燃煤電廠脫硫廢水零排放技術研究進展
傳統的脫硫廢水處理技術不能滿足電廠零排放要求,探索有效且經濟的脫硫廢水零排放技術迫在眉睫。脫硫廢水水質復雜,要達到零排放的目的,就要根據不同污染物的特征,進行分段處理。將燃煤電廠脫硫廢水零排放處理過程歸納分為預處理、濃縮減量和蒸發固化三段。
1、 脫硫廢水預處理是實現脫硫廢水零排放的基礎,主要是對廢水進行軟化處理,去除廢水中過高的鈣鎂硬度,防止后續處理系統頻繁出現污堵、結垢等現象;同時去除廢水中的懸浮物、重金屬和硫酸根等離子。常用于脫硫廢水的預處理工藝是:化學沉淀→混凝沉淀→過濾。
2、 濃縮減量主要通過熱濃縮或膜濃縮等技術,使預處理后的脫硫廢水得到濃縮,廢水量得到降低。這不僅可回收水資源,更重要的是減少了后續蒸發固化的處理量,從而降低蒸發固化的處理成本。熱濃縮常用的技術主要有:多效蒸發(MED)和機械蒸汽再壓縮(MVR);膜濃縮的膜分離技術有:反滲透(RO)、正滲透(FO)、電滲析(ED)和膜蒸餾(MD)。
3、 蒸發固化可通過蒸發塘、結晶器和煙道處理法等技術蒸發濃縮后的脫硫廢水,使廢水中的水分汽化,廢水中的雜質固化成結晶鹽后外排處置,從而達到廢水零排放的目的,是脫硫廢水零排放的核心。
具體介紹了每段主要目的及其技術方法,分析了不同技術的原理與優缺點。
綜上所述,各種蒸發固化技術中,蒸發塘占地廣、存在潛在污染等問題,難以推廣應用;結晶器成本昂貴、運行復雜,尤其不適用于中小型電廠;直噴煙道余熱蒸發受限于煙道結構,直煙道長度及煙氣溫度,在電廠新形態下應用受限;旁路煙氣蒸發設備簡單,自動化程度高,可利用煙氣溫度高,能保障廢水的高效蒸發,對電廠其他設備影響較小,在脫硫廢水零排放中優勢顯著,適合廣泛推廣。
我國脫硫廢水零排放技術仍處于廣泛研究與初步應用探索階段。現有零排放技術的投資成本普遍較高且運行費用較大。如何組合現有工藝,揚長避短,實現低成本脫硫廢水零排放,提高廢水和礦物鹽的綜合利用率,將是今后脫硫廢水零排放研究的重點。
正文
2015年4月,國務院發布《水污染防治行動計劃》(簡稱“水十條”),對各類水體污染的治理提出了更為嚴格的要求;同時,國家“十三五”規劃進一步嚴控水資源使用,要求工業生產盡可能回收和循環使用生產過程產生的廢水。為了符合相關法律法規和相關產業政策,燃煤電廠廢水零排放勢在必行。然而,傳統的脫硫廢水處理技術不能滿足電廠零排放要求,探索有效且經濟的脫硫廢水零排放技術迫在眉睫。
1 脫硫廢水處理現狀
根據廢水來源,燃煤電廠廢水一般包括生活污水、循環水排污水、脫硫廢水和各種再生廢水等。當石灰石-石膏濕法煙氣脫硫系統運行時,吸收劑在循環使用過程中鹽分和懸浮物等雜質濃度越來越高,為使雜質濃度不超過設計上限,當其濃度達到一定值后需從系統中排出部分廢水,排出的這部分廢水稱為脫硫廢水。
燃煤電廠脫硫廢水具有如下水質特性:
1) 呈酸性,pH在4.5 -6.5之間;
2) 含鹽量高,且濃度變化范圍極廣,一般在20-50 g/L;
3) 硬度(鈣鎂離子濃度)高,結構風險高;
4) 懸浮物高,一般在20-60g/L;
5) 成分復雜,水質波動大;
6) 6)氯離子含量高,腐蝕性強且回用困難。
脫硫廢水因這些特性成為燃煤電廠最復雜和最難處理的一股廢水,是實現燃煤電廠廢水零排放的關鍵。
傳統脫硫廢水處理方法包括灰場處置、煤場噴灑、灰渣閉式循環系統及三聯箱法等。灰場處置、煤場噴灑、灰渣閉式循環系統所需水量較少,且會造成系統設備的腐蝕,對電廠的安全運行造成隱患;三聯箱法經過簡單中和、絮凝和沉淀澄清后,雖可有效去除懸浮固體、重金屬離子和F-等污染物,但該工藝難以有效去除Na+, C1-, SO42-、Ca2+和Mg2+等離子,出水含鹽量仍很高,回用困難。
脫硫廢水水質復雜,要達到零排放的目的,就要根據不同污染物的特征,進行分段處理。脫硫廢水零排放處理過程分為3段:預處理、濃縮減量和蒸發固化。
2 脫硫廢水的預處理
脫硫廢水預處理是實現脫硫廢水零排放的基礎,主要是對廢水進行軟化處理,去除廢水中過高的鈣鎂硬度,防止后續處理系統頻繁出現污堵、結垢等現象;同時去除廢水中的懸浮物、重金屬和硫酸根等離子。常用于脫硫廢水的預處理工藝是:化學沉淀→混凝沉淀→過濾。
2.1 化學沉淀
化學沉淀是通過投加化學藥劑使水中的鈣、鎂離子形成沉淀而被去除,從而使廢水得到軟化。該法可有效去除鈣、鎂和硫酸根等離子,技術成熟,但污泥量大。根據采用的藥劑不同,常用的方法有石灰-碳酸鈉法、氫氧化鈉-碳酸鈉法。兩者均有較好的軟化效果;后者相比于前者,投加量少,對Ca2+, Mg2+去除率更高,但SO42-去除率偏低。此外,還可利用脫硫后煙道氣中的CO2去除廢水中鈣離子,成本較低,但運行不穩定,目前還未見有工程實例。
2.2 混凝沉淀
化學沉淀后的廢水含有大量膠體和懸浮物,通過投加混凝劑,混凝沉淀使其形成絮凝體,經沉淀過程發生固液分離而從水中去除。混凝沉淀盡管可有效去除水中大部分懸浮物,但出水仍含有部分細微懸浮物,且處理效果不穩定,易受水質波動的影響。常用的混凝劑有聚合氯化鋁和聚硅酸鐵,后者在脫硫廢水處理中的效果優于前者。
2.3 過濾
為進一步降低廢水的濁度,確保后續系統進水水質,混凝沉淀常常需與過濾單元聯用。常用的過濾技術有:多介質過濾、微濾、超濾、納濾等。其中,內壓錯流式管式微濾,膜管內料液流速高,前處理無需投加高分子絮凝劑,甚至無需沉淀池,自動化程度高,運行穩定,適用于高固體含量廢水的處理,因而在脫硫廢水預處理中具有一定的技術優勢。此外,納濾可實現不同價鹽的分離,實現脫硫廢水的資源回收,如華能玉環電廠用納濾純化的NaCI溶液制備了NaClO等藥劑。
由于脫硫廢水水質復雜多變,實際工程需根據水質特性及后處理系統的要求來選擇適宜的預處理方法。
如軟化處理時,廢水Ca2+ , Mg2+含量高而SO42-含量低時,宜采用氫氧化鈉-碳酸鈉法;
Ca2+ , Mg2+和SO42-含量都偏高時,宜選用石灰-碳酸鈉法;
此外,為分別回收不同價態的鹽,則需增設納濾將單價與多價離子分離。
3 脫硫廢水的濃縮減量
濃縮減量主要通過熱濃縮或膜濃縮等技術,使預處理后的脫硫廢水得到濃縮,廢水量得到降低。這不僅可回收水資源,更重要的是減少了后續蒸發固化的處理量,從而降低蒸發固化的處理成本,是實現脫硫廢水零排放的保障。
3.1 熱濃縮
利用蒸發器將廢水濃縮至可結晶固化程度,常用的技術主要有:多效蒸發(MED)和機械蒸汽再壓縮(MVR)。
3.1.1 MED
MED是廢水被蒸發系統余熱預熱后,依次進入一效或多效蒸發器進行蒸發濃縮;最末效濃鹽水經增稠器和離心機進行固液分離,分離出的液體回到系統再循環處理。多效蒸發是前一級蒸發器產生的二次蒸汽作為后一級蒸發器的熱源,將蒸汽熱能多次利用,故而熱能利用率較高。廣東河源某電廠2x600MW機組零排放系統,采用四效強制循環蒸發器和結晶系統,系統處理量為22m3/h,其中脫硫廢水18m3/h,處理系統投資高達9750萬元,其中蒸發結晶系統投資為7000萬元。
責任編輯:任我行
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