电厂采用石灰处理中水会产生主要成分为碳酸钙的中水污泥。目前中水污泥主要用于建筑材料烧制、废弃坑道填埋等。由于中水污泥主要成分为碳酸钙,在理论上可用于电厂脱硫系统,且无需对污泥进行脱水处理,不仅实现了中水污泥的资源化再利用,而且降低了处理成本。但在实际运行过程中出现了脱硫塔起泡问题,导致脱硫吸收塔内液位报警,影响脱硫过程正常进行。为此,本文以华能嘉祥电厂中水处理系统产生的污泥为研究对象,利用复合氧化物为催化剂,通过搭建的中水污泥氧化处理系统,降低中水污泥的有机物含量,以期消除中水污泥用于脱硫吸收塔的起泡问题。
1.1 实验材料与仪器
1.1.1 材料的名称与规格
铜粉(Cu,分析纯),二氧化硅(SiO2,分析纯),氧化铝(Al2O3,分析纯),碳酸钙(CaCO3,分析纯),中水污泥(华能嘉祥电厂),石灰石(CaCO3>85%,华能嘉祥电厂自购)。
1.1.2 仪器的型号及名称
高温马弗炉,总有机碳分析仪,COD分析仪,COD消解仪。
1.2 催化剂制备
采用混合煅烧法制备催化剂:按照质量比1:10:5:3将铜粉、二氧化硅、氧化铝、碳酸钙进行充分混合,然后转移至500 ℃马弗炉进行煅烧3 h。冷却至室温后,利用自动压片机把所得粉末压成厚度0.5 cm、直径1.0 cm的圆片。将压缩得到的圆片置于马弗炉中,按照5 ℃/min升温至900 ℃,煅烧2 h。冷却至室温后用3%稀盐酸浸泡,利用去离子水清洗3次,干燥即得中水污泥氧化所用催化剂。
1.3 中水污泥催化氧化
如图1所示,中试现场设置的4个容积为8 m3的柱形反应罐采用并联方式进行组合,各反应罐液位高度不超过4.5 m。反应器底部填装催化剂,高度为20 cm~200 cm,每个反应罐通入中水污泥流量为4 m3/h,反应罐顶部和底部设置有电磁阀。中水污泥处理采用连进连出模式,通过DCS集中控制系统控制阀门的开启和关闭,设定污泥的平均停留时间为2 h,经高级氧化处理的污泥从脱硫地沟进入石灰浆液罐,与石灰浆液混合后进入脱硫吸收塔,塔内设有液位报警装置,当起泡现象超过报警液位时,随即发出报警信号。
每个反应罐底部设置一个臭氧分布器和一个空气分布器,反应结束后的气体由顶部的臭氧破坏装置处理后排放。
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