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燃煤電廠脫硫廢水處理技術研究與應用進展探究
發布人:源創環境 分布時間:2019-4-25 點擊:646
 

1 脫硫廢水處理技術的背景與對燃煤電廠的意義

目前,燃煤電廠提供全球電力的41.3%,而我國2017年煤電裝機總量約為10.2億kW,占發電裝機總量的58%。由于絕大多數的SO2 排放來源于燃煤鍋爐,因此燃煤發電廠必須配備SO2脫除裝置。在各種煙氣脫硫技術中,石灰/石灰石-石膏法因其脫硫效率高、可靠性高、適應性強和成本低等優點而被廣泛應用。為保證石膏品質和控制吸收塔內漿液的Cl-和重金屬等含量,脫硫裝置要排放一定量的廢水,廢水經脫硫廢水系統處理達標后排放。2015年以來,國務院發布《水污染行動計劃》,脫硫廢水的處理標準被進一步提升,其排放標準也被逐漸提高,為了使燃煤電廠的廢水處理達到標準,需要根據不同污染物的特征進行處理。

2 脫硫廢水處理工藝

脫硫廢水主要是鍋爐煙氣濕法脫硫(石灰石/石膏法)過程中吸收塔的排放水。為了維持脫硫裝置漿液循環系統物質的平衡,防止煙氣中可溶部分即氯濃度超過規定值和保證石膏質量,必須從系統中排放一定量的廢水,廢水主要來自石膏脫水和清洗系統。廢水中含有的雜質主要包括懸浮物、過飽和的亞硫酸鹽、硫酸鹽以及重金屬,其中很多是國家環保標準中要求嚴格控制的第一類污染物。

脫硫裝置要排放一定量的廢水,廢水經脫硫廢水系統處理達標后排放。脫水皮帶機抽離出來的濾液一部分經過圍堰分離器直接返回吸收塔,另一部分直接到達廢水處理系統。

脫硫廢水處理系統工藝流程:

脫水濾液→中和箱(加入石灰乳)→沉降箱(加入有機硫,混凝劑)→絮凝箱(加入助凝劑)→澄清器→清水池→達標外排或綜合利用。

為了更好的對脫硫廢水進行處理,多數電廠都建立了單獨的廢水脫硫處理系統,脫硫廢水處理包括以下4個步驟:

(1)脫硫廢水首先進入廢水收集箱。通過廢水收集箱中攪拌機攪拌,調節均化水質,同時防止廢水中的懸浮物的沉淀。然后,通過二臺廢水提升泵(一用一備)進入pH調節箱。在中和箱加入石灰乳,調整廢水PH值至9-12,使水中的氟離子變成不溶解的氟化鈣沉淀,使廢水中大部分重金屬以金屬化合物的形式析出;

(2)使用重金屬沉降劑,重金屬沉淀Ca(OH)2的加入不但升高了廢水的pH值,而且使Fe3+Zn2+Cu2+Ni2+Cr3+等重金屬離子生成氫氧化物沉淀。一般情況下3價重金屬離子比2價離子更容易沉淀,當pH值達到9.0~9.5時,大多數重金屬離子均形成了難溶氫氧化物。同時石灰漿液中的Ca2+還能與廢水中的部分F-反應,生成難溶的CaF2;與As3+絡合生成Ca(AsO3)2等難溶物質。此時Pb2+Hg2+仍以離子形態留在廢水中,所以在第2隔槽中加入有機硫化物,使其與Pb2+Hg2+反應形成難溶的硫化物沉積下來。

(3)在絮凝箱內投加絮凝劑FeCL3,進行絮凝反應,在絮凝箱出口后的管道內投加助凝劑聚丙烯酰胺(PAM),助凝劑通過凝聚、架橋、吸附、共沉淀等協同作用,將前面生成的氟化鈣和重金屬氫氧化物等難溶物形成凝聚礬花,從廢水中分離出來。

(4)絮凝箱出來的廢水自流至澄清池,在澄清池內廢水中的氟化鈣和重金屬氫氧化物與廢水分離,澄清池上層溢流清水自流至出水緩沖池,出水緩沖池起臨時貯存的作用,能貯存24小時的水量,處理后的出水由出水緩沖泵送出。澄清池下層污泥小部分通過污泥回流泵回流至PH調節箱作為接種污泥,大部分通過污泥輸送泵送入污泥壓濾機進行脫水處理,壓濾機出來的濾液自流回澄清池,壓濾機出來的濾餅由汽車外運。

3 脫硫廢水零排放技術

脫硫廢水零排放技術是指脫硫廢水在經過一系列處理后達一定的指標,這樣這些水資源就可以循環利用而不向外面排出,從而達到保護環境、節約水資源的目的。

目前,蒸發法是廢水處理中常用的一種方法。它是指廢水經過蒸發器加熱至沸騰,水分會蒸發出來,待水蒸氣冷卻后凝結為水,對其重新利用,而廢水中的雜質留在殘渣中,隨著繼續蒸發,固體殘留物將會以晶體的形式析出。目前,蒸發法已得到廣泛應用。近年來國內脫硫廢水處理領域實施的高鹽廢水蒸發結晶處理技術,多采用高品位能源進行廢水的蒸發干燥、鹽分的回收利用,以實現脫硫廢水零排放。該技術存在嚴重的腐蝕、結垢問題,對設備材質防腐性能要求高,且能耗高,投資、運行成本高,運行控制難度大。

利用煙道煙氣對脫硫廢水進行蒸發處理,相比較高鹽廢水蒸發結晶處理技術的高造價、高能耗和高運行費用相比,可大大降低工程造價、能耗和運行費用,且技術簡單,理論上可以實現脫硫廢水的零排放。

此外,膜蒸餾是膜技術與蒸餾過程相結合的分離過程。膜的一側與熱的待處理溶液直接接觸(稱為熱側),另一側直接或間接地與冷的水溶液接觸(稱為冷側),熱側溶液中易揮發的組分在膜面處汽化通過膜進入冷側并被冷凝成液相,其他組分則被疏水膜阻擋在熱側,從而實現混合物分離或提純的目的。

膜蒸餾的技術優勢包括:①可低溫操作,不需要將原料液加熱至沸點;②常壓操作;③理論脫鹽率達100%;④產水水質好;⑤可處理高濃度原料液,分離性能不受滲透壓限制。

膜蒸餾技術適用于燃煤電廠脫硫廢水零排放處理,特別是真空膜蒸餾技術+PTFE蒸餾膜+低溫熱源回收技術的組合工藝具有高脫鹽率、產水水質好、高水回收率、抗污染及運行成本低等優勢,已成為一項極具發展潛力的脫硫廢水零排放技術。

4 結語

隨著對環境保護的不斷重視,燃煤電廠脫硫廢水的處理也將是不斷繼續研究的課題,處理的難點在于離子濃度含量高、污染組分差別大、硬度大等。隨著科研技術的不斷進步,脫硫廢水的零排放技術將會更加完善,

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