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燃煤电厂脱硫废水零排放技术研究

北极星水处理网  来源:《电力设备》  作者:王涛  2018/10/11 10:54:55  我要投稿  

北极星水处理网讯:摘要:燃煤电厂可以达到减少环境排放、保护生态环境、避免水、地下水污染的目的,对水污染的治理具有重要意义,也可以对工业废水进行回用,减少工业用水总量。在解决工业污水处理问题的同时,可以对废水进行再利用,以节约水资源,缓解目前水资源严重短缺的问题,固化含难降解物质,实现污染物的回收利用。如果能实现所有工业废水的零排放,将大大减少对水资源的需求,大大减少环境负荷,大大改善生活环境。基于此,本文对燃煤电厂脱硫废水零排放技术进行分析。

关键词:脱硫废水;零排放;处理技术

1燃煤电厂脱硫废水处理现状

目前,国内对脱硫废水的处置方式主要为优先考虑处理回用,其次是初步处理后达标排放。脱硫废水经过PH调整、重金属离子去除、混凝沉淀之后排水基本属于高含盐、各种钙、镁金属盐饱和溶液,沿海电厂则可以直接外排至大海,对周边海洋环境基本无影响,而内陆电厂周边环境相对脆弱流域水体环境容纳能力差,因此需要考虑回用,做零排放处理即:清水和盐分完全分离,回收蒸馏水,盐分固化做资源利用或填埋。

2脱硫废水零排放处理工艺概况

2.1浓缩减量技术

浓缩减量技术的思路在于通过某种浓缩工艺对脱硫废水进行浓缩,以减少脱硫废水的量,最后少量的浓缩水进入结晶系统进行结晶。其中浓缩工艺主要包括反渗透、正渗透、纳滤、蒸馏等工艺;

浓缩减量、结晶工艺一般流程为:脱硫废水→预处理→浓缩工艺→浓水→结晶器,产水回用于脱硫工艺用水,污染物以固体盐形式结晶出来。

2.1.1预处理工艺

通常,为了确保后续浓缩系统的正常运行,预处理工艺采用两级全软化工艺。预处理过程中通过投加石灰、碳酸钠、TMT15、混凝剂和助凝剂等来去除水中的悬浮物、重金属及钙镁。确保处理后出水硬度基本为0。全软化工艺的优点在于出水钙镁含量非常低,后续膜或者蒸馏系统的结垢倾向非常低;缺点是对于钙和镁含量高的脱硫废水来说,加药成本惊人,以钙为1.7g/L,镁为5g/L计,脱硫废水单纯加药的成本在65元/吨水,非常惊人。

2.1.2浓缩处理、结晶工艺

浓缩处理的目的是通过分离工艺,将废水分离为浓水和淡水。淡水含盐量低,水质较好,对其进行回收。浓水水量减少,进入后续结晶系统进行进一步结晶处理。

目前浓缩处理方法常用的有蒸馏法和膜法工艺,蒸馏法工艺主要包括MVR、MED等工艺,膜法工艺主要包括反渗透法、纳滤法和正渗透法。

1)蒸馏法

蒸馏法利用装置中的蒸汽,再加上蒸汽压缩机产生的二次蒸汽,与蒸馏装置中的脱硫废水进行换热,使水蒸发浓缩,提高废水的含盐量,达到浓缩的目的。

精馏回收率高,可回收废水80%,预浓缩后TDS浓度可达20%。投资大、能耗高,也需要特别注意高温结垢和腐蚀问题。此外,蒸馏设备对材料的要求也很高,一般采用钛材。

2)反渗透法

反渗透法是利用半透膜的原理,对废水施加克服渗透压的压力,将废水中的水分子透过膜,到达产水侧,而绝大部分杂质离子截留在浓水侧,从而达到浓缩的目的。通常为了保证反渗透的进水要求,反渗透之前可以设置管式膜过滤装置或砂滤装置等过滤设施。

目前用于脱硫废水的反渗透膜类型主要有DTRO(叠管式反渗透膜)和STRO(网管式反渗透膜)。通常经过一级膜处理后,浓缩液TDS可以达到60~70g/L,经过二级膜处理后,浓缩液TDS可以达到130~140g/L。

反渗透法投资小、能耗低,但回收率相对稍低,能回收70%~75%的废水。

3)正渗透法

正渗透法与反渗透的原理相反,正渗透无需施加克服渗透的压力,通过配置浓度比脱硫废水更高的汲取液,使得废水中的水分子通过膜进入到汲取液中,从而将废水进行浓缩。而进入汲取液中的水分子通过加热装置使得原有汲取液中的溶质发生蒸发后分离出来并回收。

正渗透法的回收率与蒸馏法基本相当,投资和能耗介于蒸馏法和反渗透法之间。

正渗透法需采用进口正渗透膜元件,并应通过计算选择合适的汲取液及其分离方式。

正渗透膜法系统回收率为85%~90%,正渗透前需要设置反渗透进行预浓缩,达到4%~7%TDS后再进入正渗透工艺,正渗透工艺浓缩后TDS浓度可以达到20%~25%。

以上三种工艺中,根据目前市场情况,由于蒸馏法和正渗透法设备投资及运行较高,因此在技术经济方面不占优势;而反渗透法由于技术可行、投资成本较低,设备集装化程度高、安装简单等优点,市场占有份额逐渐加大。

2.2烟道蒸发技术

2.2.1直接烟道蒸发工艺

直接烟道蒸发技术,系统流程为:脱硫废水→水箱→高压泵→烟道蒸发。一般喷入烟道位置设置在低温省煤器至除尘器之前的烟道中,通过实验数据表明,控制烟气温度降低5°以内,对后续的除尘及脱硫影响较小。锅炉烟气排烟温度的降低也需控制在烟气酸露点以上。该系统可以充分利用电厂外排烟气的余热热能,达到脱硫废水蒸发零排放的目的。该系统的优点是:处理系统极大简化,废水处理流程短,添加药品少,设备投资少,占地面积少,操作检修简单。可利用除尘器去除废水蒸发后产生的粉尘。缺点是:(1)为了防止对烟道及后续设备的腐蚀,锅炉烟气排烟温度需控制在烟气酸露点以上。系统不能设置低低温省煤器;(2)为保证废水的完全汽化,通常对烟道直管段长度有所要求,在目前超洁净排放配置的情况下,直管段长度通常满足不了要求;(3)锅炉负荷波动大时,不利于直接烟道蒸发。鉴于以上的技术特点,一般烟道直接蒸发技术较多的应用在旧机组的改造中,较少用于新建超洁净排放要求的机组。

2.2.2旁路烟气余热蒸发结晶技术

旁路烟气余热蒸发结晶技术,系统流程:脱硫废水→预处理→旁路蒸发结晶器。旁路烟气余热蒸发结晶技术采用旁路蒸发结晶器,直接将脱硫废水或其浓缩液在蒸发结晶器内利用双流体雾化喷嘴进行雾化,蒸发结晶器从空预器前端,SCR出口之间烟道引入少量烟气,利用烟气的高温使雾化后的脱硫废水迅速的蒸发,废水蒸发产生的水蒸气和结晶盐随烟气一起并入空预器与低低温省煤器之间烟道,结晶盐随粉煤灰一起在除尘器内被捕捉去除,水蒸气则进入脱硫系统冷凝成水,间接补充脱硫系统用水。

该工艺主要特点:(1)该工艺可实现脱硫废水的完全蒸发结晶。即使电厂处在低烟温、低负荷的运行状态下,或是烟道采用低低温省煤器工艺的情况下,整个系统也能够实现经济的、稳定的进行废水零排放。(2)蒸发结晶器虽然与电厂烟道相连接,但属于一个独立的运行机制,锅炉即使处在运行状态下,结晶器也能单独进行维护和检修;且废水在结晶器内达到完全蒸发结晶,杜绝了所有对电厂产生不良影响的可能性(包括对低低温省煤器及烟道)。

结语:

综上所述,由于目前电厂脱硫废水的水质比较复杂,应对于不同的工况情况下选用合适的工艺组合,使废水零排放系统在做在做到系统安全稳定运行的同时尽可能低的降低运行成本,从而使电厂真正意义上实现废水零排放,系统出水可以作为工艺水回用,结晶的盐可以封装出售产生经济效益,污染的物质变废为宝。真正的使燃煤电厂达到环境效益、经济效益及社会效益共赢的局面。

延伸阅读:

谈一谈脱硫废水零排放技术与工艺路线

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