【纯水设备www.gd-jiajie.com】在脱硫废水零排放的背景下，传统的蒸发结晶工艺不能有效地避免二次污染。塔烟气浓度、烟气部分静电除尘器用于蒸发和浓缩后的脱硫废水, 纯水设备并集中脱硫废水混合水泥,粉煤灰和其他材料产生凝固的身体,从而达到污染物的水泥固定。

    在实验中，将模拟的高矿化度与水泥、粉煤灰和河沙混合，制成凝固体。固化至一定年龄后，对氯离子的抗压强度和结合能力进行了测试。

    采用单变量法研究了不同材料配比对氯离子抗压强度和结合能力的影响，并用XRD对产物进行了表征。

    结果表明，水泥掺量为1.08时，凝固体的抗压强度最高，粉煤灰掺量大于0.25时，凝固体的抗压强度显著提高。模拟高盐水比越大，凝固体的抗压强度越低。河砂掺量对凝固体的抗压强度影响不大。

    养护28天后，试验得到的固化体抗压强度大于30MPa，满足“混凝土路缘石”的最低抗压强度要求。随着水泥掺量的增加，固化体的氯离子结合能力提高了21.7%，受水泥水化需水量的限制，其增长趋势逐渐放缓。由于粉煤灰在水化过程中产生的产物弗里德尔盐与氯离子的量较少，所以随着粉煤灰掺量的增加，凝固体的结合能力仅增加4.9%。XRD结果验证了水泥熟化过程中弗里德尔盐的存在。

    湿法石灰石/石膏脱硫工艺作为目前燃煤电厂的主流脱硫工艺，具有脱硫效率高、工艺成熟、运行稳定等优点。但是，纯水设备为了防止循环浆系统中氯离子等元素的过度富集，脱硫系统需要定期排放一定量的脱硫废水。脱硫废水具有以下特点:

1)水质受多种因素影响，并随工况和煤的种类而变化;

2) pH值4.5 ~ 6.5，弱酸性，氯离子含量高;

3)悬浮物含量高，以石膏颗粒、二氧化硅、铁铝化合物为主要成分;

4)总可溶性固形物含量较高，变化范围广，一般在3 -60000mg/L之间，Ca2+、Mg2+含量较高;

5)第Ⅰ汞、重金属如铅、砷污染物超标。因此，脱硫废水的处理受到了业界的广泛关注。

释放的预防和控制水污染的行动计划(也称为“水十”)和技术指南的污染预防和控制火力发电厂,脱硫废水零排放,已成为环境保护的重中之重的燃煤发电厂。目前常用的治疗方法是传统的化学沉淀方法,脱硫废水中和沉淀、沉淀、絮凝和浓缩澄清过程中,大部分的悬浮物质和重金属离子可以删除,这个过程能满足工业废水排放标准(DL / t997 - 2006),但不能消除氯离子迁移率强烈可溶性盐,如硒离子去除效果不好,无法实现真正的脱硫废水零排放。

    基于蒸发结晶和蒸发技术的零排放技术是脱硫废水处理领域的研究热点。蒸发结晶技术工艺复杂，操作成本高。简单预处理后得到的混合盐没有使用价值。采用盐分离技术可以得到纯度较高的结晶盐，但操作成本会进一步提高。低温烟气蒸发和旁路烟气蒸发技术增加了粉煤灰中的粉尘含量，将处理压力转移到电除尘器，粉煤灰中盐份过多会影响水泥的质量。

本研究涉及一种脱硫废水烟气浓度的降低及水泥固定工艺。如图1所示,烟气浓度与液柱塔喷嘴系统设置在esp,和之后的10 - 15%热烟气esp的液柱循环传热和脱硫废水用于实现减少和脱硫废水的浓度5 - 10倍。高浓度高盐废水经搅拌机与水泥、粉煤灰等胶凝材料混合后，转入恒温恒湿养护室养护。根据固化体的性能，可作为混凝土或铺装石材等材料使用。

上述程序的有益效果如下:

1)充分利用静电除尘器接触后的烟气的脱硫废水质量和传热,从而达到减少脱硫废水浓度的影响,即充分利用电厂余热资源;

2)液柱式喷嘴系统可以减少喷雾层设置造成的喷嘴堵塞;

3)脱硫塔前烟气含水率增加，大大降低了脱硫系统的工艺水;

4)水泥可以固定脱硫废水中的盐和重金属离子，将流动性脱硫废水转化为物理化学性质稳定、不易分散的固化体，有效避免二次污染;

5)充分利用发电厂的副产品粉煤灰。

    水泥固化技术具有工艺简单、原料简单易得、固化体性能稳定等优点，广泛应用于放射性废物、重金属污染废水、污泥等废弃物的处理领域。然而，脱硫废水处理的固化技术研究较少，粉煤灰的火山灰反应主要用于实现固化稳定。纯水设备由于脱硫废水量大，水泥在凝固体中掺入少量或不掺入水泥。因此，制备的固化体抗压强度较差，只能用于填埋处理。Renew等研究了脱硫废水精矿与粉煤灰同时固化后重金属的浸出性能，水泥占总掺量的10%，掺量较少，导致固化体金属离子浸出率较低。

    然而，对于固化稳定化脱硫废水后固化体的氯离子迁移问题，还鲜有研究。在混凝土行业中，氯离子引起的钢筋锈蚀是钢筋混凝土耐久性能下降的主要原因，氯离子在水泥基材料中主要存在三种形式：

1)与水泥中C3A相化学结合形成Friedel’s盐；

2)被物理吸附在水化产物C-S-H凝胶上；

3)游离在孔溶液中。

    其中，化学结合和物理吸附形式的氯离子统称为结合氯离子，孔溶液中的游离氯称为自由氯离子。自由氯离子会造成钢筋锈蚀，可用结合氯离子能力来评价混凝土中氯离子存在形式。因此，考虑到固化体的用途，实验利用模拟高盐水与水泥、粉煤灰等材料拌合制得固化体，同时探究了水泥，粉煤灰等不同组分材料对固化体抗压强度及结合氯离子能力的影响。

1 实验部分

1.1 固化胶凝材料

    矿渣硅酸盐水泥（425#）；普通建筑用河砂；粉煤灰，取自华北地区某热电厂；模拟高盐水，实验室配制的Cl-浓度为30000mg/L的NaCl溶液；脱硫废水，某电厂经三联箱处理后的脱硫废水，热浓缩后测得其Cl-浓度为30692mg/L。

1.2 实验方法

  （1）固化体制备将水泥、河砂和粉煤灰按一定配比拌合，加入适量模拟高盐水或脱硫废水搅拌均匀后转移至40mm×40mm×40mm的六联立方体试模，静置24h成型后置于饱和Ca(OH)2溶液中养护；

  （2）抗压强度检测固化体养护至规定龄期后，实验室纯水设备对其进行抗压强度试验。恒应力压力试验机（河北昌吉仪器有限公司，DYE-300B）以恒定速度移动，当固化体达到最大承受力时，机器停止，通过最大承受力计算抗压强度；

   （3）结合氯离子能力检测取养护至28d龄期的固化体粉末，分别用去离子水和硝酸浸泡，利用佛尔哈德法测得硝酸溶液中的氯离子浓度，可求得到单位质量浆体中总氯离子量Pt(mg/g)；利用莫尔法测得水溶液中氯离子浓度，可求得单位质量浆体中自由氯离子量Pf(mg/g)。结合氯离子量Pb=总氯离子量Pt－自由氯离子量Pf。结合氯离子能力:

2 实验结果与分析

2.1 组分材料对固化体抗压强度的影响

    抗压强度是固化体的重要性能，也是固化体再利用的一个重要指标，为了研究各组分材料对固化体抗压强度的影响，实验选用水泥，粉煤灰，纯水设备高盐水以及河砂作为固化材料，分别设计了水泥量组，粉煤灰量组，高盐水量组以及河砂量组。通过改变单一材料的掺入量，来探究各材料对固化体抗压强度的影响，各组固化体配合比见表1。

固化体养护至7d，14d，28d龄期后，对其进行抗压强度检测，3个平行样品作为一组，选择每组检测的平均值作为该龄期下固化体抗压强度值。

（1）水泥量对固化体抗压强度的影响

    7d和28d的固化体抗压强度值随水泥量增加呈现先增大后减小的趋势，且都在配比为1.08时达到最大值，但7d抗压强度总体变化幅度小，28d抗压强度变化幅度大；14d固化体抗压强度一直随水泥量增大而增大，但上升趋势越来越小，这说明水泥量的增加对固化体前期抗压强度影响小，对后期抗压强度影响大。

    结合总体趋势，水泥配比低时固化体在3个龄期的抗压强度都很小，而配比过高会影响抗压强度，这是由于在高盐水量一定的条件下，水泥量的增加意味着水灰比的下降，在高盐水量能满足水化要求时，增加的水泥能充分水化，水泥浆内水化产物增多，浆体内毛细孔隙少，胶凝体积增加，因而抗压强度高。随着水泥量逐渐增加，高盐水量不足以提供水泥浆充分水化所需水量时，多余的水泥使得固化体内未结合的颗粒增多，浆体内毛细孔隙增加，抗压强度下降。当水泥配比为1.08时，固化体抗压强度性能最佳。

 （2）粉煤灰量对固化体抗压强度的影响

   7d固化体抗压强度随粉煤灰量增加先增大后减小，说明粉煤灰量过高会影响固化体早期抗压强度；14d和28d固化体抗压强度仅在粉煤灰比例大于0.25后有明显提升，配比低时抗压强度变化小。

    粉煤灰掺量过高会削弱固化体前期抗压强度，提升后期抗压强度。这是由于掺入粉煤灰的水泥拌水后，水泥在数量上和能量上占优势，因而先发生水泥熟料的水化，释放出Ca(OH)2等水化产物，与粉煤灰中的活性成分SiO2和Al2O3反应。而粉煤灰中玻璃体结构稳定，表面致密性较强，前期与Ca(OH)2的火山灰反应缓慢，未反应的粉煤灰使浆体内孔隙增多，固化体强度下降；随着养护龄期的增加，粉煤灰的水化逐渐占主导作用，粉煤灰本身存在的形态效应，活性效应以及微集料效应相互影响，粉煤灰表面会生成大量的水化硅酸钙凝胶体，可以作为胶凝材料的一部分起到提高抗压强度的作用。

（3）高盐水量对固化体抗压强度的影响

    在7d、14d以及28d三个龄期，固化体抗压强度都随着高盐水量的增加而减小，且在14d以及28d龄期时抗压强度的减小趋势越来越明显。在水泥量一定的条件下，高盐水量增加会导致浆体内水量过大，超过水泥充分水化所需的水量，多余的水分会在水泥凝结硬化过程中蒸发，在浆体内部留下气孔，影响固化体的抗压强度，且提供的水量越大，可蒸发的水量越大，固化体抗压强度减少的越明显。

（4）河砂量对固化体抗压强度的影响

    在7d、14d和28d三个龄期固化体抗压强度随河砂量的增大总体变化不大，分别在21MPa、30MPa和36MPa左右波动。因此，河砂量的增加对固化体抗压强度影响较小，这是由于河砂在浆体内中主要起骨架或填充作用，不发生明显的化学反应。

由图2-图5中各组固化体抗压强度数据可知，实验室纯水设备固化体28d龄期抗压强度绝大部分在30MPa以上，而这符合《混凝土路缘石》（JC/T899-2016）标准中路缘石最低抗压强度要求。因此，水泥固化工艺制得的固化体能满足标准中抗压强度要求。

2.2 组分材料对固化体结合氯离子能力的影响

    结合氯离子能力能直观反映固化体中化学反应和物理吸附的氯离子能力，是评价钢筋混凝土钢筋锈蚀的重要指标。为了研究组分材料对固化体结合氯离子能力的影响，在实验3.1中选择水泥量组以及粉煤灰量组固化体，测定其28d龄期下的结合氯离子能力。

（1）水泥量对固化体结合氯离子能力的影响

    图6为水泥配比在0.92，1.00，1.08以及1.17时，四组固化体在28d龄期时结合氯离子能力的变化趋势图。

    由图6可知，28d龄期时固化体结合氯离子能力随水泥配比的增大而增强，但增强幅度越来越小，说明水泥量对固化体结合氯离子能力的提升效果是有限的。水泥配比从0.92增大至1.08，结合氯离子能力由0.668增大为0.813，增大了21.7%。这与固化体水化过程有关，水泥用量增大，水化产物随之增多，对氯离子的化学结合和物理吸附能力增强，因此结合氯离子能力增强，但受水化水量限制，水泥量过高时提升效果有限。

（2）粉煤灰量对固化体结合氯离子能力的影响

    图7为粉煤灰配比在0.15，0.20，0.25以及0.30时，四组固化体在28d龄期时结合氯离子能力的变化趋势图。

    从图7的总体趋势可以看出，28d龄期时固化体结合氯离子能力随粉煤灰配比的增大而增强，但增强幅度小，实验室纯水设备粉煤灰配比从0.15提高至0.30时，结合氯离子能力从0.733增大至0.769，仅增大了4.9%。这是因为粉煤灰在水泥水化过程形成的碱性环境中会生成少量水化铝酸钙，可以与氯离子反应生成Fredel’s盐，但生成量较少。

2.3 不同水样制得的固化体XRD分析

    利用模拟高盐水与浓缩脱硫废水分别制得固化体，养护至28d后对其粉末进行XRD衍射分析，结果如图8所示。

    由XRD衍射图可知，除了常见的水泥水化产物SiO2和Ca(OH)2，两种水样制得的固化体中还存在Friedel’s盐，这证明模拟高盐水以及浓缩脱硫废水中的氯离子与水泥中的C3A相确实发生反应生成了Friedel’s盐，说明水泥固化过程中生成的Friedel’s盐起到了重要作用。

3 结论

    （1）本文提出了一种脱硫废水烟气浓缩减量及水泥化固定工艺，将烟气浓缩后的脱硫废水与水泥、粉煤灰等材料拌合后制得固化体，从而实现污染物的水泥化固定；

    （2）固化体抗压强度随养护龄期增加而提高，纯水设备水泥配比为1.08时抗压强度达到最高值，粉煤灰配比大于0.25后对抗压强度提升明显，高盐水配比越大，抗压强度越低，河砂量对固化体抗压强度影响小；

    （3）水泥配比从0.92增大至1.08，结合氯离子能力增大21.7%，粉煤灰配比从0.15提高至0.30时，结合氯离子能力仅增大了4.9%；

    （4）XRD的结果验证了水泥固化过程中Friedel’s盐的存在。佳洁纯水设备公司可根据客户要求制作各种流量的纯水设备，超纯水设备及软水处理设备。纯水设备，实验室纯水设备。