中硬度离子生成氢氧化镁和碳酸钙沉淀，再通过投加聚凝剂生成大颗粒絮体，经沉淀去除，处理后出水总硬度（以碳酸钙计）可控制在100mg/L以内。
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由此来看，氢氧化钠加碳酸钠组合与熟石灰加碳酸钠组合均可满足对硬度的去除要求，但两种方案加药量不同，运行成本也不同，在脱硫废水的实际处理过程中，熟石灰加碳酸钠组合可大幅降低药剂成本，具体分析如下：
（1）熟石灰本身价格低廉。
（2）脱硫废水中大量的硫酸根离子可有效遏制因熟石灰投加而带来的钙离子浓度升高。
2软化工艺流程
软化工艺流程如图1所示，脱硫废水处理站的脱硫废水经重力流进入软化系统一级调节池。调节池内水经搅拌由水泵输送至脱硫废水一级软化装置反应池中，在该池内投加碳酸钠并用搅拌机搅拌，使废水中的钙离子反应生成碳酸钙。经搅拌后的混合液自流进入絮凝池，在该池内投加絮凝剂和助凝剂并用搅拌机搅拌使碳酸钙溶液产生较大的矾花。搅拌后的溶液经分配器进入斜板沉淀器内，较重的碳酸钙矾花在上升过程中经斜板阻拦形成碳酸钙污泥沉淀在斜板沉淀器的底部，上清液经溢流槽流入到脱硫废水一级软化装置中和池中。脱硫废水一级软化装置中和池中的废水经水泵输送到脱硫废水二级软化装置调节池内待进行二级软化。
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图1工艺流程图
调节池内水经搅拌由水泵输送至脱硫废水二级软化装置反应池中，在该池内投加氢氧化钠并用搅拌机搅拌，使废水中的镁离子反应生成氢氧化镁。经搅拌后的混合液自流进入絮凝池，在该池内投加絮凝剂和助凝剂并用搅拌机搅拌使氢氧化镁溶液产生较大的矾花。搅拌后的溶液经分配器进入斜板沉淀器内，较重的氢氧化镁矾花在上升过程中经斜板阻拦形成氢氧化镁污泥沉淀在斜板沉淀器的底部，上清液经溢流槽流入到脱硫废水二级软化装置中和池中。在脱硫废水二级软化装置中和池中投加盐酸并用搅拌机搅拌调节废水的pH值达到6.5~7之间。经盐酸调节好的废水经水泵输送到后道膜处理工序进一步处理。
3工艺参数优化
在软化实验过程中，根据脱硫废水中钙、镁离子的含量不同投加不同数量的碳酸钠和氢氧化钠溶液，废水中各离子经充分反应、沉淀后出水再投加盐酸进行中和，使软化出水pH值稳定在6.5~7.0之间。在实验过程中选取不同药剂投加量条件下的进水、一级软化出水、二级软化出水的水样进行对比分析。
4碳酸钠投加量对出水硬度的影响
在脱硫废水一级软化实验过程中，根据脱硫废水中钙离子的含量投加不同量的碳酸钠溶液并使之充分混合、反应，测出废水中剩余钙离子的含量，从而得出碳酸钠投加量对出水硬度的影响。该反应的化学方程式为：
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通过固定脱硫废水原水水量(1m³/h)和碳酸钠溶液浓度(碳酸钠溶液浓度固定在11.11%，即药剂桶加入80kg水并投加10kg碳酸钠固体后充分搅拌溶解形成碳酸钠溶液)，调节碳酸钠溶液加药泵的加药量实现向脱硫废水一级软化装置投加不同量的碳酸钠固体。在本实验中，碳酸钠溶液加药泵每小时投加量约为100L。实验中，按30L/h、40L/h、50L/h、60L/h、70L/h的投加量向脱硫废水中投加碳酸钠溶液并投加絮凝剂和助凝剂，充分搅拌后使产生的碳酸钙沉淀在斜板沉淀器中沉淀。通过取原水和脱硫废水一级软化装置出水水样进行水质检测，分析碳酸钠不同投加量对脱硫废水钙离子的影响。随着碳酸钠溶液投加量的增加，钙离子的去除率也随之增加，当碳酸钠溶液投加量达到70L/h左右时脱硫废水中的钙离子浓度为3.64mg/L，钙离子实际去除率达到99.85%，达到实验目标要求。为此，在该实验过程中，为了实现钙离子浓度低于10mg/L的目标，脱硫废水一级软化实验过程中投加微过量的碳酸钠溶液，即按70L/h的碳酸钠溶液(碳酸钠溶液浓度为11.11%)投加。
5氢氧化钠投加量对出水硬度的影响在脱硫废水二级软化实验过程中，根据脱硫废水中镁离子的含量投加不同量的氢氧化钠溶液并使之充分混合、反应，测出废水中剩余镁离子的含量，从而得出氢氧化钠投加量对出水硬度的影响。该反应的化学方程式为：
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通过固定脱硫废水原水水量(1m³/h)和氢氧化钠溶液浓度(氢氧化钠溶液浓度为30%)，调节氢氧化钠溶液加药泵的加药量实现向脱硫废水二级软化装置投加不同量的氢氧化钠。在本实验中，氢氧化钠溶液加药泵每小时投加量约为2L。实验中，通过控制二级软化装置反应池中的pH值从而实现去除脱硫废水中的镁离子。在絮凝池中加絮凝剂和助凝剂，充分搅拌后使产生的氢氧化镁在斜板沉淀器中沉淀。通过取原水和脱硫废水二级软化装置出水水样进行水质检测，分析氢氧化钠不同投加量对脱硫废水镁离子的影响。当脱硫废水二级软化装置中镁离子的去除率随着pH值的增加而增加，且当pH值达到11.5时，脱硫废水二级软化装置中镁离子的去除率可以达到99.7%以上。控制pH值在11.5的时候，可以保证镁离子的脱除要求。
6结语
在本实验中，以电厂脱硫废水池出水作为本实验项目原水，在废水软化流程中小时进水量控制在1吨左右、碳酸钠溶液投加量控制在70L/h(碳酸钠溶液浓度控制在11.11%左右)左右、过程pH值控制在11.5左右，此时经过软化的脱硫废水中的钙离子浓度可以达到5mg/L以下、镁离子浓度可以达到1mg/L，总硬度低于10mg/L，达到实验目标要求。
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