文章目录

致谢

摘要

ABSTRACT

1 绪论

1.1 研究背景

    1.1.1 火力发电在电力行业的主导地位

    1.1.2 燃煤电厂的环境治理概况

1.2 燃煤电厂氨氮废水的来源

    1.2.1 脱硫废水中携带氨氮

    1.2.2 精处理再生废水中携带氨氮

1.3 工业废水氨氮去除技术

    1.3.1 物理法

    1.3.2 化学法

    1.3.3 生物法

    1.3.4 物化法

1.4 电化学法处理废水技术

    1.4.1 电化学法处理废水的试验研究

    1.4.2 电化学法处理废水的工业应用

1.5 本文研究的目的及内容

    1.5.1 研究目的

    1.5.2 研究内容

2 某燃煤电厂的水平衡研究

2.1 水平衡研究的意义及方法

2.2 取水及用水情况分析

    2.2.1 原水取水情况

    2.2.2 工业水系统

    2.2.3 锅炉补给水系统

    2.2.4 脱硫用水系统

    2.2.5 灰渣用水系统

    2.2.6 输煤用水系统

2.3 现有废水处理系统评价

    2.3.1 排泥水处理系统

    2.3.2 含油废水处理系统

    2.3.3 生活污水处理系统

    2.3.4 综合废水处理系统

    2.3.5 酸洗废水处理系统

    2.3.6 脱硫废水处理系统

    2.3.7 化学再生废水处理系统

2.4 氨氮废水水质特性及分析

2.5 本章小结

3 电化学氧化法处理氨氮废水的研究

3.1 研究目的

3.2 试验装置与器材

    3.2.1 试验装置

    3.2.2 试验器材及药品

    3.2.3 试验分析方法

3.3 试验流程设计

3.4 试验结果与分析

    3.4.1 电流密度对氨氮降解影响

    3.4.2 停留时间与氨氮降解的关系

    3.4.3 氯根浓度对氨氮降解的影响

    3.4.4 TDS对氨氮降解的影响

    3.4.5 水温对氨氮降解的影响

    3.4.6 系统可处理的最大氨氮质量浓度的探索

    3.4.7 电解去除氨氮的反应机理研究

    3.4.8 电解装置能耗的研究

    3.4.9 电解对氨氮以外的污染物的影响

    3.4.10 电极清洗对氨氮降解的影响

3.5 本章小结

4 电化学工艺与折点加氯工艺的比较

4.1 对氨氮降解能力的比较

4.2 工艺特点的比较

4.3 投资及运行成本的比较

4.4 环保效益比较

4.5 本章小结

5 电解法处理氨氮废水的工业应用研究

5.1 工艺技术方案制定需考虑的因素

5.2 降低氨氮废水总量

    5.2.1 探索脱硫废水减量方案

    5.2.2 探索精处理再生废水的减量方案

5.3 电解系统设计

5.4 电解后的废水回用方向研究

6 结论、创新与展望

6.1 结论

6.2 创新点

6.3 应用前景与展望

    6.3.1 应用于燃煤电厂氨氮废水处理领域

    6.3.2 解决脱硫添加剂使用后脱硫废水COD高的问题

    6.3.3 替代循环水杀菌剂

参考文献

攻读硕士期间主要成果

文章摘要:燃煤电厂作为火力发电的主要形式,对中国的能源、经济、环境等诸多领域都将产生举足轻重的影响。2015年4月颁布的《水污染防治行动计划》,即“水十条”的正式施行,标志着电力行业环保工作的方针将由烟气治理的单重心变为水气共治的双重心。论文首先对电化学法处理废水技术的相关文献进行了综述整理。近年来,电化学氧化技术得到了长足的发展,其在废水处理领域得到了广泛应用,是一种高效、廉价的废水处理工艺。论文系统地梳理了某大型燃煤电厂的水平衡状况及现有废水处理系统的处理能力,发现影响该电厂废水回用率的关键因素为:以脱硫废水及精处理再生废水为代表的高盐氨氮废水,难以通过常规工艺手段使其在处理后稳定达标及回用。这也是燃煤电厂废水处理中具有的代表性的问题,若能消除这两种废水中的氨氮、化学需氧量（COD）,则可由煤场或工业水系统接纳,实现回用。由于环保及经营的双重压力,探索一种经济、高效的新型氨氮废水处理工艺迫在眉睫。以某大型燃煤电厂的脱硫废水、精处理再生废水为研究对象,在充分分析其水质特性后,设计了一套电化学氧化脱除氨氮的中试工艺。通过改变水温、电流密度、停留时间、溶解性总固体（TDS）、初始氯根浓度、电极表面清洁度等试验条件,对影响氨氮降解的因素进行了较全面的研究。试验结果显示:电流密度、停留时间、初始氯根浓度、电极的清洁度对水样中氨氮降解效果影响较大,TDS对氨氮的降解效果影响较小。电流密度、停留时间、初始氯根浓度越大,电极表面的清洁度越高,氨氮的脱除效果越佳。具体可得到如下结论:（1）使氨氮初始浓度一定（121 mg/L）的废水以恒定的停留时间（1.2 min）通过电解装置,电流密度越大,氨氮降解浓度值越大（120～480 A/m2）,两者存在较好的线性关系,R2=0.9699。（2）组分相同的氨氮废水在相同的电流密度作用下通过电解装置,氨氮的脱除效果受停留时间的影响显著。当初始氨氮浓度为121 mg/L,出水水温在25℃左右,且电流密度保持不变（120～480A/m2）时,废水在电解装置内的停留时间越长,则氨氮的脱除率越高。（3）一定浓度的氨氮废水在恒定的电流密度（120～480 A/m2）作用下通过电解装置时,氨氮的脱除效果受初始氯根浓度的影响显著。当初始氨氮浓度为120 mg/L左右,出水水温在25℃左右时,废水的初始氯根越高,则氨氮的脱除率越高。（4）在相同电流密度（120～480 A/m2）、不同TDS（22520～32066 mg/L）条件下,氨氮的降解能力基本相同;试验过程中发现,随着TDS的上升,电解的可调电流上限有较显著的升高。此外,随着TDS的上升,电压呈逐步下降趋势,故提高氨氮废水初始TDS,有助于降低氨氮降解能耗。（5）当水样以相同的停留时间（1.2 min）流经电解装置时,当电流密度保持不变（240.0 A/m2）时,氨氮的脱除率随水温的上升而缓慢下降,当温度在接近36℃时,氨氮的脱除率迅速下降,当水温接近38℃时,氨氮的脱除率低于10%。这可能是因为当水温接近38℃时,电解反应产生的游离氯加速分解。（6）当停留时间为2 min,初始氯离子为8947 mg/L时,电解系统对废水的氨氮处理能力存在上限,此上限应在150.0mg/L左右。（7）只要水样中存在一定质量浓度的氨氮,电解产生的氯就将主要被氨氮消耗。且在电解去除氨氮的过程中,不同电流密度（120～378 A/m2）下,游离氯占总氯比例均在20%左右,当氨氮去除完毕后,继续进行短时间电解,游离氯比例迅速上升至70%以上。这符合有氯离子存在条件下,氨氮的电化学氧化首先生成氯胺,再进一步氧化生成氮气的氨氮间接电化学氧化途径。（8）在相同停留时间（1～2 min）的氨氮降解过程中,高电流密度能耗（以去除单位质量氨氮的平均能耗计,下同）高于低电流密度（120～480 A/m2）能耗;而在相同电流密度（120～480 A/m2）的氨氮降解过程中,长停留时间的能耗高于短停留时间（1～2 min）的能耗。当废水中的氨氮质量浓度接近于0时,其能耗上升幅度略有增加。提高氨氮废水初始TDS、提高电极表面的清洁度有助于降低氨氮降解能耗。（9）电解不能起到降低重金属的作用;电解后钙、镁等金属阳离子浓度约有5%的上升,这可能是由于电解过程中产生游离氯并使水中酸度升高,将废水中小部分含金属元素的沉淀混合物溶解所导致的;硫酸盐上升幅度约为23%,这是可能是由于还原性的硫化物被氧化,在酸性条件下生成硫酸盐。电解对CODCr的脱除率达91.1%。（10）极板表面的污染、结垢会降低电极活性,使氨氮脱除效率下降。以相同的电流密度（120～480 A/m2）对初始氨氮浓度为149.8 mg/L的废水进行电解,极板清洗前,电解平均能耗0.294kW·h/g,极板清洗后,电解平均能耗0.264kW·h/g,极板清洗后的电解平均能耗较清洗前下降约1 0.2%。基于试验结论,又从工艺特点、投资成本、运行经济性、环保效益及对氨氮的降解能力等多个方面,将电化学氧化法与该燃煤电厂现行的折点加氯法进行综合比较,深入讨论了以电化学氧化法代替折点加氯法的可行性,分析了电化学工艺在火力发电行业的应用前景。根据氨氮废水减量后的水质、水量特点进行了电解法处理电厂氨氮废水的工业应用研究,并结合该厂水平衡状况的分析结论,对电解处理合格后的废水回用方向进行了规划,确定了其用于煤场喷淋、循环水杀菌及路面冲洗的回用路线。

文章来源：《工业水处理》 网址: http://www.gysclzz.cn/qikandaodu/2021/1110/844.html