火电厂废水及治理技术-1(2)

*火电厂废水处理*主要内容一、火电厂废水中的主要污染物及其危害二、火电厂废水的主要来源及其水质对环境的影响三、火力发电厂废水处理四、火力发电厂废水回用*一、火电厂废水中的主要污染物及其危害 根据废水中污染物对环境造成的危害不同，可大致分为以下几个类别： 固体污染物、有机污染物、有毒污染物、营养性污染物、生物污染物、酸碱污染物、热污染等。*（一）固体污染物1、常将水中的固体污染物分为两部分：能透过膜(孔径约为3—10μm)的叫溶解固体(DS)，不能透过膜的叫悬浮固体或悬浮物(SS)，两者之合称为总固体(TS)。2、悬浮物（SS）的主要危害：（1）使水源浑浊；（2）使管道设备堵塞、淤积及磨损；（3）使水生生物呼吸困难。*（二）有机污染物（耗氧有机物）——如蛋白质、脂肪及碳水化合物等。1、特性：（1）本身无毒，分解时消耗水中溶解氧；（2）可氧化性（可用化学药剂或微生物氧化分解）。2、浓度表示：（1）常用指标：总需氧量（TOD）、生化需氧量（BOD）、化学需氧量（COD）；（2）其他指标：总有机碳（TOC）、溶解氧（DO）等。*3、危害：（1）水体中有机污染物愈多，耗氧也愈多，水中溶解氧减少，危及鱼类生存；（2）若水中溶解氧得不到补充，会使“厌氧”细菌繁殖，形成厌氧分解，产生CH4、H2S、NH3等有毒气体，并发出恶臭味，影响周围环境。** 荆州护城河九龙渊段的水面上出现了大量死鱼，九龙渊公园管理处相关负责人称，死鱼有2000多斤，死亡的原因与天气突变有关。2012*（三）有毒污染物——分无机有毒物和有机有毒物废水中能对生物引起毒性反应的化学性质，都称为有毒污染物。有毒污染物又分为无机有毒污染物、有机有毒污染物和放射性有毒污染物三大类。火力发电厂废水中主要存在无机和有机有毒污染物。1、无机有毒物：（1）重金属及其化合物：如汞、镉、铅、铬和砷等；（2）非金属无机有毒物：如氰化物、氟化物等。2、有机有毒物：如有机氯化合物等。* 污染物 pH值 Hg Cd 六价铬 As Pb CN- 污水综合排放mg/L 6~9 0.05 0.1 0.5 0.5 1 1 生活饮用水卫生标准mg/L 6.5~8.5 0.001 0.005 0.05 0.01 0.01 0.05* 汞污染经过食物链的逐级富集，人长期食用后会造成“水俣病”。* 日本熊本县水俣镇一家氮肥公司排放的废水中含有汞，这些废水排入海湾后经过某些生物的转化，形成甲基汞。这些汞在海水、底泥和鱼类中富集，又经过食物链使人中毒。　 当时，最先发病的是爱吃鱼的猫。中毒后的猫发疯痉挛，纷纷跳海自杀。没有几年，水俣地区连猫的踪影都不见了。1956年，出现了与猫的症状相似的病人。因为开始病因不清，所以用当地地名命名。1991年，日本环境厅公布的中毒病人仍有2248人，其中1004人死亡。* 镉污染“骨痛病”* 镉是人体不需要的元素。日本富山县的一些铅锌矿在采矿和冶炼中排放废水，废水在河流中积累了重金属“镉”。人长期饮用这样的河水，食用浇灌含镉河水生产的稻谷，就会得“骨痛病”。病人骨骼严重畸形、剧痛，身长缩短，骨脆易折。* 铬污染 危害： 三价铬和六价铬都对水生动、植物有致死作用，也能破坏水体自净能力。 铬化合物对人体有下述危害： 六价铬对消化道有刺激性，经口摄入可导致胃肠粘膜炎； 三价铬是蛋白质和核酸的凝集沉淀剂； 当吸入铬化合物的气溶胶时，能造成粘膜损害，鼻中隔充血糜烂、溃疡以致穿孔。 与皮肤接触能引起皮炎、湿疹； 长期接触铬化合物能招致头疼、消瘦； 摄入量与人的比重达到2.5mg/kg时，可发生毒物性肾炎及尿毒症致死，慢性中毒可出现中毒性肝炎。 六价铬还原为三价铬时，会损害红细胞，具有致癌作用。* 铬污染 危害： 三价铬和六价铬都对水生动、植物有致死作用，也能破坏水体自净能力。 六价铬还原为三价铬时，会损害红细胞，具有致癌作用。* 砷污染 对人体可引发急性中毒或累积性的慢性中毒。深通过消化道进入人体，影响细胞正常代谢，使某些器官产生功能和器质性病变，引发肝炎、肾炎、神经麻痹和皮肤溃疡等症状。 典型：台湾“黑足病”。*河南民权大沙河砷污染* 2008年8月26日，水利部淮河水利委员会向河南省环保局通报：大沙河包公庙断面水质砷浓度超标899倍。淮河水利委员会水资源局沿着大沙河向上游追查，最终在河南省民权县成城化工有限公司的排污口找到了污染源。当河南省环保部门如梦初醒时，大沙河受污染水体已约1000万吨。 商丘市政府有关部门的调查显示：2008年4月，成城化工有限公司在未办理环保审批手续的情况下，擅自进行技术改造，扩大生产规模。7月份以后，企业购买的硫铁矿中砷含量严重超标，排放的污水导致污染事件发生。 染事件发生后，商丘市为了治砷已经花费了近3000万元。这个数字是成城化工有限公司缴纳近1000年的排污费、污水处理费的总和。而固体废物如河道含砷底泥的处理达标工作，预计将持续到今年下半年，具体费用尚无法估算。* 铅污染人体对铅有蓄积作用，长时间会造成铅中毒。铅可对神经系统、造血系统血管造成毒害并引发病变，发生神经炎、肾炎等症状。 四乙基铅等烷基铅的毒性比无机铅大，它经呼吸道、皮肤或消化道进入人体内后，被肝、脑转化为三乙基铅，能导致脑组织缺氧，造成弥漫性的脑损伤。* 氰化物污染 氰化物是剧毒物质，大多数是人工制造的。 氰化物能与人体中高铁型细胞色素氧化酶结合，使其失去传输氧的作用，因而导致组织缺氧引起中毒。* 氟化物污染 氟是积累性毒物，植物叶子、牧草能吸收氟，牛羊食用这种污染的草料后，会引起关节肿大、骨质疏松，甚至瘫卧不起。 人摄入过量氟会干扰酶的活性，破坏钙、磷的代谢平衡，出现牙齿生斑、关节变形等症状的氟骨病。地方性氟骨病是由于天然水氟污染引起的地方性氟中毒和氟骨病的主要原因。 **(四)营养性污染物 氮和磷是植物和微生物的主要营养物质，当废水中氮和磷的浓度分别超过0.2mg/L和0.02mg/L时，便会引起水体富营养化。火力发电厂废水中的营养性污染物主要来自于生活污水。*(五)感官污染物 引起废水中异色、浑浊、泡沫、恶臭等现象的物质，都称为水体的感官污染物。 这类污染物虽无重大危害，但却能引起人们感官上的不愉快，特别是供人们游览和文体活动的水体，感官污染物所造成的危害更为明显。*(六)生物污染物 废水中的致病性污染物及其他有害的有机体，称为生物污染物， 如生活污水中可能含有的能引起肝炎、伤寒、霍乱、脑炎的病毒和细菌。 生物污染物的卫生学指标常用细菌总数和大肠菌群值来表示。*（七）酸、碱污染物危害：影响水体pH值，从而影响水中鱼类的生存及抑制微生物的生化反应。水中的动、植物和微生物都有适合各自生存的pH值范围，如：（1）微生物和细菌：6.5～8.5；（2）鱼类：6～9。*（八）热污染——能量污染（主要来自直流冷却水）危害：水温升高会促进水生生物的大量繁殖，加速水体的富营养化，危及某些鱼类的生存；另外，水温升高还可加快病菌的繁殖，使有毒物毒性增强。*二、火电厂废水的主要来源及其水质对环境的影响（一）电厂主要的废水来源 火力发电厂经常性废水有： （1）凝汽器冷却水排水。 （2）锅炉烟气的除尘排水及冲灰冲渣排水。 （3）化学水处理车间的排水（包括预处理设备排水，补充水除盐设备的排水和凝结水处理设备排水，以及化学实验室排水）。 （4）含油的车间排水（包括转动轴承冷却水，取样排水，排污水等）。 （5）输煤系统和煤场排水。 （6）烟气脱硫设备排水。 （7）生活污水。 火力发电厂非经常性废水有： （1）锅炉烟侧受热面（空气预热器，省煤器等）冲洗排水。 （2）热力设备化学清洗和停炉保护排水。 （3）凝汽器和冷却塔的冲洗排水。**（1）直流式冷却水系统（也叫“开式冷却水系统”）： 水质变化不大，主要引起热污染；（2）循环式冷却水系统（也叫“闭式冷却水系统”）： 需要补充水的原因： 1）损失水（如蒸发、泄漏等）； 2）排污水（为保证水质）。1、凝汽器的冷却排水（二）电厂主要的废水水质特点* 主要污染物： 硫酸盐（加酸处理） 磷系化合物和微生物（加水质稳定剂）**2、冲灰废水（1）水质：1）氧化物：如SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO等；2）重金属化合物：如锗、砷、汞、铅等；3）氟化物、硅化物。（2）对水环境的影响：悬浮物、pH值及氟化物含量超标。***3、化学水处理废水（1）澄清设备的泥浆废水：碱性物质含量高，使水浑浊；（2）过滤设备的反洗排水：增加天然水体的悬浮物含量，使水更加浑浊；（3）离子交换设备的再生、冲洗废水：增加水中的重金属含量和含盐量，改变水体pH值，影响水生生物生长；（4）凝结水净化装置的排放废水：污染物含量较低。*锅炉补给水处理系统的废水*4、含油废水（1）成分：重油、润滑油、绝缘油、煤油和汽油等。（2）来源：重油设施、主厂房、电气设备、辅助设备等可能排出含油废水。（3）危害：轻的石油浮在水面上形成油膜，破坏水中植物的光合作用（影响阳光进入）；重的石油沉于水体底部，从而影响水中动、植物群体的正常活动，甚至致死；石油中的有毒物质可能通过食物链进入人体。*5、烟气脱硫废水——呈酸性，含有较多的悬浮物、COD和氟化物等。6、煤场排水和输煤系统冲洗排水——增加水体的悬浮物、COD和重金属离子，改变水的pH值。*** 7、生活污水 ——使水中有机物剧增，引起水体富营养化。*非经常性排水 8、锅炉烟侧受热面冲洗排水 来源于空气预热器、省煤器等冲洗排水； 水质与燃料有关，呈酸性，悬浮物、重金属超标。**9、锅炉化学清洗和停炉保护废水（1）化学清洗：1）清洗时间：新建锅炉启动前，或机组在运行过程中当受热面上的沉积物超过有关规定时；2）一般步骤：水冲洗→碱洗→酸洗→漂洗→钝化（2）停炉保护：（锅炉的主要防腐措施之一）1）填充保护性气体：如氮气；2）填充化学药剂：碱性物质（如联氨N2H4、氨水、NaOH等）。*（3）对水环境的影响：改变水体pH值，增加水的含盐量、重金属（Fe）及有机物含量。（以上两类废水均属非经常性废水，具有排放集中、流量大，水中污染物的成分和浓度随时都在变化，故较难处理。）*10、凝汽器和冷却塔的冲洗排水 凝汽器： 检修期间，用清洗剂清洗铜管或不锈钢管内形成的垢或沉积物； pH值、悬浮物、重金属、COD 冷却塔：泥沙、有机物、氯化物、黏泥等* 11、锅炉排污废水 微碱性，可回用； 水处理工艺和停炉保护不当时，pH值、悬浮物、重金属不合格。*火电厂废水处理技术（一）控制水体的污染（即控制污染源） 主要途径： 1、改革生产工艺，减少用水量； 2、节约用水，提高水的重复利用率； 3、加强水务管理。*（二）废水处理概述按工作原理分为四大类：1、物理机械法：如沉降、隔油、筛分、过滤和离心分离等；2、生物化学法：如活性污泥法、生物滤池法等；3、物理化学法：如吸附、浮选、萃取及膜分离等；4、化学法：如混凝、中和、氧化、还原及离子交换等。*根据污染物质不同选择处理方法：1、酸、碱性污染物：如中和法、离子交换法；2、悬浮固体：如沉淀法、筛除法；3、胶体：如化学混凝法、吸附法；4、无机溶解固体：如蒸发法、膜分离法、离子交换法、化学氧化法；5、有机溶解固体：如生物处理法、化学氧化法；6、污泥：如厌氧和好氧消化法、湿式燃烧法等。*（三）废水处理的工艺按其处理后对水质的要求不同分为以下三级处理：1、一级处理（初级处理）：（1）处理对象：颗粒较大的悬浮物及油类等污染物；（2）处理设备：如格栅、沉淀池、澄清池、过滤池等（还可配合混凝处理，除去一部分胶体和有机物）。****粒状过滤 机理：滤料截污 常用滤料：石英砂、无烟煤、锰砂、砾石（承托层） 影响因素：滤层粒度分布、反洗效果、进水水质（砂粒和絮凝体）、运行流速********混凝 机理：降低胶体表面静电斥力，使之脱稳后凝聚，小颗粒成长为大颗粒后与水分离。 常用混凝剂： 无机盐：铝盐、铁盐（压缩双电层、吸附电中和） 聚合物：PAC、PFS、PAFC（吸附电中和、网捕、桥联） 助凝剂：PAM（阴离子、阳离子、非离子型） 影响因素：混凝剂投加量、pH值、水力条件等*1.混合设备(1)水泵混合(2)隔板混合(3)机械混合五、化学混凝的设备**2.反应设备(1)隔板反应池**(2)机械反应池*****2、二级处理（生物处理）：（1）处理对象：胶体态和溶解态有机物（即有机污染物及部分悬浮物）；（2）处理设备：如曝气池（或生物滤池）、二次沉淀池等；（3）适用条件：一般用于处理含有机物较高的城市生活污水和工业废水；*生物处理的概念 生物处理是利用微生物的生命活动，代谢废水中的有机物，使废水得到净化的过程。 微生物新陈代谢：微生物不断从外界环境中摄取营养物质，通过生物酶催化的复杂生化反应，在体内不断进行物质转化和交换的过程。 分解代谢：分解复杂营养物质，降解高能化合物，获得能量。 合成代谢：通过一系列的生化反应，将营养物质转化为复杂的细胞成分，机体制造自身。* 活性污泥的概念 有机废水经过一段时间的曝气后，水中会产生一种以好氧菌为主体的茶褐色絮凝体，其中含有大量的活性微生物，称为活性污泥。 活性污泥的特点：结构疏松，表面积很大，对有机物有着强烈的吸附凝聚和氧化分解能力。在条件适当的时候，活性污泥还具有良好的自身凝聚和沉降性能。** 生物膜的形成：含有有机物的污水在填料表面流动一段时间后，微生物会附着在填料表面生殖，形成一薄层生物膜——挂膜（时间大约一周）。 生物膜成熟：生物膜上各种微生物组成的生态系统达到平衡状态。（对于城市污水，20°C，时间大约30天） 生物膜长到6mm左右（好氧层：2mm左右）时，因水流冲刷、幼虫活动和气体逸出等，便会自然脱落******3、三级处理（深度处理）：（1）处理对象：营养性物质（如N、P）及其他溶解性物质（即微生物难以降解的有机物、可溶性无机物和少量悬浮颗粒）；（2）处理方法：如离子交换、吸附、萃取、反渗透及消毒等；（3）适用条件：一般用于对排放水水质要求较高，而采用一、二级处理后仍达不到排放标准的情况下。（4）特点：效果好，但费用高，而且必须在一、二级处理的基础上才能使用。*反渗透 机理：在半透膜的盐水侧施加大于渗透压的压力后，原有的渗透平衡被打破，水分子由盐水侧反向纯水侧渗透，这个过程就是反渗透。 反渗透膜类型： 醋酸纤维膜：运行压力3MPa左右，脱盐率90%，pH5~6 复合膜：压力1~1.5MPa，脱盐率95%以上，pH2~11 影响因素： SS和胶体膜污染 压力压力增加，膜通量和脱盐率增加 温度温度增加，膜通量增加和脱盐率降低 含盐量含盐量大、渗透压大，脱盐率降低 回收率回收率高，脱盐率低*离子交换 机理：离子交换树脂的H+、OH-与水中的阳离子或阴离子发生交换作用而使离子分离。 树脂类型：阳树脂、阴树脂、螯合树脂 影响因素： 悬浮物和油脂堵塞树脂空隙 有机物污染树脂 高价金属离子树脂中毒 pH值影响反应平衡 水温太高使树脂分解 氧化剂使树脂氧化分解