火电厂工业废水氨氮无害化处置技术

　　引言目前各发电厂几乎都通过往给水加氨来调节水质pH，抑制腐蚀，而电厂精处理系统阳树脂将凝结水系统中的氨离子吸附，精处理树脂再生时，大量氨离子被置换下来，再生废水中氨氮含量高，另外电厂锅炉保养及脱硝氨区也会产生一部分含氨氮废水。上述废水中氨氮含量远远超过«污水综合排放标准»(GB8978-1996)中规定15μL/L排放限值，而含氨氮废水排放至自然界水体，会造成水体富营养化。因此，需要对电厂工业废水中的氨氮进行处理。本文以金湾电厂2×600MW环化系统为研究对象，对比分析主要工业废水氨氮去除技术，介绍了一种利用火电厂现有设备实现火电厂工业废水氨氮无害化处理技术，该方法无需进行技术改造，具有较大推广意义。

　　一、废水氨氮去除方法

　　1.1 折点氯化法

　　将氯气或次氯酸钠通入废水中使废水中的NH3-N氧化成N2的化学脱氮工艺。折点氯化法运行费用高，副产物氯胺和氯化有机物会造成二次污染，适用于处理低浓度氨氮废水。

　　1.2 吸附法

　　吸附法是利用具有较大比表面积的多孔材料作为吸附剂，将废水中的各种有机物和离子吸附在吸附剂的表面，从而进行废水处理的方法。与吸附法相近的有离子交换法。该法适用于中低浓度氨氮废水(<500mg/L)，其再生液仍然含有较高浓度氨氮，并未从根本上解决废水氨氮问题。

　　1.3 生物法

　　传统的生物脱氮工艺通常把硝化反应和反硝化反应分开独立进行，目前应用最为广泛。该法在低浓度氨氮废水的处理方面有较好的应用，氨氮去除率可达70%以上。缺点是运行操作复杂，周期长，易受温度、pH、有毒有害物质等影响。同时，由于微生物的氨氮承受能力有限，过高的氨氮浓度会抑制微生物活性，制约了其对高浓度废水的处理效果。为了克服传统的生物脱氮工艺的缺点，新型高效的生物脱氮工艺逐渐被开发应用。

　　1.4 吹脱法

　　空气吹脱法的基本原理是亨利定律，利用气液相平衡的关系来进行氮分离，是一个传质过程。该法工艺简单，效果稳定，适用性强，投资较低，高浓度氨氮废水处理效果不错，但能耗大，吹脱出来的氨气若不妥善处理极易造成二次污染。

　　综上所述，目前去除废水中氨的方法各有优缺点。其中吹脱法只是氨的一种转移，即从一相转入另一相中，并没有消除水中氨，反而有可能给另一相带来不同程度的污染，产生二次污染。而且不论哪一种处理方式，都需要上一套新设备，存在投资大且周期长，控制繁琐等一系列弊端，而目前电厂氨氮废水具有浓度变化大，来水量不稳定、含盐量高等特点，上述处理方法均无法满足电厂废水氨氮处理要求，需要多种方法综合处理。

　　二、废水氨氮去除试验

　　2.1 试验原理

　　氨氮是指水中氨离子与游离氨形式存在的氮，不同废水中的氨氮有不同的处理方法。火电厂精处理再生氨氮废水具有含盐量高、氨氮含量高、pH低等特性，化学人员经过对各主流氨氮方法进行筛选，最终利用吹脱法作为研究对象。

　　如式(1)，废水中的氨氮以铵离子和游离氨的形式保持平衡状态，是一种动态的可逆反应。当水中氢氧根含量增加的时候，铵离子会不断向游离氨的形式转变，如式(2)。当温度升高时，氨水极不稳定，其中的氨就会呈气态逃逸出来，如式(3)，依据亨利定律，若降低废水表面氨气分压，可加速式(1)向右侧转变。因此废水中pH、温度、吹脱气液比是影响氨氮吹脱效率的最主要的三大要素。

　　2.2 试验过程

　　为验证上述结论，进行了两组试验，第一组试验取精处理再生废水水样10份，调pH值从8.5至13(即每份水样pH增加0.5)，在同样温度下搅拌5min后测氨氮值；第二组试验，把同样pH的精处理再生废水，加热至不同温度，搅拌5min后测氨氮值。试验结果与杨世东等人结果一致，即pH越高氨氮含量越低。而在同样pH的废水中，废水氨氮的去除率主要取决于温度，提高温度有助于脱氨效率的增加。

　　三、工程应用

　　3.1 系统简介

　　3.1.1 凝结水精处理系统

　　金湾电厂2×600MW机组为上海电气电站集团典型超临界机组，给水采用AVT(O)工况处理，设置凝结水、给水和闭冷水3个加氨点，控制给水pH为9.2~9.6。精处理系统采用中压凝结水精处理系统，每台机设置两用一备三个混床，周期制水量约13万t/床，体外再生。阳树脂再生采用5%浓度盐酸，再生完成每次约产生80t氨氮废水，氨氮浓度约1500μL/L。

　　3.1.2 灰渣水处理系统

　　金湾电厂灰渣水系统清水池内的干净工艺水，由高低压冲洗水泵往石子煤斗冲洗及捞渣机刮板冲洗与水封槽补水，最终汇总在捞渣机内，经渣浆泵打往灰渣水处理系统(含沉砂池、反应池、斜管沉淀池、滤池、回收池)，经混凝澄清过滤后又回到清水池循环利用。

　　3.1.3 锅炉底渣系统

　　金湾电厂锅炉为上海锅炉厂有限公司生产的SG-1913/25.4-M960型超临界参数变压螺旋管圈直流锅炉，采用SCR脱硝工艺，其底渣系统结构如图1所示，灰渣水处理系统的干净水补充至水封槽，由水封槽溢流回捞渣机内。

　　由于日常运行时炉膛内部负压维持在100Pa左右，受不断融入燃烧后的高温煤渣影响，灰渣水系统pH在12左右，满足高pH、高温度、负压抽吸几大要素，等同于一个氨氮吹脱塔模型。

　　3.2 应用情况

　　精处理再生氨氮废水排入灰渣水系统处理后，运行一个月期间，测试灰渣水系统氨氮含量和pH值指标，结果如图2所示。因水量相对灰渣水系统来说不大，因此灰渣水系统pH变化不大，2台机组正常运行时，峰谷时为排入氨氮废水，约经过4d灰渣水系统循环处理后，灰渣水系统内水质氨氮检测值可低于«污水综合排放标准»(GB8978-1996)中氨氮15μL/L排放限值，实现氨氮无害化排放。本技术自2017年6月应用于金湾公司2台超临界燃煤机组，氨氮去除效果良好。

　　四、结语

　　本技术将氨氮废水碱化，加热挥发出氨气，充分利用电厂现有系统设备，几乎无投资成本及控制要求，不产生二次污染，无需额外添加药剂，实现对不同浓度的氨氮废水进行无害化处理的同时，还提高了灰渣水系统水质，减少管道及泵结垢，特别适用于水力冲渣的燃煤发电厂含氨氮废水处理，尤其是炉内加氨调节、凝结水采用高速混床处理、SCR脱硝的发电厂，极具推广价值。（来源：广东珠海金湾发电有限公司）