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利用石灰等药剂提升中水水质是城市中水在发电企业使用的前提条件，此过程产生了大量以碳酸钙为主要成分的中水污泥。中水污泥回用于脱硫系统是一种合理的处理手段，但中水污泥导入脱硫吸收塔时会出现起泡现象，影响脱硫过程正常进行。通过对多个电厂的中水污泥的金属离子、氯离子和有机物含量进行全面分析，起泡现象是由于中水污泥有机物含量过高所致，采用煅烧法可有效解决起泡现象。
［关键词］中水污泥；脱硫；起泡现象；有机物
当前城市中水是重要的工业用水来源，而中水水质较地下水有一定的差距，特别是悬浮物、COD等指标，因此需要对中水进行预处理后才可使用［1］。发电企业对城市中水通常采用混凝澄清处理技术，即添加石灰、絮凝剂、助凝剂等药剂处理中水，虽然提升了中水水质，但会产生大量的中水污泥［2］。若压滤中水污泥后外运作为废弃物处理，不但会造成固废的产生，而且会降低压滤机的使用寿命，增加设备使用和检修成本。通过石灰混凝澄清处理单元产生的中水污泥的主要物质为碳酸钙，含量达到80%以上［3］。碳酸钙是石灰石脱硫的主要原料，因此将中水污泥作为脱硫原料回用是一种合理化手段。但在实际使用过程中出现了脱硫塔起泡、石膏品质降低等问题，且起泡较为严重时，添加消泡剂无效，从而影响正常生产，限制中水污泥的回用，增加电厂废弃物处理成本［4］。
本文针对脱硫塔起泡问题展开了系统性地研究，主要包括对中水污泥各化学指标和主要成分的分析以及开展模拟试验等。通过化学指标和主要成分的比对，发现有机物含量过高是造成中水污泥回用于脱硫吸收塔起泡的主要原因，并有针对性地利用煅烧法去除有机物后进行了印证，充分证明有机物对中水污泥回用于脱硫系统带来的影响和限制。
2.1仪器与试剂
中水污泥1#取自华电乌达热电；2#取自呼和浩特热电；3#取自锡林郭勒热电；4#取自呼伦贝尔安泰热电；5#取自赤峰新城热电。将中水污泥放入烘箱内进行120℃干燥24h备用。
不同来源中水污泥导入脱硫系统运行情况如表1所示。由表1可以看出，5个来源的中水污泥均为中水中加石灰、聚合氯化铁/聚丙烯酰胺产生的污泥，现场对中水污泥回用于脱硫系统是直接用污泥泵将中水污泥打入石灰浆液罐内，混合完全后导入脱硫吸收塔中用于脱硫。
2.2实验方法
2.2.1脱硫模拟过程
实验室模拟脱硫过程装置如图1所示。
吸收罐容积为500L，其底部直径为80cm，底部设置有气体分布器，其上方放置高度为30cm的拉西环。将100L中水污泥泥浆导入吸收罐内，混合气体（空气∶SO2∶CO2=95∶1∶4）从吸收罐底部进入，与中水污泥泥浆充分接触，而后气体从吸收罐顶部排入气体吸收瓶中，经碱液吸收后排空。
2.2.2指标分析
（1）中水污泥阳离子分析过程。取10.0g烘干后的中水污泥充分研磨，用20mL盐酸（10%）溶解。然后使用转速为11000转/min的离心机离心10min，用5mL去离子水清洗未溶解固体2次，将上层清液连同清洗液一同转入50mL容量瓶中，记为清液A。加入1mL硝酸，定容后过膜，用电感耦合等离子分析仪进行检测。
（2）化学耗氧量分析过程。取2mL上述清液A加入到COD分析管中，经过消解后，用COD分析仪进行测试。
（3）总有机碳分析过程。取20mL上述清液A通入总有机碳分析仪中，进行总有机碳测试。
（4）有机物去除过程。将烘干后的中水污泥放入300℃马弗炉中加热2h，待中水污泥冷却至室温后，再用除盐水配制为含固量为5%的泥浆。
（5）Cl-测定。中水污泥泥浆静置24h后，取10mL上层清液，稀释至100mL，然后以铬酸钾为指示剂，用硝酸银标准溶液进行滴定。
3.1金属离子对起泡的影响
将不同电厂中水污泥用于脱硫，在脱硫过程中分别使用韩国KS Rheorlow消泡剂和美国迈图消泡剂进行消泡，结果如表2所示。
结合表1、2结果分析发现，实验室脱硫模拟装置内起泡现象与现场脱硫塔内结果相一致，证明该研究采用的模拟实验可以充分反映实际情况。
以烘干后的中水污泥为研究对象，对其中的Ca2+、Mg2+、Fe3+、Ni2+、
Zn2+、Hg2+、Cr3+的离子含量进行分析，分析结果如表3所示。由表3分析可知，上述7种金属离子在不同中水污泥中的含量无明显差别。这表明，金属离子不是引起中水污泥回用于脱硫发生起泡现象的关键因素。
3.2 Cl-对起泡的影响
以NaCl作为调节试剂，对不同中水污泥的Cl-含量进行调节，分别调节为0.5、0.75、1、1.5、2mg/g。对不同Cl-含量的中水污泥进行脱硫模拟实验，结果如表4所示。
由表4分析可以看出，随着Cl-含量增加，1#、3#、5#中水污泥在脱硫过程一直出现起泡现象，而2#、4#中水污泥则没有出现起泡，表明中水污泥的Cl-含量与脱硫起泡问题无关。这是由于起泡现象主要是在脱硫过程中碳酸钙分解成CO2产生的气泡破裂较慢、出现大量泡沫、导致液位升高而出现的。Cl-并没有表面活性，不能维持气泡不破裂或减缓气泡破裂速率，并且高浓度的盐对起泡有一定的破乳化作用，能促进泡沫的破裂［5-6］。
3.3 COD、TOC对起泡的影响
本研究以COD和TOC为指标表征中水污泥中有机物含量，如图2所示。由图2分析可以看出，发生起泡现象的1#、3#、5#中水污泥的COD和TOC均明显高于2#、4#中水污泥。起泡现象较为严重的1#和5#中水污泥，TOC指标高。TOC指标是表述有机类物质含量高低的重要指标，这证明有机物含量对中水污泥在脱硫过程的起泡现象有重要的影响，即有机物含量越高，起泡现象越严重。中水污泥中存在具有表面活性的有机物，如有机盐等，在使用石灰、絮凝剂处理中水的过程中，有机物被吸附包裹进入中水污泥之中。当中水污泥与SO2进行反应后，CaCO3分解释放出CO2，同时在絮凝澄清过程中包裹的有机物被释放出来，由于其具有一定的表面活性可延缓气泡破裂，从而形成大量的泡沫，造成脱硫吸收塔内液位显著升高，影响脱硫过程的正常进行［7-8］。
3.4 有机物消除对起泡的影响
为了进一步验证中水污泥中的有机物是脱硫起泡的根本原因，采用低温煅烧去除污泥中的有机物，在保证有效去除的同时，不引起其它组分发生变化或被破坏。经过低温煅烧处理后的中水污泥COD和TOC指标如图3所示。
由图3分析可以看出，5种中水污泥的COD均降至12mg/kg以下，TOC均降至2mg/kg之下，说明有机物基本去除。将处理后的中水污泥进行脱硫实验，均不再发生起泡现象，充分证明了有机物是引起脱硫起泡的原因。在沉降过程中，中水污泥会吸附包裹来自中水中的有机物和有机盐，这些有机物和有机盐均具有一定的表面活性作用，能够维持两相间的平衡，从而使得气泡可以稳定存在或延缓气泡破裂。在中水污泥脱硫过程中，CaCO3与SO2反应产生大量气泡，正常情况下，气泡破裂速度应与产生速度大致相同，则脱硫吸收塔内不会出现起泡问题。但当污泥中含有大量有机物、有机盐等成分时，会延缓甚至阻碍气泡破裂。同时随着中水污泥的不断加入，有机物的积累量逐渐增加，进一步减缓气泡的破裂，使得脱硫塔出现大量泡沫，导致液位报警器报警，影响脱硫过程的正常进行。这是中水污泥回用于脱硫系统导致起泡的根本原因［9-10］。
针对中水污泥回用进入脱硫吸收塔起泡的问题，以5种中水污泥为研究对象，通过搭建实验室模拟脱硫平台，分析了中水污泥中不同金属离子、Cl-、有机物等因素对中水污泥起泡情况的影响规律。分析结果表明，金属离子、氯离子与中水污泥脱硫起泡无关，而中水污泥中有机物含量越高，越容易发生起泡现象。当采用低温煅烧去除中水污泥中的有机物时，脱硫过程的起泡现象消失，说明有机物是决定是否出现起泡的关键因素。因此，在电厂采用中水污泥进行脱硫时，需将其有机物进行有效脱除，从而保障脱硫塔安全稳定运行。
