廖昌郁、彭淑惠、黃聖智、黃韻璇 / 工研院材化所
燃煤電廠排煙脫硫(FGD)廢水除硼，因法規管制濃度需小於5 mg/L，實務應用上以除硼樹脂作為最終把關程序為建議方案。然而，除硼樹脂應用於水質複雜度高之FGD廢水在業界並無實際應用案例，因此本研究針對實際FGD廢水進行相關測試，以獲得最佳之操作與處理效能。測試結果顯示，除硼樹脂平均工作交換容量為4.7 g B/L S108，HCl酸再生液及NaOH鹼再生液操作濃度為5 vol%及2 wt%。實廠應用上，在進流硼濃度約30~45 mg/L及流量10.4 m3/hr (5 BV/hr)操作下，樹脂床於18~20 hr破出。實廠HCl酸再生液及NaOH鹼再生液操作濃度為5.8 wt%及2.9 wt%。設定產水12 hr及再生6 hr作為實廠樹脂塔操作參數。
【內文精選】
前 言
燃煤發電廠的煙氣進入排煙脫硫(FGD)設備後，藉由石灰石漿液吸收煙氣中的二氧化硫，反應生成亞硫酸鈣及硫酸鈣去除二氧化硫。當FGD系統水質惡化時，須排出部分的系統水並補充生水，而排出的系統水即為FGD廢水。由於燃煤中也含有硼元素，因此煙氣中的硼會一併在FGD系統中被去除，所以FGD廢水硼濃度亦高，一般會達數百mg/L以上，超過法規標準(5 mg/L)。因FGD廢水硼濃度達數百mg/L範圍，除硼處理流程一般會採化混進行前處理，降低硼濃度後，再搭配除硼樹脂進行處理，使放流水之硼濃度達標排放。
除硼樹脂評估試驗
評估試驗使用實廠FGD廢水進行測試，由表一可知硼濃度約180~240 mg/L，pH值7~8。Ca2+濃度約700~1,150 mg/L，Mg2+濃度約350~650 mg/L，SO42-濃度約2,700~4,000 mg/L。使用Purolite® S108(S108)除硼樹脂進行測試。石英管柱：直徑1.56 cm、柱高90 cm、S108樹脂填充高度70 cm及填充量(BV) 100 mL。樹脂塔操作方式：產水上進下出、反洗下進上出及再生上進下出。依樹脂供應商建議參數進行試驗操作。其程序為：產水→反洗→酸再生→慢洗→鹼再生→慢洗→產水。
表二、S108除硼樹脂操作參數建議值
實廠除硼樹脂塔試車
實廠操作先以沉澱池出流水進行貫穿曲線測試，確認樹脂塔最長產水時間。由圖七(a)可知，進流水硼濃度約30~45 mg/L，在進流量為10.4 m3/hr (5 BV/hr)操作下，樹脂床於18~19 hr破出，此時出流水硼濃度約1.5~5.0 mg/L。以濃度5.8 wt% HCl及流量6.24 m3/hr (3 BV/hr)條件進行樹脂再生(圖七(b))，於100 min後出流HCl再生液硼濃度<5.0 mg/L(法規值)，於140 min完成酸再生程序。接著重複進行第2次貫穿曲線測試，由圖七(c)可知，在進流水硼濃度約25~40mg/L操作下，於19 hr產水期間，出流水硼濃度均<5.0 mg/L。依貫穿曲線測試結果可知，在進流水硼濃度<50 mg/L條件下操作，樹脂床破出時間介於18~20 hr之間。
圖七、實廠除硼樹脂塔測試，(a)第1次貫穿曲線；(b)酸再生曲線；(c)第2次貫穿曲線
在實廠藥槽體積、軟水供應量及加藥機流量的規劃部分，比較評估試驗及實廠運轉的再生藥液用量情形(表三)，以再生1 L S108所需的g純HCl及g純NaOH來說，實廠值比試驗值增加約30%。因此，以評估試驗參數進行實廠設計時，仍需考量安全邊際，避免藥槽體積、軟水供應量及加藥機流量抓太保守。綜整貫穿曲線及單塔循環測試結果，彙整實廠樹脂塔運轉參數如圖九所示 …以上為部分節錄資料，完整內容請見下方附檔。
★本文節錄自《工業材料雜誌》421期，更多資料請見下方附檔。