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零排放形势下热电厂脱硫废水处理进展及展望

北极星环保网来源:化学工业与工程 郑利兵2019/3/13 14:17:54我要投稿

2)盐含量高(TDS:18.1~121.5g/L),主要离子为Na+、Ca2+、Mg2+、Cl-、F-、SO2-4和SO2-3等,属于高盐废水,虽然排放标准(火电厂石灰石-石膏湿法脱硫废水水质控制指标DL/T997-2006)对常规离子暂时未做限制;

3)多种重金属超标;

4)还原性含硫物质是COD的重要组成;

5)受烟气成分变动、吸收液用水的水质差异、脱硫系统管理难控制等限制,脱硫废水的水质和水量波动显著,对处理工艺的适应性提出了更高要求。

脱硫废水处理过程的主要难点在于:1)采用传统方法难以实现悬浮物的高效去除,固液分离时间长;2)设备和管路的结垢腐蚀严重;3)化学污泥具有毒性和高污染性;4)水质水量变动对处理工艺冲击大。因此,脱硫废水的处理一直是电厂亟需解决的关键问题,特别是在废水排放标准逐渐严格的条件下,传统的三联箱工艺已经无法满足水处理的要求。

2脱硫废水传统处理工艺及其进展

传统脱硫废水处理技术包括重力沉降、化学沉淀、微生物法和湿地等技术,其中化学沉淀应用最广泛。脱硫废水首先需要解决的问题是去除悬浮物和重金属。重力沉降法在初期得到应用,但因其沉降速率慢、占地大、溶解性污染物去除效果低,逐渐被其他工艺替代。化学沉淀法通过投加化学试剂与重金属、F和S等形成盐沉淀,是目前主要的重金属控制策略。

三联箱工艺是我国脱硫废水处理应用最为广泛的技术,将混凝与化学沉淀工艺结合实现悬浮物和重金属的去除。但该工艺投药量大、固液分离速率慢、分离效果差、污泥量大,且由于脱硫废水的水质波动大,导致经常出现出水不达标和系统崩溃。

同时,三联箱工艺处理过程产生的高盐废水仍然无法达标排放,成为火电厂亟需解决的关键问题。因此,三联箱工艺的改进工艺和方法的开发得到大量研究,首先是反应器的设计与优化。

Tian等采用二联箱代替传统三联箱,利用计算流体力学模拟优化反应器结构,并采用固态药剂的投加方式,结合澄清与过滤,去除悬浮物和重金属。新型药剂研发与应用也是简化三联箱工艺、降低运行成本的重要手段。

华能杨柳青电厂改造后采用干粉投加的方式仅通过一种高效无机混凝剂就可实现脱硫废水的达标排放,大唐某电厂采用一体化的脱硫废水处理设备,通过投加一种亲水聚合物药剂实现脱硫废水的达标排放。

向朝虎采用一种新型高效吸附剂简化三联箱工艺,可减少费用46.5万元/a。优化反应过程及控制策略也是提升三联箱工艺处理效率的有效方法。费锡智等对广东某电厂脱硫废水三联箱工艺进行优化,通过污泥回流实现了废水的稳定达标排放(DL/T997-2006);新疆某火电厂也采用了相同策略改进三联箱工艺。

为进一步提高悬浮物的去除效果,保障后续处理过程的稳定,三联箱可与多介质过滤或微滤(MF)等工艺结合。Enoch等将MF与化学沉淀组合,通过提高膜面流速和周期反冲控制膜污染,表现出稳定的悬浮物和重金属去除效果。周卫青等发现化学沉淀-MF组合工艺可以显著增强抗冲击负荷性能、自控性和减少占地,同时满足废水达标。

随着脱硫废水深度处理与零排放工艺的发展,三联箱工艺成为有效的预处理工艺,其与MF或超滤(UF)的组合工艺得到了广泛应用。

脱硫废水中大量含硫物质可以促进硫酸盐还原菌的生长和生物氧化还原过程,有机物可以作为微生物的生长基质,因此,微生物法可以有效去除脱硫废水中的有机物、硫酸盐、氮和某些重金属。美国EPA的调查结果显示,美国有3%的电厂采用生物技术处理脱硫废水(图3)。

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图3美国电厂脱硫废水处理技术分布

Chao等用结合硫代谢的生物降解-电子转移工艺处理脱硫废水,通过SRB作用,COD、TOC、氨氮和总氮的去除率分别为87.99%、87.04%、30.77%和45.17%。

陈涛等考察了上流式厌氧污泥床反应器(UASB)的脱硫废水处理效果,利用SRB作用,可在高负荷条件下(SO2-4负荷为6kg·m-3·d-1)有效去除78%的COD和82%的SO2-4。人工湿地和流化床技术也在脱硫废水处理中得到推广应用,主要是利用植物和催化剂的作用去除某些重金属。

此外,直接将脱硫废水排放至除灰系统、进行煤场喷洒、或灰渣闭式循环系统排放也是解决脱硫废水的方案之一,利用余热蒸发废水实现零排放而结晶盐作为灰渣处理,但存在突出的腐蚀风险。

延伸阅读:

【图文】火电厂脱硫废水零排放技术分析及案例

脱硫废水零排放工艺- 震动膜+烟道蒸发

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