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低运行成本的脱硫废水零排放工艺研究

北极星环保网来源:《中国科技》作者:曾振国2017/7/11 14:12:36我要投稿
所属行业: 水处理  关键词:脱硫废水 废水零排放 MVR

北极星环保网讯:火电厂脱硫废水零排放项目面临着运行成本高、混合结晶盐难处理、系统稳定性差等问题。本文研究应用硫酸钠为软化药剂的脱硫废水软化预处理工艺,使运行成本大幅下降,通过MVR两级蒸发浓缩结晶工艺,系统只产出工业级氯化钠结晶盐,无混合盐产出,既实现了产物的资源化,又免除了混合结晶盐的处置费用,很好的解决了该类项目面临的问题。

脱硫废水零排放

目前,国内外燃煤电厂脱硫废水目前大部分采用混凝沉淀工艺处理后直接排放,该技术相对比较成熟,虽然对于其中重金属、悬浮物、COD、氟化物、硫化物等排放标准中所列的污染物能有效去除,但对于废水中的溶解性物质则无法有效去除,排放的废水含盐量一般在25000~35000mg/L,如排放不当,将会对环境造成污染。

随着社会环保意识的增强和环保法规要求的逐步提高,部分新建燃煤电厂已要求达到废水“零排放”。如此一来,高含盐的脱硫废水零排放成为摆在电厂面前的紧迫问题。目前,国内已有多家电厂投建了脱硫废水零排放系统,解决了脱硫废水排放问题,但在投运后均存在一些问题,导致项目运行情况不甚理想。主要问题包括:

①运行成本高,尤其是预处理药剂成本占运行成本很高比例;

②蒸发结晶设备结垢快,清洗周期短,系统频繁停机;

③产生的混合盐不仅无利用价值,还需要额外的成本和场地进行固废处置,而结晶盐具有极强溶解性,处置不当将造成二次污染。低运行成本、高可靠性、副产物完全资源化成为业内急需解决的三大难题,也制约着脱硫废水零排放技术的发展。

1脱硫废水零排放工艺

1.1脱硫废水零排放预处理工艺

火电厂石灰石-石膏法产生的脱硫废水中含有高浓度的Cl-、SO42-、Na+、Ca2+、Mg2+,是典型的高盐、高硬度废水。由于,脱硫废水中钙镁离子含量很高,为保障后续蒸发结晶系统稳定运行,需要先对其进行软化预处理。

目前电厂脱硫废水零排放预处理工艺中常采用的软化方案有:石灰-纯碱法、氢氧化钠-纯碱法,生成的沉淀物有Mg(OH)2和CaCO3,然后通过絮凝沉淀工艺去除。从实际工作中结合可以看出,NaOH和Na2CO3成本较高,Ca(OH)2和Na2SO4成本较低,但采用石灰-纯碱法时,由于第一步需加入Ca(OH)2,导致水中Ca2+浓度升高,增加了第二步加入Na2CO3时所需的药剂量,所以成本仍然较高。

由于NaOH和Na2CO3药剂成本较高,导致预处理运行成本居高不下,本文根据脱硫废水水质特点,研究了一种以廉价的Na2SO4替代Na2CO3作为软化药剂的预处理软化工艺。

1.1.1脱硫废水零排放预处理工艺过程分析

两种含有相同离子的盐溶于水时,它们的溶解度都会降低,这种现象叫做同离子效应。同离子效应对于微溶电解质特别显著,在化学分析中应用很广,例如,在硫酸钙的饱和溶液中,加入和硫酸钙有相同离子的硫酸钠,因而降低硫酸钙的溶解度。

对此现象可以这样来理解:微溶电解质的溶解和沉淀是一种动态平衡,所以溶液中有关离子浓度的乘积是一个常数─溶度积。例如[Ca2+][SO42-]=Ksp=常数c,假定原来单纯的硫酸钙的饱和溶液中,[Ca2+]=[SO42-];加了Na2SO4后,[SO42-]大大增加,常数c不变,因为[Ca2+]=Ksp/[SO42-],所以[Ca2+]大大降低,它无处可去,只有沉淀。[Ca2+]降低就意味着CaSO4的溶解度下降了。从溶解平衡角度来解释,Ca2++SO42-=CaSO4↓,当[SO42-]增加时,平衡被打破,反应向右进行。

1.1.2一种低运行成本脱硫废水零排放预处理工艺

由于脱硫废水在蒸发结晶时会产生富含Na2SO4/NaCl的混合浓浆液或混合结晶盐,这部分结晶盐不仅没有回收价值,还需要额外的处置费用,而Na2SO4恰好可以作为软化药剂使用,所以,可以将蒸发结晶工艺段的Na2SO4/NaCl混合浓浆液回流至预处理,不仅减少了预处理药剂的用量和费用,更是避免了系统混合盐外排而导致运行成本增加。

该软化工艺采用两级软化澄清工艺,第一级反应去除废水中的重金属离子和Mg2+,并将Ca2+浓度控制在较低水平,第二级反应进一步降低废水中的Ca2+,最后经多介质过滤、调节pH并降低COD后排入清水池。详细流程描述如下:

脱硫废水首先进入原水池,原水池需要足够的容积以减少脱硫废水水质波动。

延伸阅读:

热电项目脱硫废水零排放处理系统技术方案

燃煤电厂脱硫废水零排放方案比选研究

火电厂脱硫废水零排放设备改造探讨

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