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纳滤膜深度处理火电厂脱硫废水实验

北极星环保网来源:热力发电 康勇2017/9/12 17:06:03我要投稿
所属行业: 水处理  关键词:脱硫废水 废水零排放 纳滤膜

北极星环保网讯:传统化学沉淀法处理的脱硫废水出水难以满足烟气脱硫除尘工艺水回用指标,要实现火电厂废水零排放,亟需对其进行深度处理。采用纳滤膜深度处理燃煤锅炉电厂脱硫废水,分别研究了纳滤过程中操作压力、操作温度、操作时间、原水典型残留物以及浓缩比对处理效果的影响,并分析了纳滤浓缩结晶产物的成分。

废水零排放

结果表明:合适的操作条件为操作压力2.5MPa,操作温度25℃,此时纳滤出水中总盐度、氯化物、氟化物、硫酸盐和钙离子的质量浓度分别为2720、719.9、1.97、213、24.8mg/L,重金属达到痕量级别,该水质满足湿法脱硫系统工艺水回用指标,在此条件下可实现电厂节约用水,减少排放量的目的;采用纳滤进行深度处理时,原水中Al3+和PAM会使纳滤膜通量和盐分截留率下降,保持合理的纳滤浓缩比,及时去除浓缩结晶产物硫酸钙是控制膜污染和减少膜清洗次数的关键。

关键词:脱硫废水;纳滤;深度处理;回用;零排放;膜通量;截留率

脱硫废水是火电厂经常性废水中最为复杂的一类,具有成分复杂、浊度高、盐分高、腐蚀性强及易结垢等特点[1]。采用传统化学沉淀法处理后的出水盐分含量仍会很高,尤其氯化物含量基本不变[2],因此既不能直接排放,也无法回用,一般用于干灰调湿、灰场或煤场喷淋。

但是干灰调湿和灰场喷淋用水量不大[3],而煤场喷淋虽然能消耗一定量的水,但会将水中残留的大量钠、钾碱金属硫酸盐或氯化物带入锅炉燃烧室内,造成炉膛内壁及受热面的积灰结渣和严重腐蚀[4],同时也增加了脱硫系统的处理难度,降低了硫石膏的转化效率,增大了脱硫废水的产水量。因此对传统化学沉淀法处理的脱硫废水出水进行深度处理以达到烟气脱硫除尘工艺水回用指标,是火电厂实现废水零排放的关键。

广东河源电厂和佛山恒益发电厂采用蒸发结晶工艺深度处理传统工艺处理出水[5],使废水与结晶盐资源化,为火电厂实现废水零排放提供了成功案例。由于该工艺需要建立一套大型蒸发浓缩系统,处理过程蒸汽消耗和电耗较大,因此建设和运行成本较高[6]。

喷雾结晶技术是将经预热后的脱硫废水在烟道内雾化喷射,脱硫废水蒸发,使水中的杂质以固体形式和飞灰一起随烟气进入除尘设备[6],该方法将水和杂质分离,做到了脱硫废水零排放,在发达国家有应用案例。Enoch等人[7-8]利用微滤法处理经传统工艺处理的出水,出水悬浮物和重金属含量均达到荷兰的标准,但其并未提及盐分的去除效果,可以预见其不一定能够达到工艺水回用要求。

Stover等人[9]利用生化法深度处理传统工艺处理出水,出水悬浮物、氨氮、溶解硒、重金属均达排放要求,但该工艺基本不能去除氯化物,且流程长,设备占地面积大,处理效率低。美国北卡州ProgressEnergy电厂采用人工湿地系统深度处理脱硫废水,出水指标均远优于设计值,并对难处理的汞和硒有很好的处理效果[10]。

但人工湿地修建时间长,占用面积大,一次性投资多,适合在远离人口密集地区投建运行,并且人工湿地对周围土壤、水体的潜在影响很难在短时间内评判[11]。

本文针对化学沉淀法处理火电厂脱硫废水的出水,采用“机械过滤-微滤-纳滤”工艺在实验室进行深度处理,研究纳滤处理的操作压力、操作温度、操作时间、预处理出水中典型残留物以及浓缩比对处理效果的影响。

1实验

1.1实验材料

实验用原水水样为火电厂湿法烟气脱硫废水经化学沉淀法处理后出水,水质满足《火电厂石灰石-石膏湿法脱硫废水水质控制指标》(DL/T997—2006)。出水中总盐度(TDS)、Cl–、F–、SO42–和Ca2+的质量浓度分别为38661、10446、20.06、8250、821.6mg/L。水中相关离子含量的测试药剂为哈纳试剂;其余实验药品均为分析纯。

1.2实验仪器

实验采用IMP-30集成膜分离综合实验装置对原水进行微滤和纳滤处理,图1为该装置的原理。

废水零排放

精密机械过滤采用纽森NCM-1000卷式膜,微滤膜、纳滤膜均采用通用GE/M-N卷式膜,其中机械过滤的过滤面积为0.4m2,过滤精度为1.0μm,耐压为1.0MPa;微滤过滤面积为0.4m2,过滤精度为0.04μm,耐压1.0MPa;纳滤过滤面积为0.4m2,过滤精度为200截留分子量,耐压4.0MPa。哈纳HI832000高精度实验室多参数测定仪(意大利哈纳仪器公司)用于测定水中F–、SO42–、Al3+、Cu2+、Zn2+、Fe3+、Cr6+和Ni2+等离子;pHS-3C酸度计(上海精密科学仪器有限公司)用于测定水样的pH值;DDS-11A电导率仪(上海虹益仪器仪表有限公司)用于测定水样的电导率;浊度计WGZ-2B(上海昕瑞仪器仪表有限公司)用于测定水样中的悬浮物含量。

延伸阅读:

电厂废水零排放工艺路线探究

全膜法脱硫废水零排放的应用与实践

高盐废水零排放处理工艺技术经济比较分析

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