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燃煤电厂脱硫废水处理技术研究与应用进展探究

发布时间:2019-5-27 8:05:47  中国污水处理工程网

  1 脱硫废水处理技术的背景与对燃煤电厂的意义

  目前,燃煤电厂提供全球电力的41.3%,而我国2017年煤电装机总量约为10.2亿kW,占发电装机总量的58%。由于绝大多数的SO2 排放来源于燃煤锅炉,因此燃煤发电厂必须配备SO2脱除装置。在各种烟气脱硫技术中,石灰/石灰石-石膏法因其脱硫效率高、可靠性高、适应性强和成本低等优点而被广泛应用。为保证石膏品质和控制吸收塔内浆液的Cl-和重金属等含量,脱硫装置要排放一定量的废水,废水经脱硫废水系统处理达标后排放。2015年以来,国务院发布《水污染行动计划》,脱硫废水的处理标准被进一步提升,其排放标准也被逐渐提高,为了使燃煤电厂的废水处理达到标准,需要根据不同污染物的特征进行处理。

  2 脱硫废水处理工艺

  脱硫废水主要是锅炉烟气湿法脱硫(石灰石/石膏法)过程中吸收塔的排放水。为了维持脱硫装置浆液循环系统物质的平衡,防止烟气中可溶部分即氯浓度超过规定值和保证石膏质量,必须从系统中排放一定量的废水,废水主要来自石膏脱水和清洗系统。废水中含有的杂质主要包括悬浮物、过饱和的亚硫酸盐、硫酸盐以及重金属,其中很多是国家环保标准中要求严格控制的第一类污染物。

  脱硫装置要排放一定量的废水,废水经脱硫废水系统处理达标后排放。脱水皮带机抽离出来的滤液一部分经过围堰分离器直接返回吸收塔,另一部分直接到达废水处理系统。

  脱硫废水处理系统工艺流程:

  脱水滤液→中和箱(加入石灰乳)→沉降箱(加入有机硫,混凝剂)→絮凝箱(加入助凝剂)→澄清器→清水池→达标外排或综合利用。

  为了更好的对脱硫废水进行处理,多数电厂都建立了单独的废水脱硫处理系统,脱硫废水处理包括以下4个步骤:

  (1)脱硫废水首先进入废水收集箱。通过废水收集箱中搅拌机搅拌,调节均化水质,同时防止废水中的悬浮物的沉淀。然后,通过二台废水提升泵(一用一备)进入pH调节箱。在中和箱加入石灰乳,调整废水PH值至9-12,使水中的氟离子变成不溶解的氟化钙沉淀,使废水中大部分重金属以金属化合物的形式析出;

  (2)使用重金属沉降剂,重金属沉淀Ca(OH)2的加入不但升高了废水的pH值,而且使Fe3+、Zn2+、Cu2+、Ni2+、Cr3+等重金属离子生成氢氧化物沉淀。一般情况下3价重金属离子比2价离子更容易沉淀,当pH值达到9.0~9.5时,大多数重金属离子均形成了难溶氢氧化物。同时石灰浆液中的Ca2+还能与废水中的部分F-反应,生成难溶的CaF2;与As3+络合生成Ca(AsO3)2等难溶物质。此时Pb2+、Hg2+仍以离子形态留在废水中,所以在第2隔槽中加入有机硫化物,使其与Pb2+、Hg2+反应形成难溶的硫化物沉积下来。

  (3)在絮凝箱内投加絮凝剂FeCL3,进行絮凝反应,在絮凝箱出口后的管道内投加助凝剂聚丙烯酰胺(PAM),助凝剂通过凝聚、架桥、吸附、共沉淀等协同作用,将前面生成的氟化钙和重金属氢氧化物等难溶物形成凝聚矾花,从废水中分离出来。

  (4)絮凝箱出来的废水自流至澄清池,在澄清池内废水中的氟化钙和重金属氢氧化物与废水分离,澄清池上层溢流清水自流至出水缓冲池,出水缓冲池起临时贮存的作用,能贮存24小时的水量,处理后的出水由出水缓冲泵送出。澄清池下层污泥小部分通过污泥回流泵回流至PH调节箱作为接种污泥,大部分通过污泥输送泵送入污泥压滤机进行脱水处理,压滤机出来的滤液自流回澄清池,压滤机出来的滤饼由汽车外运。

  3 脱硫废水零排放技术

  脱硫废水零排放技术是指脱硫废水在经过一系列处理后达一定的指标,这样这些水资源就可以循环利用而不向外面排出,从而达到保护环境、节约水资源的目的。

  目前,蒸发法是废水处理中常用的一种方法。它是指废水经过蒸发器加热至沸腾,水分会蒸发出来,待水蒸气冷却后凝结为水,对其重新利用,而废水中的杂质留在残渣中,随着继续蒸发,固体残留物将会以晶体的形式析出。目前,蒸发法已得到广泛应用。近年来国内脱硫废水处理领域实施的高盐废水蒸发结晶处理技术,多采用高品位能源进行废水的蒸发干燥、盐分的回收利用,以实现脱硫废水零排放。该技术存在严重的腐蚀、结垢问题,对设备材质防腐性能要求高,且能耗高,投资、运行成本高,运行控制难度大。

  利用烟道烟气对脱硫废水进行蒸发处理,相比较高盐废水蒸发结晶处理技术的高造价、高能耗和高运行费用相比,可大大降低工程造价、能耗和运行费用,且技术简单,理论上可以实现脱硫废水的零排放。

  此外,膜蒸馏是膜技术与蒸馏过程相结合的分离过程。膜的一侧与热的待处理溶液直接接触(称为热侧),另一侧直接或间接地与冷的水溶液接触(称为冷侧),热侧溶液中易挥发的组分在膜面处汽化通过膜进入冷侧并被冷凝成液相,其他组分则被疏水膜阻挡在热侧,从而实现混合物分离或提纯的目的。

  膜蒸馏的技术优势包括:①可低温操作,不需要将原料液加热至沸点;②常压操作;③理论脱盐率达100%;④产水水质好;⑤可处理高浓度原料液,分离性能不受渗透压限制。

  膜蒸馏技术适用于燃煤电厂脱硫废水零排放处理,特别是真空膜蒸馏技术+PTFE蒸馏膜+低温热源回收技术的组合工艺具有高脱盐率、产水水质好、高水回收率、抗污染及运行成本低等优势,已成为一项极具发展潜力的脱硫废水零排放技术。具体联系或参见http://eisbc.com更多相关技术文档。

  4 结语

  随着对环境保护的不断重视,燃煤电厂脱硫废水的处理也将是不断继续研究的课题,处理的难点在于离子浓度含量高、污染组分差别大、硬度大等。随着科研技术的不断进步,脱硫废水的零排放技术将会更加完善。(来源:《电力设备》  作者:钟翠)

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