摘 要

随着我国对于工业废水的要求不断提升，工业废水的处理方式也不断革新。我国目前发电的主要来源仍然为火力发电，而在火力发电中的主要燃料仍为煤燃烧的途径。发电厂由此产生的脱硫废水等通过传统的“三联箱”的方式进行脱去污染物，但是其去除氨氮和COD的效果不能稳定的达到最新的标准，因此，通过对电化学催化氧化的研究，来应用到“三联箱”处理工艺之后，以提升水质成为研究的重点。本论文通过对国内脱硫废水研究现状进行探究，脱硫废水的工业企业处理方法的现状进行探究。随后通过物理化学、仪器分析等方法不同电厂的水质进行分析，首先选用合适的电极分析，对不同电极材料如掺硼金刚石电极、金属氧化物电极、石墨电极等应用进行了分析，随后对于脱硫条件中电流密度条件、极板间距条件、搅拌速度条件、初始pH条件，进行了实验分析，选取其中的最佳条件，对可能降解的途径进行了分析，对应用的成本进行了可行性的分析，以进一步的研究电解法处理脱硫废水的效果和工业上应用的可能性。

关键词：脱硫废水 电化学氧化 工业废水

Abstract

With the continuous improvement of china's requirements for industrial wastewater, the treatment of industrial wastewater is also constantly being reformed. At present, the main source of power generation in china is still thermal power generation, and the main fuel in thermal power generation is coal combustion. The resulting desulfurization wastewater from power plants removes pollutants through the traditional “triple tank” method, but the effect of removing ammonia nitrogen and COD cannot stably reach the latest standards. Therefore, through the study of electrochemical catalytic oxidation after applying it to the " Triple tank" treatment process, improving water quality has become the focus of research. This paper explores the current status of domestic desulfurization wastewater research, and the current status of desulfurization wastewater industrial processing methods. Subsequently, the water quality of different power plants was analyzed by physical chemistry, instrument analysis and other methods. First, the appropriate electrode analysis was selected to analyze the application of different electrode materials such as boron-doped diamond electrodes, metal oxide electrodes, graphite electrodes, etc., and then the desulfurization conditions The medium current density condition, electrode plate spacing condition, stirring speed condition, initial pH condition were analyzed experimentally, the best conditions were selected, possible degradation pathways were analyzed, and the cost of application was analyzed. To further study the effect of electrolytic treatment of desulfurization wastewater and the possibility of industrial application.

Key Words：Desulfurization wastewater Electrochemical oxidation Industrial wastewater

目 录

第一章 绪论 1

1.1 引言 1

1.2 脱硫废水综述 1

1.2.1 脱硫废水的来源与特点 1

1.2.2 脱硫废水处理工艺 3

1.3 电化学氧化法研究进展 6

1.3.1 电化学氧化基本原理 6

1.3.2 电化学氧化在脱硫废水中的应用 7

1.4 研究内容与技术路线 7

1.4.1 研究目的与意义 7

1.4.2 研究内容 8

1.4.3 技术路线 8

第二章 实验条件与方法 10

2.1 试验材料 10

2.1.1 试验仪器 10

2.1.2 试验药剂 11

2.1.3 试验水样 11

2.2 试验方法 11

2.2.1 电化学氧化研究方法 11

2.2.2 检测方法 12

第三章 电解法处理脱硫废水实验研究 14

3.1 脱硫废水水质分析 14

3.1.1 常规水质分析 14

3.1.2 气质连用分析 15

3.1.3 紫外-可见光谱分析 16

3.1.4 离子浓度分析 17

3.2 电化学氧化阳极选择 18

3.3 电化学氧化条件优化 19

3.3.1 电流密度影响试验 19

3.3.2 极板间距影响试验 20

3.3.3 搅拌速度影响试验 21

3.3.4 初始pH影响试验 21

3.4 污染物可能降解途径及机理 22

3.4.1 紫外-可见光谱分析 22

3.4.2 ICP分析 23

3.4.3 XRD分析 23

3.5 电化学氧化对不同脱硫废水的处理 24

3.5.1 芜湖电厂废水实验 24

3.5.2 合肥电厂废水实验 25

第四章 电化学氧化成本估算 28

4.1 电化学氧化成本 28

4.2 其它工艺成本 29

4.2.1 蒸发结晶法成本 29

4.2.2 旁路蒸发技术成本 30

4.2.3 次氯酸钠法成本 30

第五章 结论与展望 31

5.1 结论 31

5.2 展望 31

参考文献 32

致 谢 33

第一章 绪论

1.1 引言

我国拥有着丰富的煤炭矿产资源，并且火力发电技术成熟，正因如此，燃煤长期作为我国发电主要使用的资源。但是，在燃煤发电的过程中会耗费大量的水资源，其占比达到了全国工业用水总量的20%^[1]。随着国家的发展，环境保护意识增强，在2015年颁布的《水污染防治行动计划》（简称“水十条”），更加注重对水环境的保护措施，并将保护上升到了国家战略来对待。这也导致了燃煤电厂的水资源循环利用与达标排放提出了更严格的要求。

在燃煤电厂中，水资源的利用纷繁复杂，可细分为循环水系统、工业水系统、生活污水系统等。其中，脱硫废水系统作为燃煤电厂的终端废水，其富集了各废水系统中的污染物，往往含有大量的悬浮物、硫酸盐、氟化物、重金属离子、有机物和氨氮。目前，国内燃煤电厂中的脱硫废水大部分还是采用传统的“三联箱”工艺处理，其虽可以有效地去除重金属离子和悬浮物，但对废水中COD、氨氮的去除效果不佳，由此工艺设计排放的出水难以达到新版“水十条”中对于废水处理的要求。因此，很有必要探究经济有效的脱硫废水后处理技术，使其能达标排放。

1.2 脱硫废水综述

1.2.1 脱硫废水的来源与特点

在燃煤发电过程中，煤炭的燃烧会释放煤中本来含有的硫元素，并以二氧化硫、悬浮物烟尘等形式对环境造成污染，其中二氧化硫是酸雨形成的主要原因，如果直接排放将对大气环境造成严重的污染。2015年年底国家环境保护部、发展改革委员会等联合颁布了燃煤电厂在2020年年前全面完成超低排放改造的具体方案，对电厂烟气排放做了严格的要求。为了减少燃煤烟气对大气的污染，有效去除烟气中的二氧化硫、烟尘等污染物，使之可以达标排放，专家学者们提出了多种燃煤烟气处理技术，其中应用最广的为石灰石—石膏湿法烟气脱硫工艺（FGD），占比达到了90%以上^[2]。

FGD作为一种煤炭燃烧后烟气处理技术，其位于空气预热器和静电除尘器之后，它的基本原理是利用喷淋塔作用使得烟气中的灰尘、二氧化硫等污染物与石灰石-石膏吸收剂充分接触，进而被吸收去除，详细的工艺流程及原理如图1.1所示。FGD工艺具有脱硫效率高、运行稳定等优点，但由于脱硫工艺本身的限制，随着脱硫工艺的不断进行，脱硫液中含有的悬浮杂质以及盐分等浓度上升，导致系统性的脱硫效率降低，机械设备腐蚀等情况的发生。因此，脱硫吸收塔必须适时排出一部分浆液来维持脱硫系统的稳定性，这将导致大量的高浓度脱硫废水产生。