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燃煤电厂脱硫废水处理工艺研究进展

北极星环保网来源:知识-力量2018/11/8 10:45:39我要投稿

北极星环保网讯:在对燃煤电厂的烟气进行脱硫处理时会产生一定量的废水,该废水硬度高、腐蚀性强、水质成分复杂。由于不同地区的电厂燃煤品质不同,所对应的脱硫废水组分也不尽相同,因此针对不同的脱硫废水有不同的处理方法。本文介绍了目前脱硫废水的传统处理工艺和新型零排放技术,并简述了各处理方法的优缺点、工艺流程和适用范围,同时对各工艺的发展前景进行了展望。

1 前言

我国是一个以燃煤发电为主的国家,2017年我国火电发电量占全年总发电量的70.99%,其中燃煤火电发电量约占全年总发电量的64.67%[1]。燃煤电厂由于燃烧大量的化石燃料产生大量的二氧化硫和粉尘,不仅能对生态环境造成直接伤害,而且也是酸雨、灰霾等重要环境问题的形成因素。对电厂烟气进行严格控制是我国实现清洁能源战略的重要步骤。因此,本文对燃煤电厂脱硫废水的来源、水质特点以及处理工艺进行综述,探索有效且经济的脱硫废水零排放技术。

2 脱硫废水的来源及水质特点

燃煤电厂的废水一般包括生活污水、循环水排污水、脱硫废水和各种再生废水等[2]。电厂脱硫废水由于使用不同的煤种和脱硫装置等,使得其排出的水质不同。如表1所示对脱硫废水的废水特征、工艺来源及其影响进行总结。

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3 脱硫废水的传统处理工艺

一般火电厂脱硫废水虽然排放量较小,但鉴于其特殊的水质特性,必须进行严格的处理之后才可排放,否则将会对电厂周边环境造成严重影响。

3.1化学沉淀法

化学沉淀法处理工艺主要包括中和、沉淀、混凝、澄清四个过程,在脱硫废水化学沉淀法处理工艺流程中,中和沉淀主要是调节废水的酸碱性,通过改变pH自动控制仪控制中和剂如NaOH、Ca(OH)2等的投加量,调节废水pH值至8-9。在调节废水pH值的同时,废水中的Zn2+、Cu2+等部分重金属离子也会反应生成氢氧化物沉淀被去除;目前国内普遍采用15%三聚硫氰酸(TMT)溶液去除Hg2+、Pb2+等离子。

化学沉淀法虽能有效去除脱硫废水中的悬浮物、重金属离子等,是目前国内外脱硫废水处理应用最广泛的方法,但也存在诸多不足:如加药量不易控制、投资成本高、产生大量化学污泥以及氯离子浓度无法达到环保要求等,且对部分重金属的去除效果较差。

3.2流化床法

流化床法主要用于去除废水中的重金属,如Cu2+、Ni2+、Zn2+等。处理工艺主要由废水调节池、流化床和循环水池三部分组成。工作原理为先向反应器中加入一定量的载体填料(如石英砂等),废水由缓冲池经反应器底部进入流化床,在水流的推动作用下,反应器内的金属载体处于流化状态;然后向反应器内连续加入亚铁盐溶液、二价锰离子和氧化剂(如氧气、双氧水、高锰酸钾等)。

废水中的重金属离子由于氢氧化铁和二氧化锰的吸附能力被吸附在载体表面,随着反应进行吸附层厚度不断增加,并在载体之间碰撞,最终吸附层以颗粒物的形式沉淀于废水底部。该方法工艺流程简单,设备稳定性高,且重金属去除率高,药剂添加量少。相比于传统的化学沉淀法,流化床法污泥产生量低、药剂添加量少。

4 脱硫废水零排放技术

4.1烟道蒸发技术

烟道蒸发脱硫废水零排放技术是将与压缩空气混合后的脱硫废水,以液滴的形式喷入空气预热器(AH)和静电除尘器(ESP)之间的烟道中,利用烟气余热蒸干脱硫废水,蒸干后的固化物随粉尘在ESP中被捕获,从而实现脱硫废水零排放。

目前国内对烟道蒸发技术的研究主要包括两方面,一是对蒸发特性的研究,即模拟探究脱硫废水蒸发结晶的速度、程度与烟气流速、温度、废水喷入方式、液滴粒径等影响因素之间的关系;另一方面是该技术的可行性研究,主要探究脱硫废水喷入对ESP除尘效率、脱硫塔脱硫效果等的影响。

目前该技术主要存在以下问题:1)脱硫废水的蒸发不完全,或蒸发固化物未能全部被ESP捕获,则会造成含氯物质对烟道和设施的腐蚀;2)脱硫废水中重金属等污染物可能对飞灰的利用产生影响;3)缺乏对蒸发过程产物的迁移和转化机制、烟气与废水间传热过程的数值模拟和高拟合度动力学模型等相关研究。

4.2微生物燃料电池对脱硫废水的处理

微生物燃料电池(microbial fuel cell, WFC)的作用是将废水中有机物的化学能转化为电能,在去除污染物的同时将产生的电能回收,这种方式实现了有机物中能量的转化[4]。MFC一般由阳极、膜和阴极组成,在常见的MFC阳极室内,厌氧产电微生物通过呼吸作用将供体的有机污染物进行氧化,释放出电子和质子,产生的电子将通过位于细胞外膜的电子载体(例如细胞色素c或被称为纳米导线的菌毛)传递到阳极,然后再经过外部电路转移到阴极,释放出能量,从而产生电流;质子通过离子交换膜转移到阴极,在阴极室内,质子、电子受体和电子发生还原反应 [4]。在脱硫废水中添加容易降解的有机物作为共生基质,其中的难降解污染物在共代谢条件下才能被有效降解。

5 结语

我国在对脱硫废水的处理上多采用物理化学法,随着环保排放标准的不断改进,化学沉淀法所处理的废水难以满足最新的环保要求,而新型的脱硫废水零排放技术又有着诸多的不确定性因素,如膜处理技术投资及运行成本较高,维护难等。故须在现有基础上对物化工艺进行改进,探究新旧技术结合的新型处理方法,使脱硫废水达到相关标准,解决污泥固化困难、建设运行成本高等问题。

延伸阅读:

燃煤电厂脱硫废水零排放高效低成本预处理技术与工程应用

超超临界1000MW机组脱硫废水零排放技术

脱硫废水零排放工艺技术研究

全膜法脱硫废水零排放的应用与实践


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