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略论燃煤电厂脱硫废水零排放处理与预处理的软化技术

北极星环保网来源:山东工业技术 史德佩2019/1/8 10:07:47我要投稿

北极星环保网讯:本文分析了燃煤电厂脱硫废水的主要特征,我们介紹了燃煤电厂现有脱硫废水零排放技术:包括烟道喷雾干燥技术、预处理-传统蒸发结晶技术、预处理-膜浓缩-传统蒸发结晶等。根据行业对预处理工艺的要求,提出了石灰(或烧碱碳酸钠)软化工艺、离子交换软化工艺、硫酸钠烟气软化工艺、纳滤膜软化预处理工艺、碳酸钠软化沉淀池-滤池处理工艺等。各电力企业可以根据实际需要来进行选择。

石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺具有脱硫效率高、脱硫剂资源丰富、负荷范围广等特点,在我国燃煤电厂中得到了广泛的应用,占我国工业脱硫总量的90%以上。然而,脱硫废水因为其附带的悬浮物含量较多、盐度高,含有多类重金属,是电厂末端最难处理的工业类废水。

为了进一步控制烟气脱硫废水的有效处理,实现废水“零排放”,这已然成为现今电厂面临的重要挑战。本文将在分析烟气脱硫废水性质的基础上,介绍一些传统的处理工艺特点,并就其应用中可能存在问题进行分析。

1 燃煤电厂脱硫废水的主要特征

燃煤电厂脱硫废水的特点:(1)盐含量高。在脱硫废水中,由于发电强度的变化,含盐量往往高于其它杂质,每升废水含盐量在30000-60万mg之间,含盐量较大。会增加加工难度和成本。(2)成分复杂,水质变化较大。(3)悬浮物含量高。

2 燃煤电厂现有脱硫废水零排放技术

(1)烟道喷雾干燥技术。脱硫废水泵入除尘器前面的烟道。通过压缩空气将脱硫废水通过固定的雾化喷嘴输送到烟气中。烟气温度用来干燥液滴,收集废水中的各种固体,由除尘器收集。流程简单,投资、运营和管理成本相对较低,国外应用成果较少,在我国还没有成功的运营案例,目前尚处于试用阶段或尚未实施。污水引起的烟气堵塞、磨损、腐蚀和烟气温度等问题需要通过实践检验。

(2) 预处理-传统蒸发结晶。脱硫废水通过添加石灰(碳酸钠)、有机硫、絮凝剂和重力沉降,去除大部分悬浮物、重金属以及F-、硬度、SiO2等结垢物质。经过多效蒸发器或机械蒸汽再压缩蒸发器蒸发结晶,冷凝水回用,结晶盐处理.该技术成熟可靠,但投资和运营成本高。

(3)预处理-膜浓缩-传统蒸发结晶。脱硫废水经石灰(碳酸钠)、絮凝剂和重力沉降预处理后,去除了大部分悬浮物、重金属以及F-、硬度、SiO2等结垢物质。在此基础上,采用明流道反渗透膜-盘管反渗透膜、纳滤-专用通道反渗透膜、正渗透膜等对预处理废水进行浓缩处理,对淡水进行回用,浓缩水进入传统的蒸发结晶系统。冷凝水被重复使用,结晶盐被分开处理。

3 五种预处理的软化工艺特点分析

虽然脱硫废水采用三容器处理,但后续膜处理的硬度、悬浮物、SiO2、Fe、HCO3浓度仍然很高,因此仍需加强软化预处理。经过预处理后,出水水质达到膜入口的要求,才能进入膜系统,达到浓缩和减少水量的目的。脱硫废水软化预处理主要有两种方案。

(1)石灰(或烧碱-碳酸钠)软化工艺。石灰(或烧碱-碳酸钠)软化法已广泛应用于废水的软化处理。该工艺具有稳定性和可靠性好的优点。例如,某电厂废水软化处理可将两级化学软化处理后的总硬度降低到小于100 ppm。在将pH调节到蒸发系统之后,可以保证蒸发系统的稳定运行。该工艺的缺点是需要消耗大量的化学品,在软化过程中会产生大量的污泥。同时污泥的处理成本也会增加。

(2)离子交换软化工艺。稳定可靠是这个系统的工艺特点。离子交换后,出水的硬度可降低到10 ppm以内,不过脱硫废水的硬度过高,存在设备投资过多、再生废水产量过大等问题。所以,在实际应用中,可以考虑增加化学软化废水中的离子交换软化,进一步降低废水的硬度,并保证后续系统的稳定运行。少量的再生废水可以返回到原来的化学软化系统,以确保该系统不产生新的污染物,以实现系统的“零排放”效果。

(3)硫酸钠-石灰-烟道气软化工艺。钠-石灰烟气软化过程的主要原理是Ca(OH)2在三相CaSO4-Ca(OH)2-H2O体系中的溶解影响CaSO4的溶解度。该工艺可分为两步:添加硫酸钠和石灰乳,将pH值调整为12~13,沉淀石膏颗粒;在第二步中,脱硫烟气经第一步处理后引入废水中,烟气中加入CO2。它与废水中的OH-反应生成CO32-,然后与废水中的Ca2+结合形成碳酸钙沉淀,去除钙离子,并将pH控制在11左右。该方法的优点是可以降低预处理柔软剂的成本,但软化过程的pH值难以控制,很难达到良好的软化效果。

(4)纳滤膜作为软化预处理工艺。在海水淡化预处理过程中,采用纳滤膜作为软化预处理工艺。现今,工业上存在许多软化纳滤膜,但其硬度去除率不超过50%。浓缩纳滤水仍需处理。由于膜的堵塞和污染,目前还没有应用于脱硫废水的“零排放”工艺。

(5)石灰-碳酸钠软化-沉淀池-过滤器处理工艺。燃煤电厂脱硫废水处理系统出水依次进入反应器1和反应器2,在两个反应池中分别加入一定量的石灰和碳酸钠。其主要目的是利用废水中镁离子和钙离子的化学反应产生沉淀,然后在沉淀池中将固液分离。沉淀后,上清液可经过滤和超滤过滤。在膜浓缩处理系统中,出水直接作为进水。加石灰软化处理工艺流程如图1所示。

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图 1 加石灰软化处理工艺流程

4 结论与建议

综上所述:(1)烟道喷雾干燥技术、预处理-传统蒸发结晶技术、预处理-膜浓缩-传统蒸发结晶等是最基本的脱硫废水零排放处理工艺。

(2)根据预处理工艺的行业要求,我们介绍了石灰(或烧碱-碳酸钠)软化等多类工艺,各电力企业可以根据实际需要来进行选择。

延伸阅读:

烟气脱硫废水处理技术前沿研究进展

基于锅炉烟气余热蒸发脱硫废水零排放技术的应用及探讨

燃煤烟气脱氯实现脱硫废水零排放技术及其影响


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