电厂脱硫酸性废水排放pH数值模拟及其对海水重金属溶出影响.pdf

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1、海洋开发与管理2013年第9期电厂脱硫酸性废水排放pH数值模拟及其对海水重金属溶出影响郭道清1，梁春林2，陈春亮2，孙省利2，张际标2(1．宝钢湛江钢铁有限公司上海201900；2．广东海洋大学海洋资源与环境监测中心湛江524088)摘要：随着越来越多滨海电厂采用海水法烟气脱硫工艺进行烟气脱硫，该工艺排放的低pH废水的生态环境影响越来越受到海洋研究者和有关管理部门的密切关注。文章通过在室内设置5．o～9．0的6组不同的pH，考察各组海水中铬、铜、锌、镍、镉和铅等重金属含量随pH变化的响应规律。结果表明，湛江湾海水中铬、铜、锌、镍、铅等含量随着pH的升高而降低，其中除铜为三次方显著衰减规

2、律外，铬、锌、铅、镍等4元素含量随pH变化均遵循显著的线性衰减响应规律。ECOMSED模型预测结果显示，湛江湾某规划电厂脱硫酸性废水排放导致的水体劣于第三、四类海水水质标准(pH：6．8～8．8，ApH>0．2)的海域面积全潮平均为3．63km2，该区水体溶出的各重金属含量较高，但相对于约190km2的湛江湾海域面积而言，影响范围较小。关键词：数值模拟；pH；重金属；浅海水动力模型(ECOMSED)；脱硫酸性废水天然海水通常呈弱碱性，自然碱度约为1．3～2．5mmol／L，一般含盐质量分数为3．1％～3．5％，其中碳酸盐占0．34％，硫酸盐占10．8％，氯化物占88．5％，这使得海水具

3、有天然的缓冲及吸收S02的能力[1]。烟气海水脱硫工艺是利用天然海水作为吸收剂脱除烟气中SO。的一种湿式脱硫方法，在国内外的开发和应用已有近40年的历史[2叫]。与石灰石～石膏脱硫工艺相比，海水法烟气脱硫工艺因系统简单(不需要吸收剂制备和副产品处理系统)、维护方便(不结垢)、运行费用低等特点而越来越受到滨海电厂的青睐[4_7]。然而，该工艺在海水吸收S02的同时，也将烟气中部分烟尘以及洗脱的重金属一并携带人海，因此在海水洗涤烟气后排入大海是否会给海洋环境带来二次污染、是否会对周边海域的生态环境造成负面影响是人们普遍关注的焦点。目前，海水烟气脱硫废水排放对周边环境影响方面的研究主要集中在

4、pH扩散、携带的悬浮物扩散和重金属沉降及生态影响等方面[7-11

5、，对脱硫酸性废水排放后对原有水体的重金属溶出和扩散的影响研究尚未涉及。本工作以湛江湾内东南角沿岸规划建设的某电厂(简称“规划电厂”)为研究对象，数值计算该电厂海水脱硫酸性废水排放的pH变化范围，并据此评价酸性脱硫废水排放对海水中重金属的释放影响，为深入了解烟气海水脱硫工艺排水的生态环境影响，促进烟气海水脱硫工艺的推广应用提供科学依据。该电厂首期规划建设两台350Mw掺烧煤气的供热机组，循环冷却水取、排水采用深取浅排方案，取水口位于水深7m处，排水口位于自由海面，循环冷却水排放流量为31．4m3／S，脱硫酸性废水按pH不低

6、于6．8限值排放。规划电厂所在海域为湛江湾内的蔚荏港港湾，紧靠海湾深槽，水深约26～44m；年平均水温24．1℃，呈单峰型变化，水温峰值(8月)月平均为28．9℃，谷值(2月)月平均为17．4℃，水体等温线与岸线平行，水温垂直变化极小，没有明显跃层；年平均盐度30．2，峰值(7月)月平均盐度31．3，谷值(10月)月平均盐度28．2；年平均潮差约2．17m，最大潮差为5．45m，水流动力以潮汐作用为主，流向沿湾内深槽作往复运动[121。第9期郭道清，等：电厂脱硫酸性废水排放pH数值模拟及其对海水重金属溶出影响671材料与方法1．1海水样品的采集与测试实验所用样品于2011年6月采自于规

7、划建设电厂附近海域表层海水，现场水温31．2℃，盐度30．2，pH为7．96。水样运抵实验室后各取约10L的海水样品放于6个敞口玻璃缸中，利用pH计、盐酸(GR，广州化学试剂厂)和氢氧化钠(GR，广州化学试剂厂)溶液对各玻璃缸海水的pH进行测调。鉴于大多数工业废水人海排放的水质执行不劣于三类海水水质标准(pH≥6．8)要求，拟在pH为5．0～9．0范围内容设置6个不同pH值的试验组。调后各试验缸水体pH分别为5．02，6．41，6．90，7．70，8．02和8．92，其中pH为8．02的水体是未经任何处理的天然海水，其他试验缸水体除调试pH外未加其他任何物质。取约50mL水样过滤后用2

8、％硝酸稀释10倍，然后由电感耦合等离子体质谱仪(ICP—MS，AgilentTechnologies7500Cx)测定其中的铜、铅、锌、镉、铬、镍等重金属元素含量，用海水中标准物质[海水中微量元素，GBW(E)080040，国家海洋局第二研究所]进行测定质量控制。所用试剂均为优级纯，水为超纯水(MiliporeElix3+AlO)。1．2水动力模型及其计算条件1．2．1水动力模型本研究采用被广泛应用的浅海水动力模型——ECOMSED(3DEst