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    談一談脫硫廢水零排放技術與工藝路線
    點擊次數:339 發布時間:2018-08-14

    燃煤廠終端的廢水脫硫廢水,難以直接回用。脫硫廢水處理的零排放技術包括脫硫廢水的預處理技術、濃縮減量技術和固化處理技術。詳細介紹了脫硫廢水零排放技術,并對目前脫硫廢水零排放技術在研究和應用中存在的問題進行了探討。 隨著水處理技術的發展,燃煤電廠的絕大部分廢水能夠實現階梯利用,但脫硫廢水是電廠終端廢水,懸浮物高、含鹽量高、硬度高、腐蝕性強,難以直接回用。隨著環保力度的加大,很多地方環保局要求電廠廢水零排放。因此,采用適合的技術實現脫硫廢水零排放是迫切和必要的。

    1脫硫廢水概述

    1.1脫硫廢水的水質特點及常規處理工藝

    典型熱電廠脫硫廢水中一般含有大量的鹽分、硫酸根離子、重金屬離子及氯化物,并含有難處理的COD等,pH值一般在5-6之間,水質呈弱酸性。處理時需要在水中加入Ca(OH)2,將pH值調節到8.5-9.0之間,使得重金屬離子(如銅、鐵、鎳、鉻和鉛)生成氫氧化物沉淀;同時反應過程中還會生成CaCl2、CaF2、CaSO3、CaSO4沉淀物,以分離氯根離子、氟化物、亞硝酸鹽、硫酸鹽等鹽類物質;對于汞、銅等重金屬,目前普遍采用15%TMT溶液替代Na2S來將其沉淀出來。

    1.2脫硫廢水處理難點

    從脫硫廢水常規處理工藝中可以看出:預處理工藝中添加了大量的熟石灰,會導致水中硬度離子含量較高,且水中殘留有高濃度的SO42-、Cl-,屬于典型的高含鹽廢水。水中硬度離子含量高會導致處理設備結垢污堵,Cl-離子含量高會對設備、管道產生嚴重腐蝕。其次,脫硫廢水水質成分復雜,污染物超標嚴重,水中鎘、汞、硫化物、氟化物含量高。另外,脫硫廢水受燃煤品種、脫硫工藝、吸收劑等多種因素影響,水質變化較大。

    2脫硫廢水零排放技術

    2.1多效蒸發(MED)技術

    將多個蒸發器串聯起來,前一個蒸發器的二次蒸汽作為下一個蒸發器的加熱蒸汽,下一個蒸發器的加熱室便是前一個蒸發器的冷凝器。多效強制循環蒸發系統在國內化工制鹽、食品、制藥等工業領域廣泛應用,能夠同時實現濃縮和結晶。該工藝設備占地面積大,消耗蒸汽量大,能夠自動運行,設備投資成本低。(2)蒸汽動力壓縮式(TVR)技術。使用蒸汽噴射泵,以少量高壓蒸汽為動力,將部分二次蒸汽壓縮并混合后一起進入加熱室作加熱蒸汽用。蒸汽動力壓縮式蒸發系統只能利用大部分二次蒸汽(70%左右),其余的二次蒸汽送往冷凝器冷凝,因此在能量利用率上不及機械壓縮式蒸發系統。但其結構簡單,費用低廉,消耗蒸汽而不耗電,可在投資較少的前提下取得較大的節能效果和經濟效益。相比于多效蒸發技術,該工藝設備占地面積相對小,消耗蒸汽量較少,全自動運行,設備投資成本偏高。(3)機械壓縮式(MVR)技術。從蒸發器出來的二次蒸汽進入壓縮機,在壓縮機中絕熱壓縮,溫度、壓力升高,又送入蒸發器作加熱蒸汽用,在加熱室中冷凝后排出。這種蒸發器只在啟動階段需要產生蒸汽,但消耗電能。相比于MED技術和TVR技術,該工藝設備占地面積小,可以實現全自動化運行,一次性投資成本高,需要定期更換機械密封。

    2.2蒸發結晶技術

    目前國內采用脫硫廢水“零排放”工藝的有兩家電廠。某電廠采用“二級預處理+蒸發結晶”,系統總投資9750萬元,預處理系統采用兩級反應+沉淀和澄清處理,一級投加Ca(OH)2,二級投加Na2CO3軟化水質。蒸發結晶處理采用四效立管強制循環蒸發結晶工藝,蒸發系統分為熱輸入部分、熱回收部分、結晶轉運部分和附屬系統部分,結晶通過離心機和干燥床制得固體結晶鹽。河源電廠脫硫廢水本身水質相對較好,經過軟化預處理后鈣鎂離子含量降低至1-2mmol/L,濁度<2NTU,干燥后得到的鹽結晶品質較好。該工藝系統極高的能耗限制了其在脫硫廢水零排放處理領域的推廣。

    2.3納濾膜

    納濾膜對二價或高價離子特別是陰離子的截留率比較高,可<98%,而對一價離子的截留率一般<90%。納濾處理的一個優點是能截留透過超濾膜的小分子有機物,又能透析反滲透膜所截留的部分無機鹽,也就是能使“濃縮”與脫鹽同步進行。納濾通常與反滲透組合使用。(2)RO膜:高壓卷式反滲透膜和高壓平板反滲透膜。高壓卷式反滲透膜(一般指海水反滲透)在壓力達到8MPa、處理含鹽量8%~10%的海水時,其回收率達到40%~60%。該工藝應用成熟,運用于脫硫廢水系統中和實際的海水淡化系統相似,系統簡單,易操作、控制和維護,工藝成熟,設備投資低。高壓平板膜系統是一種超高壓力的反滲透系統,具有抗污染、耐高壓的特性,高操作壓力可達160MPa,適于高COD、BOD5的含鹽廢水、海水、垃圾滲濾液以及各種高濃度水性物料的高倍數濃縮和處理。當運行壓力達到14MPa時,廢水含鹽量甚至可濃縮至12%左右。相比于高壓卷式反滲透,高壓平板膜的運行藥劑費用低,但是由于在高壓下運行,對設備的質量要求很高,因此前期投資費用較高。(3)正滲透膜法。正滲透是在提取液產生巨大的滲透壓驅動力下,水分子自發并有選擇性地從膜的高鹽水側擴散進入提取液側。提取液是特定物質的量比的氨和二氧化碳氣體溶解在水中形成的碳酸銨溶液,可以使廢水含鹽量濃縮至15%左右。提取液通過加熱蒸發循環利用。(4)電滲析。電滲析是在陰極與陽極之間放置若干交替排列的陽膜與陰膜,由于離子交換膜的選擇透過性,當兩端電極接通直流電源后,水中陰、陽離子分別向陽極、陰極方向遷移,形成了交替排列的離子濃度減少的淡室和離子濃度增加的濃室,從而實現溶液的濃縮、淡化和提純。電滲析具有占地面積小、操作簡單、環境污染小、對進水水質要求不高等優點,但也存在安裝復雜、脫鹽效果不徹底、水回收率低的問題。

    2.4煙道噴霧蒸發工藝

    煙道噴霧蒸發工藝是將脫硫廢水霧化后噴入空氣預熱器(APH)和電除塵器(ESP)間的煙道,利用熱煙氣使廢水完全蒸發,廢水中的污染物轉化為結晶物或鹽類等固體,隨煙氣中的飛灰一起被電除塵器收集下來,從而除去污染物。煙道噴霧蒸發工藝處理的廢水量小,容易造成煙道腐蝕、結垢和堵塞,噴頭的布置對蒸發固化效果影響很大,對爐后煙道安裝位置要求高,在低低溫改造后布置困難,可能增大機組正常安全運行的風險。

    2.4蒸發塘工藝

    蒸發塘利用自然蒸發的原理將高鹽水中的水分蒸干,使鹽分濃度達到飽和而結晶析出。相比于多效蒸發、機械壓縮再蒸發等技術具有處置成本低、運營維護簡單、運行可靠、使用壽命長、抗沖擊負荷好等方面的優勢。但同時,蒸發塘占地面積大、基建成本高,無法做到水的回收利用,受氣候影響大(只適合干旱少雨的地區)等原因,制約了蒸發塘的應用。蒸發塘加機械霧化蒸發器處理技術可大大減少蒸發塘的面積(可節省土地90%以上),但蒸發塘的占地面積依然不小。

    結語

    脫硫廢水零排放技術多種多樣,但歸根到底離不開預處理、濃縮減量和固化。目前預處理技術均需投加化學混凝藥劑,雖然有些脫硫廢水可以使用膜過濾,但離不開化學混凝藥劑的投加,藥劑使用量大,運行費用很高。濃縮減量技術包括熱法減量和膜法減量。熱法減量技術工藝流程簡單,但是運行費用高。膜法減量工藝流程長,但運行費用低,膜法減量技術可以由各種不同的膜處理技術組合而成,方式多變,發展較快。

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