电子絮凝工艺处理在电厂脱硫废水处理过程中的应用与研究

车凌云 张 超 卞志明

1.上海上电漕泾发电有限公司；2.上海江柘环境工程技术有限公司

电子絮凝技术是一种全新的物理电子絮凝技术，通过对特殊材质的电极板通电后会产生强大的电场，使水中的悬浮物、乳化或溶解态的污染物（如重金属离子）等物质在电场的综合作用下脱稳、絮凝、沉淀[1]。此外，电子絮凝技术还有去除COD、漂白脱色、降硬除垢、杀菌消毒等作用。当工艺排水中的SS小于5mg/L时，COD的去除效果可以提高10%～20%。与传统的加药絮凝相比，电子絮凝技术具有无需加药、便于管理、运行维护成本低、处理效果稳定和对处理的水与污泥不会带来二次污染等优点，是一项先进、成熟、高效、环保的新型技术，目前已在国内外电力、电子、造纸、冶金等领域的废水处理过程中被广泛应用，尤其是在火力发电厂脱硫废水和含煤废水处理的应用[2-4]。目前，有关电子絮凝技术在电厂脱硫废水实际应用过程中的研究仍然较少。

本文采用新型的电子絮凝技术作为电厂脱硫废水处理技术，通过对不同的参数进行综合比较和分析，获得电子絮凝技术在电厂脱硫废水实际处理过程中的可行性技术，以期对未来该技术在实际应用过程中的推广提供一定的理论基础。

1 材料与方法

1.1 实验材料

脱硫废水为天津杨柳青电厂脱硫系统产生的废水。

1.2 实验方法

本实验采用了当前电厂脱硫废水处理领域较为新颖的电子絮凝处理技术，通过比较该技术与其他传统技术在电厂脱硫废水处理过程中的指标特性，分析了不同技术的实际成本优势、处理能力以及其他指标，通过分析和比较建立一个相对完整的电子絮凝技术评价体系。

2 结果与分析

2.1 技术对比

根据脱硫废水的水质特点和电厂的实际情况，现阶段脱硫废水的处理方法主要有如下两种：

（1）加药絮凝

加药絮凝法的代表为三联箱工艺，主要由中和、沉淀、混凝、澄清四个步骤构成。首先是利用碱性物质（NaOH、石灰等）调节废水的p H值，其次向中和后的废水中加入有机硫（TMT15）或其它硫化剂（Na2S、H2S、FeS等）使铅离子、汞离子等形成重金属硫化物沉淀，然后加入铁盐絮凝剂和高分子絮凝剂进行混凝沉淀，最后废水排入澄清池，沉淀物进行浓缩处理，上部的清液达标后排放。

杨柳青电厂的脱硫废水处理工艺则是在传统三联箱的基础上进行改造，改造后只需加入一种水梦高效无机吸附剂，该药剂的主要成分为改性二氧化硅、粉煤灰等。水梦高效无机吸附剂采用干粉投加，无需稀释，只需在反应箱上加装一台干粉式加药机，在反应箱和絮凝箱分别加装一台大功率的高速搅拌器，停用原来的搅拌器。改造后的工艺只投加一种药剂即可替代传统三联箱工艺所用的四种药剂，该方法不仅具有加药工艺简单，絮凝快，水质清，废水处理效果好等特点，而且减少了人工及设备维护成本，缺点则是药剂价格高，相对运行成本高。

加药絮凝法对大部分金属和悬浮物有很强的去除作用，进而可以实现脱硫废水的达标排放。但是对氯离子等可溶性盐分没有去除效果，对硒等重金属离子的去除率也不高，且容易对人类健康和生态环境产生不利影响等缺点[5-7]。此方法适用于对出水水质标准要求不高的脱硫废水处理，目前在国内得到了较广泛的应用。

（2）电子絮凝

以特殊电极板通电后产生电场，使细小带电颗粒、胶体、大分子的蛋白质，病毒粒子，细胞等在电场的作用下进行定向运动，碰撞，压缩双电子层脱稳，导致双电层压缩脱稳、絮凝，形成的絮体可以吸附细小的胶体等物质形成大颗粒加速沉淀。在电场的作用下，水中的重金属离子形成了难溶金属氢氧化物以及多种形态的络合物，在胶核的作用下电位离子及反离子共同组成胶团，形成高分子羟基产物吸附水中的重金属离子从而导致重金属离子被去除[8-9]。

通过对比以上技术可以看出，电子絮凝不仅减少了絮凝加药环节，而且投加的药剂（氢氧化钠）可以便捷的在市场上以更低的价格买到。同时也可以沿用现有的水梦无机吸附剂，减少药剂的投加比例，由于电子絮凝设备本身就具有物理絮凝的作用，因而辅以少量的水梦无机吸附剂就可以达到最佳的絮凝效果。此外，处理工艺添加了过滤脱色系统，是对传统处理工艺的完善，使最后的出水效果更优、处理效果更稳定，减少了后续深度处理的难度和负担。加药絮凝最难控制的是加药量，人工操作无法跟上水质和水量的变化，即使专业人员现场进行定量分析仍然处于滞后的状态。由于投加药剂的种类多、量大，不同絮凝剂厂家的质量也有差别，这些因素都加剧了加药絮凝工艺现场管理的困难，导致过量加药使得运行成本不必要的升高，同时也增加了工人操作的工作强度。

2.2 处理效果及成本分析

加药絮凝是通过加入大量的化学药剂来促进废水中溶解态和悬浮状污染物的分离和去除，绝大多数加药絮凝法的原理为向原有废水添加新物质的过程。化学剂本身就是污染物，投加药剂不仅仅是增加费用，而且增加了水中溶解物质的成分，此外，还带来了污泥增量，增加了污泥处理的难度（加药絮凝的污泥更加粘稠，脱水困难）和成期投入及运行成本都大大低于加药絮凝法。在大部分项目中，用户可以在一年内收回成本。电子絮凝技术在处理工业、民用及市政项目废水过程中具有显著的环境和经济优势。本[10]。

表1 电子絮凝法和加药絮凝法处理效果比较

相对与加药絮凝法，电子絮凝技术本身无需投加化学药剂。此外，电子絮凝还有氧化漂白、降硬除垢、电子泛流杀死细菌和病毒等作用，因而电子絮凝法处理的废水更清洁（见表1）。电子絮凝的初

通过对电子絮凝技术和加药絮凝技术在实际处理过程中产生的费用成本进行比较。表2为以10t/d的处理进行的运行成本比较。由表2可见，三联箱工艺、电子絮凝工艺和三联箱+水梦药剂工艺在实际运行过程中产生的总费用分别为127.38万元/年、55.80万元/年和158.96万元/年。由此可见，相比较其他处理工艺，电子絮凝工艺在实际运行过程中产生的费用成本最低，比三联箱工艺减少了128%，比三联箱+水梦药剂工艺减少了184.9%，成本费用下降率效果非常明显。

2.3 对后端深度处理工艺的影响

与电子絮凝技术相比，传统的加药方式易对系统产生波动，这会给膜和蒸发设备带来很大的负担，影响整个系统的清洗频率和使用寿命。此外，重金属去除不彻底，会最终残留在MVR盐中，导致最后分解出来的盐分不纯或者含有大量的重金属，从资源化利用的角度分析，使实际环境效益和经济效益降低。

而电子絮凝工艺是通过电场的作用来达到絮凝的效果，所以污泥量有较大幅度的减少，重金属的去除比较彻底，出水水质会非常稳定，这为后续工艺提供了可靠的保障。

表2 三联箱工艺与电子絮凝法和加药絮凝法处理成本比较

3 结论

本文对加药絮凝和电子絮凝的工艺原理、技术特点、运行成本及对其它系统的影响进行了详细的对比，证明了电子絮凝工艺的优越性。针对国内脱硫废水处理系统的现状调查报告发现，90%左右的加药絮凝处理设备存在系统排水不达标问题。电子絮凝工艺系统自投产后运转良好，受到了业主和运行管理人员的好评，成为电力系统中脱硫废水处理的示范案例，证明了其远优于传统的加药絮凝工艺。电子絮凝工艺不改变污水、污泥的成分。电子絮凝系统运用自动化设计和定时排泥系统，降低了系统堵塞的几率，同时降低了人工劳动强度，便于现场操作和管理。此外，电子絮凝系统易于扩容升级，适合零排放工艺的预处理措施。因此，电子絮凝工艺可以替代传统的加药絮凝工艺。