污水处理技术工艺

火电厂脱硫废水处理工艺研究进展

发布日期:2019-04-25 / 发布者:鸿淳环保科技 / 点击:

1. 引言

到目前为止,中国仍是一个燃煤发电国。2017年,我国火电机组平均供电煤耗达到309g/kWh,占全国发电量的57%。然而,燃煤发电会产生大量的烟尘、硫氧化物、氮氧化物和二氧化碳,直接排放到大气中会影响农作物、建筑物和人类健康。因此,有必要对火电厂排放的二氧化硫、烟尘等大气污染物进行处理后再排放。目前,二氧化硫、氮氧化物和烟尘排放限值分别为35、50和10 mg/Nm3,是中国历史最高的排放标准,也是世界上最严格的排放标准。目前,国内普遍采用石灰石-石膏湿法烟气脱硫技术。这是最成熟的标准脱硫技术。在已投运或正在规划的脱硫系统中,比例约为80%。由于其工艺涉及一系列复杂的物理、化学过程,其废水水质复杂,包括重金属等污染物,不能直接排放。因此,针对火电厂脱硫废水的处理,从预处理和深度处理两个方面简要介绍了国内外脱硫废水近零排放处理装置的研究现状,可为脱硫近零排放提供参考。火力发电厂废水。

2.湿脱硫废水的来源及水质特性

石灰石-石膏湿法烟气脱硫技术涉及一系列复杂的物理、化学过程,其中脱硫塔是脱硫反应的主体,脱硫废水是脱硫塔内维持盐平衡所必须排放的废水。由于脱硫塔浆液中的水在连续循环过程中会富集重金属元素和Cl,容易引起设备腐蚀,降低脱硫率。因此,应严格控制脱硫塔中Cl-−(<20 g≤L)和重金属离子的浓度,使浆液部分排出。其中,原烟气和脱硫塔使脱硫废水由于塔内水和溶解盐的补给而具有较高的含盐量,燃煤、原烟气、浆液和石灰石的质量,以及工艺水所携带的杂质,使脱硫废水具有波动大、规模大、腐蚀性强的特点[1]。

脱硫废水中的主要污染物为悬浮物(SS)、痕量重金属(汞、镉等)、过饱和亚硫酸盐。它们的水质特征见表1。这些杂质与电厂其它工业废水完全不同,应分别处理。目前,我国脱硫废水处理工艺基本上分为预处理(无害化处理)和深度处理(回用)[2][3][4][5]。

3. 预处理

由于脱硫废水呈酸性,悬浮固体含量高,硬度高,不进行预处理,硬度降低,可能导致深度处理设备结垢,腐蚀,积盐等,并降低设备的使用寿命。

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3.1. 常规预处理

目前国内外常用的预处理工艺是原水混凝沉淀澄清过滤。

脱硫废水在初级反应器中以ph值调整(最好为6.5~7.5),然后放入凝血剂(常用铝盐、铁盐和聚合物絮凝剂)和凝血剂。混合、凝结、絮凝...作用形成大颗粒絮凝剂,在第一级裂解剂后,将去除絮凝剂的脱硫废水沉淀软化,即降低水的硬度(常用化学软化法),而池中水中的悬浮粒子在重力作用下与水分离。最后,用过滤器去除脱硫废水中的一些小悬浮材料,并对其水质进行深度排放或处理,进行回收利用。在此过程中,絮凝剂和沉淀物被脱水并送往填埋场。

该预处理系统(图1)已在河源电厂投入运行。经预处理后,脱硫废水、悬浮物和重金属离子的质量得到了有效的去除,Ca2+浓度小于5 mg/L。各项指标基本达到“污水综合排放标准”二级标准的要求。然而,预处理过程不易控制,且受水质、投加量、水温、水与混凝剂混合速度等诸多因素的影响。不同水质影响投加量,投加量直接影响水的残余浊度。水温过低影响絮体的形成。投资大、用药量高、化学污泥等缺点。

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3.2. 膜法预处理

膜技术以其占地面积小、用药量低、处理水质好等优点,在火电废水处理中得到了越来越多的应用。微滤膜技术成熟,水通量稳定,价格低廉,在脱硫废水预处理中得到了广泛的应用。

中和软化 + 微滤

微滤膜主要捕获0.1至1μm的颗粒,其通过筛选机制拦​​截悬浮物,细菌和大分子,允许无机盐通过。该过程为:首先确定氢氧化钠和碳酸钠作为软化剂的最佳用量,以去除废水中的金属离子(Mg2 +,Ca2 +)和SiO2,处理后的脱硫废水直接进入微滤系统进行固液处理。分离。该工艺对脱硫废水中的金属离子(Mg2 +,Ca2 +)和SiO2具有良好的去除效果,处理后悬浮物的粒径明显减小,水质良好(NTU <0.2,膜污染指数SDI) <4.0),系统运行稳定。

4. 深度处理

虽然预处理脱硫废水指标基本满足《污水综合排放标准》二级标准的要求,并能达到排放标准,但国家环境排放标准越来越严格,为了真正实现近零排放和火电厂废水的梯度回用,必须进行进一步的深度处理。目前,脱硫废水的先进处理技术主要包括热蒸发处理技术(蒸发结晶和烟气蒸发技术)和膜处理技术。各工艺参数比较见表3。

4.1. 蒸发结晶技术

对水质复杂的脱硫废水,采用蒸发结晶处理技术[8][9][10]是一种目前可行的技术,有工程应用实例。蒸汽结晶技术是通过蒸发器和干燥装置对脱硫废水进行预处理,将冷凝水回用,将剩余废水放入结晶系统,形成固体盐等固体废物,即可进行包装和输送。其中,蒸发结晶技术最重要的核心过程是蒸发,它具有多效升膜蒸发系统,减膜机械蒸汽压缩和循环蒸发技术,水平薄膜溢流/mvc蒸发系统,并对脱硫废水进行蒸发、结晶处理。比较见表2。

在蒸发结晶技术中,多效提升管降膜蒸发系统是较为传统的工艺之一。河源电厂[11]采用该技术对已投产的国内火电厂脱硫废水进行深度处理,其蒸发技术采用四效提升管强制循环蒸发技术。出水水质优良(TDS<30 mg/L),稳定。直接回用于电厂循环冷却水系统。但其运行能耗较高,对预处理水质要求较高。

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在蒸发结晶技术中,水平薄膜喷雾/MVC蒸发系统具有能耗低、不易扩展等优点,是目前国内外应用最广泛的蒸发技术。美国提供脱硫废水蒸发结晶技术的主要厂家是Aquatech、HPD、GE和GEA,目前在我国还不够成熟。恒义电厂采用该技术对国内火电厂脱硫废水进行了深度处理。本实用新型的工艺流程为:预处理水-水平MVC系统-双效MED蒸发-水平圆盘结晶器-垂直圆盘干燥机,运行能耗低,各级废热效率级联利用,出水水质好(NTU<0.05)。可直接回用于电厂循环冷却水系统。

4.2. 膜处理技术

膜处理技术主要包括反渗透,纳滤和正渗透。

反渗透膜的孔径小于1nm。废水中的水分子通过由压差驱动的膜。其它杂质留在浓水的一侧。盐的截留率大于99%。它是海水和盐水的主要脱盐过程[13][14]。目前,用于脱硫废水的反渗透膜主要有普通滚装反渗透膜、圆盘管反渗透膜和网络管反渗透膜。但所需压力高,预处理水质要求严格。

纳米滤膜的孔径为1至2nm,介于超滤膜和反渗透膜之间。在华能玉环发电厂试验中,由于离子盐溶液[15]和……庞胜林[16],高价阴离子盐溶液的截获量大于低成本;用纳米滤膜分离脱硫废水中的一价离子和二价离子。试验证明,纳米滤膜具有双价离子(ca2+、mg2+等)截获率&GT;98&lunk;GT;,第一和第二价离子有效分离。利用纳米滤膜可以有效降低药物消耗和化学污泥,水质良好。

正渗透膜(FO)由膜两侧的渗透压驱动,通过配置比脱硫废水更高的浓度,水从低渗透压侧渗透到高渗透压侧。正渗透具有能耗低(操作压力低)、强度要求低、污染小等优点。目前,用于脱硫废水的正渗透膜主要有螺旋线圈式FO膜和板框式FO膜。但目前,工艺萃取物的分离回收是正渗透膜的主要障碍,能耗高,吸收的溶质难以回收,不能实现完全循环利用[17][18]。

在上述三种工艺中,根据目前的市场情况,正渗透和纳滤膜正在发展中,技术还不够成熟,反渗透膜技术成熟,投资成本低,设备装配程度高,安装简单等优点。市场占有率逐渐提高,虽然英国预处理脱硫废水的各项指标基本符合“污水综合排放标准”和“二级排放标准”的要求,但均符合排放标准。然而,随着国家环境排放标准的日益严格,为了真正实现火电厂废水近零排放和梯度回用的目标,必须进一步进行深度处理。目前,脱硫废水的深度处理主要包括热蒸发处理(蒸发结晶和烟气蒸发)和膜处理技术。工艺参数的比较见表3。

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4.3. 烟道蒸发技术

烟道蒸发技术采用喷嘴雾化脱硫废水,利用烟气余热完全蒸发烟道废水。废水中的不溶性物质,盐,烟灰等被转化为晶体或盐被集尘器捕获[19] [20] [21] [22]。三菱日立电力株式会社的旋转喷雾干燥工艺初期投资少,占地面积小,每吨废水处理成本低,操作简单灵活,不产生副产物。适用于临沂热电有限公司脱硫废水零排放系统。在改造工程中,连续运行72小时后,各项指标均达到并超过设计要求。该工艺适用于少量脱硫废水的中小企业。

4.4. 生物处理技术

生物处理技术是以两个充满多孔活性炭的反应器为介质,使选定的微生物在活性炭上生长形成生物膜的一种厌氧生物膜处理技术。对硒、汞、砷、氮氧化物有很好的去除效果。它常与化学沉淀法结合使用。目前,主要技术有通用电气水处理公司的ABMET和英飞凌公司的IBIO。目前国内生物处理技术还不成熟,没有工程实例[23]。

4.5流程组合示例

4.5.1.三重箱+树脂软化+反渗透+正渗透+蒸发结晶

华能长兴电厂将膜处理技术与蒸发技术相结合,对脱硫废水进行处理。水质指标为≤100 mg/l、Ca2+、Mg2浓度为1000~3000 mg/L、TDS和20~25g/L,最大处理水量为26.4m~3·h~(-1)。脱硫废水软化后,水中钙、镁的硬度基本为零,满足了膜处理系统进水水质的要求。该膜处理系统由两段反渗透膜和三套平行MBC膜组成.出水水质达到回用标准(TDS≤50 mg/L)。剩余的浓缩水经TVC晶化装置处理后,最终形成结晶盐并出售。该电厂实现了脱硫废水近零排放的目的。污水处理的运行成本约为15元/t,存在投资大、运行成本高、占地面积大等缺点。

4.5.2。双碱法+双膜法+烟道蒸发

焦作万方铝厂脱硫废水采用双碱预处理系统去除硬度离子、大部分悬浮固体颗粒和重金属,出水澄清满足双膜法进水水质要求。双膜脱盐还原系统由微滤和反渗透组成。系统出水直接回用于锅炉给水系统或循环水系统,降低电厂用水。反渗透浓水利用锅炉烟气余热蒸发结晶。它不需要发电厂的其他热源。降低了发电厂的能耗。蒸发水在脱硫系统中回收。该工艺利用烟气余热蒸发,降低投资,节约能耗,占地面积小,运行成本低,实现了燃煤电厂脱硫废水零排放。

5. 结论

总之,不同发电厂脱硫废水的水质不同,应根据不同的运行条件选择合适的工艺。部分电厂可在原有设备上进行优化,控制药品添加量,实现系统。以安全稳定的运行为目的,降低运行成本。深度处理过的水可以再利用回发电厂的循环冷却水系统,符合标准的结晶盐可以出售或转化为化学试剂出售。

火电厂脱硫废水处理工艺研究进展

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