污水处理技术工艺

浅谈发电厂的脱硫废水特征及处理工艺技术

不是每个城市都有印染厂、制药厂、造纸厂,但每个城市基本上都会有一个热电厂。在火力发电厂的运行中,水是传递能量的介质,水也是完成热交换的冷却介质。水在火力发电厂中起着重要作用。在火力发电厂过程中,主要有两种循环系统:一种是电厂的水蒸气循环系统,另一种是冷却水循环系统。因此,电厂不仅是一个巨大的用水和排水系统用户,而且也是一个巨大的污染源。虽然火力发电厂废水中污染物的含量不是很大,但由于排放量大,排放的污染物总量也相应增加,也会造成不同程度的环境污染。

随着我国水资源紧张和环境保护要求的提高,电厂面临的水资源和环境问题将日益突出。以降低成本,减少环境污染,优化电厂废水处理工艺和技术,实现废水零排放前的再利用。探索新的治疗模式,提高社会效益和经济效益。

1电厂废水来源及水质特征

电厂废水来源广泛,主要分为洗灰废水、脱硫废水、工业废水(化工废水和含油废水)。与化工、造纸等工业废水相比,火电厂废水具有水质和水量差异大、废水中多种废水、无机和有机污染物主要为无机污染物、有机污染物以油为主、间歇排放较频繁等特点。

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2电厂废水处理方法和工艺

一、冲灰废水处理

冲灰废水是火电厂的主要废水之一,占总废水的近一半。主要用于排渣、除尘水的冲洗。冲灰废水中污染物的种类和含量与燃煤锅炉的种类、燃烧方式和输灰方式有关。冲灰废水中的污染物主要是悬浮物、酸碱度、盐度和氟。一些发电厂也含有重金属和砷。如果冲灰废水直接排放,不仅会造成受纳水体悬浮物超标,还会使附近土壤盐碱化,破坏正常的生态环境。冲灰水处理的思想是降低水的消耗,使废水处理或排放达标后回用。如何处理,电厂根据环境保护和经济的双重效应进行选择。

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1、浓缩水力除灰

去除灰分的水浓度是将原来的灰分水比减少1:(15-20)至约1:5,并在综合考虑植物总水分平衡和灰场水分平衡的基础上确定灰水的比重。实际生产是在不影响产量和其他指标的情况下,降低灰厂的耗水量。去除集中的水能量可以减少工厂区域的水补给和水排放。这是争取经济和环境保护的好办法。

2.冲灰水中悬浮物质的去除

冲洗水中悬浮物的含量主要与灰场(沉淀池)大小等有关。为了解决冲洗水中悬浮物超标的问题,应考虑沉淀池中冲洗废水的沉淀时间。

3、干除灰渣

干灰去除是在工厂脱水后将灰分输送到灰堆场。脱水后灰分的含水量仅为灰分量的20%。这个过程不仅可以节约用水,还可以防止灰水污染地下水。西欧和美国的大多数燃煤发电厂使用干式气动灰系统。在中国,随着大容量机组的发展,一般安装电除尘设备,相应的干灰除去也取得了一定的发展。

4、灰水闭路循环

闭式循环灰水回收是将贮灰厂的除灰排水循环至厂区,再用于除灰和补水。美国、加拿大、前苏联和其他国家电厂的大多数湿灰清除系统都采用循环系统。灰水作为循环冷却水的补充水。一方面节约用水,另一方面减少灰水排放。其经济效益和环境效益非常显著。

灰水回收系统的主要特点是灰水管道结垢问题。针对灰色水管的标度问题,国内许多单位多年来进行了大量的实验研究,提出了“ph预管处理、闭路循环加再生液或标度抑制剂”的综合措施。国内一些发电厂已经使用并取得了良好的效果,但仍有一些不足之处,需要逐步改进。

5.冲灰水pH值过高的处理。

洗灰废水的pH值与煤质、洗灰水的水质、除尘方式和洗灰系统有关。国外采用加酸、炉烟CO2处理(降低pH值)和直流冷却排水中和的方法。

(1)加酸中和pH

中和灰水碱度的酸加成方法基于酸碱中和的原理。虽然这是一个成熟的过程,并且处理过程简单,但由于灰水量大,酸消耗量大。一些酸添加部位被添加到灰排出口,并且为了方便,一些添加到灰泵入口灰浆罐中。虽然没关系,但以前的酸添加部位更合适。这是因为当在砂浆泵的入口处添加酸时,当酸量大时,容易发生砂浆泵的腐蚀。当添加酸量时,灰场出口排水难以控制。在废水排放标准规定的pH范围内。

酸的用量应控制在排水pH=8.5,即加入酸中和灰水中的所有OH碱度和1/2CO32碱度,当以酚酞为指示剂时中和至无色。所用酸可以是硫酸、盐酸或其他废酸,可以用来中和灰水的碱度,达到废物处理的目的。然而,应该注意的是,废酸中有许多杂质。在选择之前,应进行详细的分析和调查,以避免重金属的某些有毒元素与灰水一起排入水体,污染自然水源。除消耗大量的酸外,加酸处理废水也会增加灰水中的SO42-和Cl-含量,即增加水体的含盐量,无疑对水体的排放有害。

(二)与再生水混合中和ph值

以天然水为直流系统的电厂,其排水量相当大,一般是电厂冲灰水的100倍左右。因此,直流冷却水可以用来稀释中和灰水的碱度,使其pH达到排放标准。例如,在电厂灰场出口设置沉淀电池泵,将灰场澄清水排入循环排水,灰水混合排放。然而,目前电厂的循环水系统大多采用冷却塔的循环水供应系统,冷却水为闭式循环,排水较少,不适合用这种方法处理灰水。

(3)炉烟处理灰水

用炉烟处理灰水有两种方法。一种是在炉内使用二氧化硫,另一种是在炉内使用二氧化碳,但目的是相同的。它们被用来中和灰水的碱度,利用它们吸收的水的酸度。使洗后水的pH值达到环保排放标准的要求。

炉烟SO2处理

SO2+H2O=H2SO3

H2SO3=H++HSO3-

H2SO3=2H++SO32-

2H2SO3+O2=2H2SO4=4H++2SO42-

在烟道气中用SO 2处理灰水有一定的条件。煤应具有一定的硫含量,烟气中的SO2含量不好。

炉烟CO2处理

烟气二氧化碳处理灰水也是基于酸碱中和原理。影响治疗效果的因素很多。它取决于烟气中二氧化碳的含量,也取决于气水比、搅拌程度、水温和液体表面二氧化碳的平衡分压。

炉烟产生的二氧化碳处理不仅减少了二氧化碳对大气的排放,而且降低了灰洗废水的ph值。炉烟二氧化碳处理的化学反应原理:

CO2+H2O=H2CO3=H+HCO3-H+OH-=H2O

6、冲灰水中氟处理

钙盐沉淀法和粉煤灰法一般应加入氢氧化钙和氯化钙。经处理后,pH值可达9μg/L,氟浓度仍在30 mg/L以上,不符合废水综合排放标准。降低pH值也需要酸。粉煤灰是一种处理含氟废水的简单工艺。对氟的去除率可达90%。钙盐沉淀的离子反应原理:

的Ca(OH)2 =钙++ 2OH-

CaCl2=Ca2++2Cl-

Ca2++2F-=CaF2↓

H++OH-=H2O

二、脱硫废水

火电厂脱硫废水中的杂质主要来自烟气和脱硫用石灰石,主要有悬浮物、过饱和亚硫酸盐、硫酸盐和重金属。其中许多是国家环境保护标准要求控制的第一类污染物。由于水质的特殊性,脱硫废水难以处理。同时,由于各种重金属离子对环境的强烈污染,脱硫废水的处理必须分开处理。脱硫废水与浓缩副产品石膏混合后排入电厂干灰场堆放。

1、脱硫废水预处理

通过预处理系统对脱硫废水进行絮凝、沉淀和中和处理,以减少废水中的悬浮物质,提高废水的ph值,为深度处理做好准备。废水进入前面的脱硫废水池,被输送到脱硫废水预处理区的脱硫废水缓冲池。将原废水泵通过罐体输送到原反应器。在脱硫废水缓冲罐中装有曝气搅拌装置,防止悬浮沉降。也可以通过曝气装置进一步减少废水的鳕鱼。主反应器分为中和箱和絮凝箱两部分。在中和箱中,caco3沉淀和mg(oh)2沉淀,加入ca(oh)2,并将废水的ph值调整为10至11,形成caco3沉淀和沉淀,并在后清除装置中分离。同时,在这个ph点上,多种重金属离子生成的氢氧化物沉淀与废水分离。中和箱中的水流入絮凝池,絮凝剂与凝结剂粪便和凝结剂灌浆一起加入,使絮凝剂体积更大,更易沉淀,使光束在结晶器中一步分离。同时,第一级反应器也保留了有机硫加成的界面。

废水从一级反应器流向一级澄清池。废水中的絮凝剂通过重力沉降在澄清池底部,浓缩到污泥残渣中,通过刮泥装置去除,并通过一次污泥输送泵入污泥缓冲池。清澈的水上升到澄清池的顶部,流经环形三角形溢流堰,流入中间池进行储存。二级反应器分为沉淀池和絮凝池两部分。在沉淀池中加入Na_2CO_3进行搅拌反应。在絮凝池中加入有机硫,进一步降低废水中重金属离子的浓度,使出水中重金属的浓度完全达到排放标准。同时,加入混凝剂FeCl3,去除废水中较大的明矾花。在絮凝箱出水中加入助凝剂PAM,可使明矾花生长更深,便于沉淀和分离。阶段反应器的出水流入二沉池。废水中的絮凝剂通过重力沉降在澄清器底部,浓缩成泥浆残渣。浓缩污泥通过污泥刮除装置去除,并通过一次污泥输送槽泵入污泥缓冲池进行加压过滤。二次澄清池的出水也可以直接流入净化池。清水箱的出口水设有干灰增湿泵和自用水泵。

脱硫废水是火力发电厂的一种新型废水。它是我国加强大气污染源控制后的一种新产品。脱硫废水是燃煤电厂锅炉烟气脱硫时,由于燃煤燃烧过程中形成大量的烟气、悬浮物和杂质,同时可以通过脱除烟气中的二氧化硫而形成硫酸钙和亚硫酸钙,从而有效地降低夜间F-、Cl-和粉尘的浓度。为了保证脱硫效果,必须保持浆液质量,并排放废液进行进一步处理。脱硫废水中存在较多的亚硫酸盐、硫酸盐和悬浮物,脱硫废水中含有更多的酸性物质,这些物质往往具有较强的腐蚀性,对设备和系统造成腐蚀,甚至导致废水的泄漏和机械故障的发生。因此,必须高度重视使用适当的处理方法,使污水处理合格排放和回用。

脱硫废水的预处理水箱中的废水由预热器加热,然后进入蒸发系统。蒸发系统主要分为四个部分:热输入部分,热回收部分,结晶输送部分和辅助系统部分。从室外蒸汽管网,根据人体蒸汽,在降温减压器后,将其送至蒸汽储罐进行稳定并变为低压蒸汽,然后送至加热室加热废液水。热交换后的冷凝水进入八个冷凝水桶,冷凝水桶出口分为两种方式。一种方式是用于蒸汽管道上的降低过热减压器的减温水泵,另一个通道可以直接排放到冷水箱。

来自电厂的冷却水通过凝结水遥控阀进入冷却水桶。冷却水桶中的水通过启动辅助凝结水遥控阀为凝结水桶补充凝结水。在启动初期,需要电厂的冷却水为蒸汽管道提供冷却水。在加热器中,低压蒸汽与在换热管中流动的循环盐水进行换热。循环盐水加热煮沸。由盐水加热器加热和煮沸的盐水依次流经每个闪蒸室,并在每个闪蒸室的底部蒸发。蒸发的二次蒸汽依次为下加热器的换热工作液和安装在蒸发器上部的换热管。热量被交换和冷凝。在热回收部分,通过逐步提高换热管内循环盐水的温度,可以回收凝结蒸汽的潜热,达到较高的热效率。

通过四级蒸发室对脱硫废水进行加热和浓缩,并将其送至盐浆桶中。通过两个盐浆泵,它被送到一个盐旋风。旋流器将大颗粒的盐晶体旋转成下面的离心机。离心分离的盐晶体通过螺旋输送机送至干燥床加热,使盐晶体完全干燥。由旋流器和离心机分离的泥浆返回加热系统进行再加热和蒸发。

2、中和

中和处理的主要功能包括两个方面:一是发生酸碱中和反应,pH值在6≤-9范围内调节;另一种是沉淀一些重金属,使锌、铜、镍等重金属盐形成氢氧化物沉淀。常用的碱性中和剂有石灰、石灰石、烧碱、碳酸钙等。废水处理的第一个过程是中和。也就是说,在脱硫废水进入中和箱的同时加入一定量的5%石灰乳液,使废水的pH值提高到9.0以上,使大部分重金属离子在碱性环境中形成不溶的氢氧化物沉淀。

3、化学沉淀

对废水中的重金属离子、碱土金属氢氧化物和硫化物沉淀进行了去除,常用药剂分别为石灰和硫化钠。在脱硫废水中加入石灰乳后,pH值为9.0~9.5时,大部分重金属离子形成不溶性氢氧化物。同时,石灰乳中的Ca~(2+)与废水中的部分F-发生反应,形成不溶性的CaF_2,去除氟。中和废水中的重金属离子仍然超标,因此在沉淀池中加入有机硫化物,用残留离子Hg2等离子体生成不溶性硫化物。

4、混凝澄清处理

脱硫废水中悬浮物的含量很大。化学沉淀处理后的废水中含有许多微小的悬浮物和胶体物质,必须加入到凝结剂中才能团聚成大颗粒并沉淀下来。常用的混凝剂是硫酸铝,聚氯化铝,氯化铁,硫酸亚铁等;常用的混凝剂是石灰,高分子絮凝剂。絮凝法用于凝聚和聚集胶体颗粒和悬浮颗粒,并与液相分离,这是减少悬浮固体的有效方法。因此,将絮凝剂添加到絮凝槽中以将废水中的细颗粒沉积成大颗粒。将阴离子凝结剂PAM添加到澄清器的中心管中以进一步加强颗粒的生长过程,使得细絮凝物逐渐变得粗糙和更坚固的絮状物。

综上所述,结合我国火电厂脱硫工作的实际情况,在吸收借鉴国外处理技术的基础上,积极开展脱硫技术的研究工作,如处理剂的选择、用量和浓度的确定等。选择合理的停留时间,研究重金属沉淀的最佳条件等,为工业应用提供更加完善的设计参数和依据。

三、电厂化学废水和含油废水的处理

1、化学废水处理

酸碱废水处理将酸性废水(或碱性废水)排放到中和池中,然后将碱性废水(或酸性废水)排放、搅拌、中和,使pH值达到6~9并排放。

无机废水处理无机废水的主要污染物是酸碱、悬浮物、溶解盐等。中和法(中和沉淀法)可用于处理酸碱。当酸碱浓度过高时,应考虑回收利用。悬浮物或胶体可以通过沉淀和混凝去除,而溶解盐的去除主要依靠吸附、离子交换、电渗析等。

有机废水处理。有机废水是指锅炉有机酸洗的废水,通过蒸发池蒸发。

2、含油废水处理

沉淀法

该方法采用薄层沉淀组件的聚结装置,该聚结装置为一组间隙为20-100 mm的斜板或一组小直径斜管(一般小于50 ram)。该装置克服了凝聚过滤器单位体积分离面大的缺点。其主要优点是,在合理选择薄板间隙或直径和倾斜角时,浮动和沉降的颗粒可自行排出,无需强制清洗。该装置的主要特点是:体积小,制造简单,可与任何沉淀设备配套,安装在这些设备中。同时,可以看到更多的中国污水处理网的技术文件。

絮凝床处理法

该方法是以通过三级油分离池后的石油废水为基础,废水中的乳化油仍然很高,不能满足排放标准,因此采用了该方法。絮凝床处理石油污水的过程为:石油污水进入絮凝床,与其特殊填料发生一系列物理化学反应,油分子相应分解;分解后的油与絮凝剂反应迅速,形成絮凝剂,经沉淀除去。上层液体通过滤网过滤,过滤后排的人来清理水池,达到除油的目的。常见的絮凝剂有碱性氯化铝、聚丙烯酰胺和氢氧化钠。

油分离-混凝沉淀-重力分离-粗粒化分离技术

重力分离是根据油水密度的差异对油水进行初步分离。该方法分离出的浮油可重复使用。为了达到较高的除油效率,采用了三级分离油罐.混凝处理是利用污水中胶体粒子的负电,引入与电性中和相反电荷的电解质,使胶体颗粒不稳定,从而实现油水分离。

粗粒集料分离是使含油废水通过填充有粗粒料的装置,使污水中的细油珠聚结成大颗粒,然后进行油水分离。该方法适用于分散油和乳化油的处理。粗粒状材料通常具有良好的亲油疏水性并且分为无机和有机物。通常使用热沉积的非织造过滤材料。该装置体积小,效率高,结构简单,无需添加药物,投资少。缺点是填料容易堵塞,从而降低了脱脂效率。该含油废水处理方法具有自动化程度高,适应性广,占地少,投资少,运行成本低的优点。

高效分离池絮凝沉淀法

该方法采用的高效分离池是在分离池中加入相同的絮凝剂,同时去除悬浮液和油液。分离池是一种斜管分离装置,可增加过水段的湿周长,减少水的湍流,有效分离污水中的絮凝物和浮油,并让絮凝物沉入池底,使油面漂浮。这种高效分离池具有工艺简单、面积小、投资少、系统合理等特点,具有多种用途。

超滤法

超滤的分离机理是筛分过程,主要用来分离液相中的溶质,所用的膜是聚合物超滤膜。超滤的最大优点是它可以在不发生相变的情况下浓缩或回收物质。具有不加热、设备简单、占地少、能耗低、运行压力低等特点。因此,它受到了科技界和工业界的高度重视。

粉煤灰处理法

粉煤灰脱油机理是固液等温吸附的物理过程。由于粉煤灰中存在一些球形玻璃颗粒及其固体成分,固体表面残馀价态产生的力场使其具有一定的表面张力,这通常比液体表面张力强。因此,粉煤灰具有吸附某些物质和降低自身表面张力的趋势。因此,粉煤灰对油的吸附比其它可溶性离子更强、更快。

粉煤灰的吸附性能主要取决于:1)大分散产生的大比表面积; 2)在特定条件下形成的玻璃体,如煤成分,燃烧,冷却等,具有较大的体力活动; 3)油颗粒表面也有表面张力,容易吸附其他物质,从而增强粉煤灰的吸附; 4)飞灰中的活性物质可与飞灰溶液中存在的氢氧化钙反应。凝胶化产物如水合硅酸钙和钙水合铝酸钙的形成在油吸附中起着不可忽视的作用。

利用燃煤电厂产生的粉煤灰对石油的吸附性,实现了含油废水的处理,达到了废物利用和废物处理的目的。然而,这一问题的理论研究还需要进一步研究。

高效气浮法

该方法采用spd型高效空气浮选装置,采用其特殊的“零速”原理:原水从空气浮选池中心进入,通过配水,而配水装置的速度与进水量的流速相同,向相反的方向移动。产生“零速”,使进入水中的水不干扰原水,使粒子的悬浮和沉降在静止状态下进行。秦皇岛火力发电厂采用这种方法对工厂的工业废水进行处理和循环利用。它不再将污水排放到原来的污水出口新开河,从而减少了渤海的污染,具有明显的环境效益。总之,电厂含油废水的乳化油一般采用空气浮选法去除,去除油效率较高。下图为阳电厂工业废水处理和循环利用过程。

气浮技术在含油废水处理中的正确、合理应用是污水达标排放的关键。气浮合理使用的关键在于最佳投加量和pH值范围的控制。在南口机务段含油废水的处理中,采用碱性氯化铝作为混凝剂,它是一种无机高分子混凝剂。在投加过程中,投加量过小,不能达到混凝效果。投加量过大,会降低絮凝效果,甚至使絮凝效果变得稳定。通过在调试过程中对投加量和最佳pH值范围的探讨,提出了投加量为0.01%~0.02%,出水pH值控制在6.5≤7.0时,出水效果最好。可使出水含油量维持在3~5 mg/l。

浅谈发电厂的脱硫废水特征及处理工艺技术

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