污水处理技术工艺

湿法烟气废水处理脱硫技术研究进展

发布日期:2019-05-11 / 发布者:鸿淳环保科技 / 点击:

湿法烟气脱硫设备可净化含有多种杂质的烟气,并在脱硫吸收剂中反应各种金属和非金属污染物以去除,产生可溶性物质和固体物质。直接排放未经处理的烟气脱硫废水将对环境构成严重威胁。石灰石石膏湿法烟气脱硫工艺主要涉及火电厂化石燃料燃烧产生的二氧化硫。湿法烟气脱硫工艺性能优越,已广泛应用于烟气处理领域,成为世界燃煤电厂烟气脱硫的领先技术。据美国环保局报道,美国有108座燃煤电厂安装了湿法烟气脱硫装置,并预测到2025年,配备湿法烟气脱硫装置的燃煤电厂数量将占燃煤电厂总数的69%。石灰石石膏湿法烟气脱硫废水组成极为复杂,主要有重金属、酸离子、悬浮物等。目前,各燃煤电厂的脱硫废水组分存在差异。这种现象主要是由于煤源、烟道气脱硫吸收、锅炉供水质量、添加剂类型、运行条件等因素造成的。2]和……传统的脱硫废水处理工艺采用中和、反应、絮凝法和沉淀法,但脱硫废水中高浓度硫酸盐和氯离子的去除效果不佳。

近年来,脱硫废水的排放引起了世界各国的广泛关注。我国2006年颁布的“石灰石-石膏湿法脱硫废水水质控制指标”(DL/T997-2006)虽未规定硫酸盐、氯离子等排放标准,但传统工艺处理的脱硫废水已不能直接排放,因此研究处理烟气脱硫废水的新工艺已迫在眉睫。目前,我国脱硫废水的处理工艺主要有传统的物理和化学沉淀法、化学沉淀-微滤膜法、多级过滤+反渗透法。由于脱硫废水水质差,反渗透预处理成本高,至今尚未推广应用[3]。杨培秀等人[4]零溢流湿式排渣系统用于脱硫废水的处理,但受排渣方式的限制。此外,各种脱硫废水零排放技术[5]已被提出作为潜在的解决方案,但鉴于零排放技术的高能耗强度和许多未解决的技术问题,无法保证其长期成功使用。关于离子交换和人工湿地等其他技术也进行了大量讨论,但成功的前景似乎不大。综上所述,业界仍在寻找一种可靠、低成本、高性能的烟气脱硫废水处理技术。

主要阐述了脱硫废水产生的原因和危害,废水中污染物的来源和特点,国内外废水中复杂污染物的去除情况,以及废水处理过程中存在的问题和展望。

1、脱硫废水产生原因

根据石灰石 - 石膏湿法烟气脱硫工艺,脱硫废水主要由两部分组成。首先是石膏浆废水。通过吸收塔中的烟道气和石灰石浆料反应产生的石膏浆料具有高水分含量并且必须通过真空带。脱水机脱水,脱硫石膏可循环使用,这个过程会产生一定的废水,这是脱硫废水的主要成分;二是工艺洗涤废水,因为浆料罐中的石灰石浆料和吸收塔中石膏浆料的浓度都很大,容易产生结垢和堵塞,所以设备在运行过程中需要连续洗涤,这个过程洗涤废水已成为脱硫废水的重要组成部分[6]。在烟气脱硫系统运行过程中,由于SO2吸收剂再循环,吸收塔中浆料中各种杂质的含量会越来越高,达到设计上限时必须排出,否则正常。脱硫吸收塔的影响将受到影响。运行以降低脱硫效率。此外,锅炉冲洗水,污水和单元冷却水也是脱硫废水的一部分。

2、脱硫废水的危害

脱硫废水成分复杂,对设备管道和水结构有一定影响。其危害主要表现在以下几个方面:

(一)脱硫废水中悬浮物浓度高,严重影响水的浊度,容易导致设备、管道结垢,影响脱硫装置的运行。

(2)脱硫废水是弱酸性的,其中重金属污染物具有较好的溶解性,虽然其含量较小,但直接排放对水生生物有一定的毒性作用。并通过食物链传递给更高级的营养有机体。

(3)脱硫废水中氯离子浓度过高,会引起设备和管道的孔蚀、缝隙腐蚀和应力腐蚀。当浓度达到一定程度时,将严重影响吸收塔的运行和使用寿命。它还会抑制吸收塔内的物理和化学反应过程,影响SO2的吸收,降低脱硫效率。由于氯离子的存在可以抑制吸收剂的溶解,脱硫吸收剂的用量随着氯化物浓度的增加而增加,而石膏浆料中的残留吸收剂增加,从而降低了吸收剂的脱硫效率。也会引起石膏脱水困难,导致成品石膏中水分含量的增加,影响石膏的质量。

(4)氟离子的作用与氯离子相似,但由于氟可以与钙一起沉淀形成氟化钙,因此脱硫废水中的含量相对较少。除了对石膏质量的影响外,它对塔体和管道的腐蚀性远远低于氯化物离子,但氟离子和石灰石浆液中的氟化物很容易产生一种胶体絮状物,涂层。覆盖石灰石颗粒表面,阻碍了石灰石的溶解,影响脱硫效率。

(5)脱硫废水中的高浓度硫酸盐直接排入环境水中,扩散到沉积物中。硫酸盐还原菌将SO42转化为S2-,与水中的金属元素发生反应,在水中形成甲基汞,导致水生植物必需的微量金属元素流失,改变水体原有的生态功能[7]。

(六)脱硫废水排放大量硒,会污染土壤和水源,影响人和动物的健康,长期积累也会造成慢性中毒[8]。

3。脱硫废水中污染物的来源及特征

由于各电厂煤和石灰石产区不同,烟气和脱硫浆的组成不同,导致烟气脱硫后脱硫废水的复杂性。煤燃烧后产生的烟气含有硫氧化物、氮氧化物、氯化氢和氟化氢等,经脱硫吸收塔反应生成含F、SO_(42)、SO_(32)、Cl_2、S_2O_2的脱硫废液。S_2O_(62)、NO_3~(3)和NO~(2-)。石灰石的主要成分是CaCO 3,含有多种杂质,如MgO、Fe2O3、Al2O3、SiO 2等。这些杂质是脱硫废水中悬浮固体的主要成分。煤和石灰石中也含有少量重金属,它们在弱酸性脱硫废水中具有良好的溶解性,但电厂的电除尘器很难去除小于0.5μm的细颗粒。结果表明,在吸收塔洗涤过程中,烟气脱硫浆液中大量的重金属富集。同时,硒也是煤中最易挥发的有害微量元素之一,几乎全部在燃烧过程中蒸发,在脱硫废水中以六价硒的形式存在。它毒性很大。

4.去除脱硫废水中的污染物

近年来,湿法烟气脱硫废水处理方法多种多样,如物理化学、电化学、生物法、喷雾干燥法等,为了去除脱硫废水中的复杂污染物,已经尝试了各种方法。

4.1去除重金属离子

脱硫废水中重金属主要包括Hg、Cd、Cr、Pb、Ni、Zn、Cu、Mn等。吴仲彪等人[11]用水溶性壳聚糖去除脱硫废水中的重金属。在pH=5~9时,壳聚糖对Mn~(2+)的影响可分为吸附、氢氧化锰沉淀、氢氧化锰和壳聚糖-Mn~(2+)络合共沉淀三个阶段。壳聚糖对Mn2+有较好的去除效果。Nayin等人[12]采用陶瓷膜超滤技术处理脱硫废水中的重金属离子,但膜污染问题严重。宝红观等人。[13]研究了水溶性壳聚糖对烟气脱硫废水中Mn~(2+)和Zn~(2+)的去除效果。结果表明,壳聚糖螯合能有效去除脱硫废水中Mn~(2+)和Zn~(2+),使沉淀易于分离。Y.H.Huang等人。[14]混合零价铁法对烟气脱硫废水中汞的去除效率可达10~12级。探讨了SRB厌氧生物处理脱硫废水的机理。认为在厌氧条件下,溶解态S2-与重金属离子反应生成金属硫化物沉淀。

4.2 氯离子的去除

废水中氯离子的去除通常采用沉淀盐、Ag、Hg和Cl-沉淀、分离、截留、蒸发或膜过滤去除Cl-、离子交换树脂去除Cl-;Cl-通过氧化还原、电解或电渗析去除。然而,这些方法尚未应用于实际的脱硫废水工程处理,可作为考虑范围。吴雪莲等人。[16]建议采用电化学方法去除硫酸锌溶液中的氯离子,用铜板作为工作电极和辅助电极。以Ag/AgCl电极为参比电极。结果表明,当阳极电位为0.6V、超声搅拌时间为50W、搅拌时间为3h时,Cl-去除率可达54.5%。[17]18用Mg-Al氧化物同时去除CaCl_2溶液中的Cl~-和Ca~(2+)。当Mg-Al氧化物与CaCl 2的比例为20,投加量为0.25 mol/L,溶液温度为60℃,反应时间为0.5h,反应温度为60℃,反应时间为0.5h。Cl-和Ca2+的去除率分别为98.2%和93.0%。[19]采用ZnAl-NO3-LDHs作为阴离子交换剂,从溶液中去除氯离子。当n(Zn):n(Al)为2时,氯离子的去除能力很强,当溶液pH值为5.0≤8.0时,阴离子交换速率受温度升高的影响。当溶液pH值为5.0≤8.0时,ZnAl-NO3-LDHs对氯离子的去除效果很强。在脱氯过程中,NO3-LDHs结构逐渐转变为Cl-LDHs.R.S.G rtner等。[20]采用电渗析法在混合溶剂中选择性去除碳酸钠溶液中的氯离子。其中,CM-A膜对氯离子的选择性最高.

4.3 硫酸根的去除

在脱硫废水中,SO42-和Ca2 +可以形成硫酸钙沉淀,溶解度较低,但剩余的SO42-浓度仍然很大。尽管排放标准对其浓度没有限制,但仍然需要将其除去。 R. Haghsheno等[21]使用阴离子交换树脂去除SO42-。当离子交换树脂的剂量为1000g / L时,SO42-去除效果明显。 R. Silva等人。 [22]研究了铝酸盐胶体共沉淀去除SO42-的方法,SO42-的去除率高达80%。 潘嘉川等。 [23]研究了海洋硫酸盐还原菌对烟气脱硫废水中SO42-处理的影响。结果表明,SRB-2菌群为中温硫酸盐还原菌群,SO42为5200 mg。在L / L条件下生长对烟气脱硫废水中的硫酸盐有明显的去除效果。 Cheng Hao等[24]采用Zn / Al双金属氧化物吸附水中的SO42-,饱和吸附量可达63.4mg / g,吸附剂可重复使用。

4.4 COD的去除

脱硫废水中的COD不是一般废水中的有机物,同时存在重金属等有毒有害物质,不能采用微生物法去除COD。林海等人。[25]研究了烟气脱硫废水出水污泥中还原无机硫的氧化菌。结果表明,经过筛选、分离和驯化,获得了生物氧化性能较好的细菌,模拟废水介质中COD的去除率达到85%。研究了改性沸石铵处理脱硫废水。当沸石用量为6g时,吸附温度为30c,吸附时间为5h,脱硫废水中COD的去除率达到80%以上。在日本,脱硫废水中COD的去除一般采用特殊的吸附剂和树脂,吸附剂饱和后可再生回收。

4.5 氟离子的去除

脱硫废水中的氟离子通常通过沉淀来去除。采用化学沉淀-混凝法去除龚本涛[28]电厂脱硫废水中的氟化物。沉淀剂为Ca(OH)2,混凝剂为Al(SO4)3。确定了最佳n(Ca):n(F)为1~1.5。最佳n(Al):n(F)为3:2,可使废水中氟含量在140~200 mg/L范围内降至10 mg/L以下,达到排放标准。徐宏建等人的结果。[29]结果表明,在最佳处理条件下,氯化钙的脱氟性能优于氢氧化钙,脱氟效率可达95%以上。盘思伟等。 [30]研究了F-Ca两阶段沉淀法,并通过两次中和沉淀去除了脱硫废水中的高浓度氟离子。结果显示F-从101mg / L降至7.3mg / L.去除效果非常好。

4.6 硒的去除

当硒以+4价亚硒酸钙(酪蛋白3)存在于于飞灰和脱硫石膏中时,其溶解度小,毒性小。但在脱硫废水中,硒以+6价亚硒酸盐[31]的形式存在,具有很强的毒性,传统的理化方法无法有效去除。S.W.van Ginkel等人[32]研究了氢基膜生物反应器对脱硫废水中硒的去除效果。美国对脱硫废水中的硒污染进行了广泛的研究,如人工湿地垂直过滤和生物发酵等,但由于投资成本高、处理效果不理想,目前还没有应用到实际工程中。我国脱硫废水中的硒污染报道较少。随着湿法脱硫工艺的广泛应用,应引起足够的重视。

5、总结与展望

随着我国火力发电强度的提高和环境保护要求的提高,火电厂烟气中二氧化硫的排放要求也逐步提高,石灰石和石膏湿法烟气脱硫工艺作为一种有效的方法在火电工业中得到了广泛的应用。但缺点是会产生脱硫废水。目前,我国脱硫废水的处理仍处于探索阶段。需要解决以下问题:

主要研究结果如下:(1)对脱硫废水中氯离子和硫酸盐的处理研究较少。经过中和、絮凝、沉淀处理后,水中氯离子浓度仍然很高,不能直接排放,需要后续处理,但后续处理会增加运行投资成本,已成为脱硫废水处理中的一个难题。在考虑经济因素的同时,加强研究是十分必要的。

(2)在脱硫废水质量分析中,还应包括COD和氨氮。脱硫废水中的COD主要是还原无机物质,包括二硫酸盐和亚硫酸盐,这与废水中COD的处理过程不同。氨氮主要来源于烟气中的氮氧化物,经处理后可排放。

(3)考虑脱硫废水中的硒污染问题。美国对此进行了一系列研究,但尚未找到合理的治疗方法。在未来的工作中,有必要与国外同行交流思想,借鉴经验,研究更有效的脱硫废水处理方案。

湿法烟气废水处理脱硫技术研究进展

优质文章推荐

更专业的污水处理工程设计、工程总包服务

鸿淳环保公司成立以来一直专注于为企业提供更专业的污水处理方案,切实解决客户的污水处理难题。运用我们自主研发的多项专利技术和专利设备已成功为全国各地的众多企业提供了专业的污水处理方案,尤其是在两广地区,已有超过30个不同行业不同污水类型的成功案例并系统正常运行稳定出水达标。雄厚的技术实例、专业产品和高效服务水平,一定能成为您值得信赖的污水处理解决专家。

foto
鸿淳环保运用自主研发的污水处理专利技术,针对客户实际情况,一站式轻松解决污水处理困扰
  • 更节省成本的污水处理方案
  • 占地更少的系统规划
  • 有效降低污水处理成本
  • 博士级专家免费提供技术方案
  • 多行业领域丰富成功实例经验
  • 完善的售后服务确保出水达标

公司一直与国内著名专业设计院紧密合作,拥有一批具有丰富理论知识和时间经验的水处理专家,经长期的技术研发和经验积累,成功研发出多项污水处理的专利技术,在实际的运用中取得良好的效果和口碑。我们的团队拥有更专业的污水处理工程设计、方案定制能力,设备的采购、安装调试及运行管理一站式解决客户污水处理难题。