废水除氟技术在燃煤电厂中的应用

文_杨晓兵 商丘裕东发电有限责任公司

商丘裕东发电有限责任公司（简称“裕东发电”），位于河南省商丘市永城市，是河南电网东端的重要支撑点，外排工业废水通过小青沟排入浍河，经浍河出境流向安徽。

1 裕东发电外排废水情况

1.1 工业废水

工业废水主要由反渗透浓水、混床、弱酸阳床再生废水、双介质过滤器、双室过滤器反洗排水组成。由工业废水处理装置处理后部分输送至脱硫，作为脱硫工艺水使用，多余的进入工业废水池外排，氟化物浓度为3～8mg/L。

1.2 生活污水

生活污水排入下水道后，先经机械格栅拦截大颗粒杂物后进入调节池，再使用提升泵将污水送至一体化污水处理设备处理合格后，进入工业废水池外排。

1.3 脱硫废水

脱硫废水来源为石膏脱水系统气液分离器的底流，悬浮物浓度500mg/L，氟化物浓度15～35mg/L。脱硫废水存入废水缓冲池后由废水提升泵送入中和、沉降、絮凝箱处理，后经澄清池溢流至出水箱、在出水箱内经pH调整后进入工业废水池外排。

1.4 循环水排污水

循环水排污水主要为凉水塔排污水，循环水补充水为弱酸阳床软化水，浓缩倍率4～6.5，循环水排污进入工业废水池外排，氟化物浓度为8～14mg/L。

1.5 预处理反洗废水

预处理反洗水主要为反洗单室过滤器产生废水，SS较高，短时间大量排出，进入工业废水池外排，氟化物浓度为约2mg/L。

2 现有的除氟工艺简介

2.1 化学沉淀法

化学沉淀法是通过投加钙盐等化学药品，利用氟与钙离子的作用形成氟化物沉淀或氟化物被吸附于所形成的沉淀物中而共同沉淀，然后经过滤或自然沉降等使沉淀物与水分离，达到除氟的目的。但此方法存在出水水质不稳定、产泥量较大等问题。

2.2 混凝沉淀法

混凝沉淀法是利用铁盐和铝盐两大类混凝剂所含金属离子在水中形成细微的胶粒，让带正电的胶粒吸附水中带负电的氟离子，使胶粒相互凝聚为较大的絮状物沉淀。但氟离子去除效果受搅拌条件、沉降时间等操作因素及水中SO42-等阴离子影响大，出水水质不够稳定。

2.3 吸附法

吸附法主要应用活性氧化铝、活性炭、金属氧化物、沸石等吸附剂通过吸附、离子交换或络合等作用，将氟离子从溶液中有效去除，工艺简单、操作简便无毒以及污染小，吸附容量稳定。但是接触床频繁的再生使运行成本较高，滤料的吸附容量小，处理效率低、时间长，有些滤料再生之后交换容量下降。

2.4 离子交换法

离子交换树脂法是利用特种树脂与溶液中氟离子的离子交换作用来除氟的。由于阴离子树脂对氟离子的选择性低，设备投资和运行费用高，当水中存在大量共存离子时除氟效果很差。随着除氟专用离子交换树脂研究的迅速发展，除氟专用树脂对氟离子的选择性比较强，对氟的吸附量比较大，处理精度比较好，可以从10～20mg/L稳定降到1mg/L以下，但离子交换树脂再生废液的处理依然比较困难。

2.5 反渗透法

反渗透可以高效去除氟以及水中其它有害离子，除氟效率高，但投资成本和运行费用高，且对预处理要求高，抗污染性能低，且反渗透的浓缩液处理比较困难。

2.6 电渗析法

电渗析是在直流电场作用下，利用阴、阳离子交换膜对溶液中的阴、阳离子的选择透过性，使水溶液中阴、阳离子作定向迁移，从而达到带电离子从水溶液中分离的一种物理化学过程。电渗析除氟可同时除盐，但由于能耗大，运行不够稳定等原因限制了此方法的推广。

3 两级一体式反应沉淀工艺介绍

近几年，高效复合除氟药剂研究较大进展，复合除氟剂药剂作用机理丰富，通过配位络合、共沉淀、羟基吸附等过程协同，除氟率可达80%以上。裕东发电采用的两级一体式反应沉淀工艺，主要将化学沉淀法、絮凝沉淀法综合利用，投加石灰乳、复合除氟药剂进行除氟，其工艺流程如图1。一体式反应沉淀单元，包括混凝反应、絮凝反应池、预沉淀、斜管分离区和介质回收。

图1

该工艺将化学混凝、机械搅拌、加载沉淀、斜管分离等各种有利于固液分离的技术进行高度集成，集合了多种沉淀技术的特点，具有出水水质好、 抗冲击能力强、占地面积小、节约运行费用等优势。

3.1 混凝絮凝反应

在混凝反应池内，通过机械搅拌，待沉淀水与投加的石灰乳、混凝剂进行充分的接触、反应。絮凝反应池内装有絮凝反应搅拌器、导流筒、导流板和絮凝剂投加环等。导流筒内部絮凝速度快，由一个轴流搅拌机进行搅拌和提升，将投加的絮凝剂、回收的介质和回流污泥、待絮凝混凝水进行充分的搅拌混合，促使体积较大、密实、均匀的矾花的形成。

3.2 预沉

絮凝水通过水力隔墙和沉淀池之间的淹没堰进入预沉区，因加载后的絮体比重较大，具有极好的沉淀性能，可使绝大部分的悬浮固体在该区沉淀并浓缩。

3.3 斜板分离

斜板将预沉区逃逸的剩余矾花进一步分离，保证优异的澄清出水。

3.4 介质回收

介质回收系统包括了水力旋流器和磁粉分离器，两种回收方法的有机结合，增加了介质的回收效率，也为系统根据实际情况采用不同类型的介质提供了可能性。目前裕东发电采用的是石榴砂加载沉淀、水力旋流器回收介质循环利用，节约了运行成本。

3.5 污泥脱水

沉淀区污泥经泵输送至叠螺污泥脱水机，脱水机内投加铁盐及阳离子PAM药剂，调质脱水后的污泥含水率达97%以下，经泵加压输送至高压隔膜压滤机，压滤后绝干污泥运输至煤场风干后送入锅炉焚烧。

4 运行现状分析

裕东发电废水除氟项目自2020年7月投运至今，两套设备运行稳定，外排水氟化物浓度降低至1.0mg/L以下，缓解了浍河断面氟化物超标的风险，有利于当地生态环境。由于电厂废水来源复杂，氟化物含量相差很大，设备进水水质在4～18mg/L之间波动，造成了运行调整困难。系统需要维持pH在6.8～7.0之间，才能产生较大、易分离的矾花，保证出水氟化物、SS合格。由于除氟剂偏酸性，运行中需要维持一定量液碱进行中和。

经过讨论，裕东发电拟建设一座大型缓存池，可使各路废水充分混合，从而使除氟装置进水水质相对稳定；增加加药系统自动控制，根据进水氟离子浓度自动调整各药剂加药量，达到出水水质稳定的目的。

5 结语

本文总结了化学沉淀法、絮凝沉淀法、吸附法、离子交换法、反渗透、电渗析等多种除氟方法的特点，着重介绍了一体化反应沉淀池的作用机理，分析了运行过程中存在的问题，提出了解决方案。对于电力、化工、污水处理等多个行业具有一定的借鉴作用。