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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

Huang等将0价铁、磁铁矿及二价铁复合,开发了铁氧微晶技术处理脱硫废水,通过4级复合0价铁反应器可同步去除Se、Hg、硝酸盐。在此基础上,该团队开展了连续5个月的脱硫废水处理中试研究,产水中Se和Hg浓度低于10μg/L和10ng/L,其他重金属浓度如As、Cd、Cr、Ni、Pb和Zn等都低于10-9水平。

微生物处理法可去除脱硫废水中重金属,一方面利用生物吸附去除重金属,另一方面利用微生物氧化还原作用实现生物促进共沉淀。Zhang等采用UASB结合SRB进行脱硫废水的亚硫酸盐还原,可同时去除重金属和亚硫酸盐,但细胞吸附和有机物螯合作用对Hg和Pb的去除率仅为20.0%和1.8%,Hg和Pb的去除机理主要为硫酸盐还原菌代谢生成S2-而形成化学沉淀。

共沉淀法是目前工程应用最为广泛的重金属去除技术。而针对微量重金属,吸附、电絮凝、0价铁等技术得到了大量的研究,电解、有机吸附共沉淀、乳化液膜等技术也逐渐得到关注。膜分离技术是一种非常有效的重金属污染控制手段,其在脱硫废水中的应用将在3.3节具体介绍。

总之,脱硫废水中重金属去除的重要研究方向在于新型高效吸附、氧化还原、电极、催化氧化及膜材料的制备;重金属去除机理的探讨;高盐高有机物条件下重金属去除工艺的开发与应用等。


3.3浓缩减量技术

零排放目标之一是实现溶解盐的结晶与回收。为了提高能源利用效率和盐结晶速率、减少盐结晶单元占地以及实现脱硫废水回用,浓缩减量是脱硫废水零排放的关键单元。目前浓缩减量主要分为膜法(适于含盐量5%~8%的废水)和热法(适于含盐量15%~20%的废水)。

3.3.1膜分离技术

膜分离技术在脱硫废水的浓缩中具有重要作用。纳滤(NF)和反渗透(RO)已经得到了大量研究和应用,新型膜技术包括正渗透(FO)和膜蒸馏(MD)由于具有更高的浓缩能力,近年来也在实验室和中试规模得到了应用。

NF可高效截留有机物及多价离子,但不能有效截留单价盐,因此,NF与RO组合工艺可以实现脱硫废水的分盐、浓缩和盐回收。康永等采用NF深度处理脱硫废水,出水满足脱硫工艺水的回用标准。

徐小生采用“化学软化+NF”深度处理三联箱出水,可浓缩2~4倍,分盐效果良好,NaCl质量分数达97%。连坤宙等采用“化学软化+MF+RO”处理脱硫废水,经化学软化后MF和RO都可以稳定运行,脱盐率大于98%。

王可辉等采用“TMF+DTRO”组合工艺处理脱硫废水,盐的质量分数浓缩至11%以上,产水电导小于800μS/cm。张泉等采用“UF+NF+RO”膜组合工艺进行脱硫废水处理中试研究,各单元都能连续稳定运行,RO实现1.7~2.3倍的盐浓缩,回收的NaCl质量分数为99%,达工业用盐标准,且产水TDS低于370mg/L,满足电厂水回用标准(GB/T19923-2005)。近年来新型膜技术逐渐应用于脱硫废水的深度处理。

方棣等发现FO可实现脱硫废水的10倍浓缩,满足蒸发结晶系统的要求,产水可以回用。电渗析(EDR)利用电场和离子交换膜实现盐水的浓缩与分离,常用于RO浓水的浓缩。吴火强采用“化学软化+RO+EDR+FO”工艺对脱硫废水进行浓缩与处理,分别采用RO、EDR和FO进行盐浓缩(高达133.060g/L),实现了高盐水减量及高水回用率(57.2%)。

孟友国等应用均相电驱动膜处理软化后的脱硫废水,浓液和淡水侧总含盐量(TDS)分别高于15%和低于0.3%。MD工艺结合了膜法和热法的优势,对废水预处理要求较低,在脱硫废水处理中得到了一定关注。

国华三和电厂结合砂滤和UF预处理系统,开展了MD处理脱硫废水的中试研究,水回收率可达88%,产水量0.5m3/h。Wang等将NF和MD联合处理脱硫废水,盐截留率和水回收率分别为99.99%和92.00%。

杨跃伞等综合分析比较了RO、ED、FO和MD4种膜浓缩技术,膜浓缩能力与耗能具有相同顺序FO=MD>ED>RO,产水水质MD>FO>RO>ED。RO需要高压运行,浓缩倍数较低;FO工艺较成熟,但工艺路线复杂;MD工艺简单、产水水质高,但耗能高且技术相对不成熟。Lee等将MD应用于FO汲取液的回收,显著促进了FO过程对脱硫废水的浓缩及运行稳定性。

此外,基于脱硫废水的水质复杂性,陶瓷膜等新型膜材料也在脱硫废水深度处理中得到关注。但膜技术应用特别是高压膜过程的最主要限制因素是膜污染,脱硫废水成分复杂、盐含量高,膜污染机制及其控制策略成为影响其应用的关键因素。可以预期,随着新型膜材料、组件、工艺的研发以及膜污染研究的深入,膜法将会在脱硫废水深度处理中得到更广泛的应用。

3.3.2热法技术

热法是主要的浓缩减量技术,但主要针对高浓度盐水。热法浓缩减量主要是通过水分蒸发实现浓水的浓缩,主要包括多效蒸发(MED)、机械蒸汽压缩(MVR)、蒸汽热力压缩器(TVC)等。在实际应用中,热法处理后常需要结合离心分离和干燥来实现盐的回收或处理。

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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