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北极星水处理网讯:燃煤厂终端的废水脱硫废水,难以直接回用。脱硫废水处理的零排放技术包括脱硫废水的预处理技术、浓缩减量技术和固化处理技术。详细介绍了脱硫废水零排放技术,并对目前脱硫废水零排放技术在研究和应用中存在的问题进行了探讨。 随着水处理技术的发展,燃煤电厂的绝大部分废水能够实现阶梯利用,但脱硫废水是电厂终端废水,悬浮物高、含盐量高、硬度高、腐蚀性强,难以直接回用。随着环保力度的加大,很多地方环保局要求电厂废水零排放。因此,采用适合的技术实现脱硫废水零排放是迫切和必要的。

典型热电厂脱硫废水中一般含有大量的盐分、硫酸根离子、重金属离子及氯化物,并含有难处理的COD等,pH值一般在5-6之间,水质呈弱酸性。处理时需要在水中加入Ca(OH)2,将pH值调节到8.5-9.0之间,使得重金属离子(如铜、铁、镍、铬和铅)生成氢氧化物沉淀;同时反应过程中还会生成CaCl2、CaF2、CaSO3、CaSO4沉淀物,以分离氯根离子、氟化物、亚硝酸盐、硫酸盐等盐类物质;对于汞、铜等重金属,目前普遍采用15%TMT溶液替代Na2S来将其沉淀出来。

从脱硫废水常规处理工艺中可以看出:预处理工艺中添加了大量的熟石灰,会导致水中硬度离子含量较高,且水中残留有高浓度的SO42-、Cl-,属于典型的高含盐废水。水中硬度离子含量高会导致处理设备结垢污堵,Cl-离子含量高会对设备、管道产生严重腐蚀。其次,脱硫废水水质成分复杂,污染物超标严重,水中镉、汞、硫化物、氟化物含量高。另外,脱硫废水受燃煤品种、脱硫工艺、吸收剂等多种因素影响,水质变化较大。

将多个蒸发器串联起来,前一个蒸发器的二次蒸汽作为下一个蒸发器的加热蒸汽,下一个蒸发器的加热室便是前一个蒸发器的冷凝器。多效强制循环蒸发系统在国内化工制盐、食品、制药等工业领域广泛应用,能够同时实现浓缩和结晶。该工艺设备占地面积大,消耗蒸汽量大,能够自动运行,设备投资成本低。(2)蒸汽动力压缩式(TVR)技术。使用蒸汽喷射泵,以少量高压蒸汽为动力,将部分二次蒸汽压缩并混合后一起进入加热室作加热蒸汽用。蒸汽动力压缩式蒸发系统只能利用大部分二次蒸汽(70%左右),其余的二次蒸汽送往冷凝器冷凝,因此在能量利用率上不及机械压缩式蒸发系统。但其结构简单,费用低廉,消耗蒸汽而不耗电,可在投资较少的前提下取得较大的节能效果和经济效益。相比于多效蒸发技术,该工艺设备占地面积相对小,消耗蒸汽量较少,全自动运行,设备投资成本偏高。(3)机械压缩式(MVR)技术。从蒸发器出来的二次蒸汽进入压缩机,在压缩机中绝热压缩,温度、压力升高,又送入蒸发器作加热蒸汽用,在加热室中冷凝后排出。这种蒸发器只在启动阶段需要产生蒸汽,但消耗电能。相比于MED技术和TVR技术,该工艺设备占地面积小,可以实现全自动化运行,一次性投资成本高,需要定期更换机械密封。

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目前国内采用脱硫废水“零排放”工艺的有两家电厂。某电厂采用“二级预处理+蒸发结晶”,系统总投资9750万元,预处理系统采用两级反应+沉淀和澄清处理,一级投加Ca(OH)2,二级投加Na2CO3软化水质。蒸发结晶处理采用四效立管强制循环蒸发结晶工艺,蒸发系统分为热输入部分、热回收部分、结晶转运部分和附属系统部分,结晶通过离心机和干燥床制得固体结晶盐。河源电厂脱硫废水本身水质相对较好,经过软化预处理后钙镁离子含量降低至1-2mmol/L,浊度<2NTU,干燥后得到的盐结晶品质较好。该工艺系统极高的能耗限制了其在脱硫废水零排放处理领域的推广。

纳滤膜对二价或高价离子特别是阴离子的截留率比较高,可<98%,而对一价离子的截留率一般<90%。纳滤处理的一个优点是能截留透过超滤膜的小分子有机物,又能透析反渗透膜所截留的部分无机盐,也就是能使“浓缩”与脱盐同步进行。纳滤通常与反渗透组合使用。(2)RO膜:高压卷式反渗透膜和高压平板反渗透膜。高压卷式反渗透膜(一般指海水反渗透)在压力达到8MPa、处理含盐量8%~10%的海水时,其回收率达到40%~60%。该工艺应用成熟,运用于脱硫废水系统中和实际的海水淡化系统相似,系统简单,易操作、控制和维护,工艺成熟,设备投资低。高压平板膜系统是一种超高压力的反渗透系统,具有抗污染、耐高压的特性,最高操作压力可达160MPa,适于高COD、BOD5的含盐废水、海水、垃圾渗滤液以及各种高浓度水性物料的高倍数浓缩和处理。当运行压力达到14MPa时,废水含盐量甚至可浓缩至12%左右。相比于高压卷式反渗透,高压平板膜的运行药剂费用低,但是由于在高压下运行,对设备的质量要求很高,因此前期投资费用较高。(3)正渗透膜法。正渗透是在提取液产生巨大的渗透压驱动力下,水分子自发并有选择性地从膜的高盐水侧扩散进入提取液侧。提取液是特定物质的量比的氨和二氧化碳气体溶解在水中形成的碳酸铵溶液,可以使废水含盐量浓缩至15%左右。提取液通过加热蒸发循环利用。(4)电渗析。电渗析是在阴极与阳极之间放置若干交替排列的阳膜与阴膜,由于离子交换膜的选择透过性,当两端电极接通直流电源后,水中阴、阳离子分别向阳极、阴极方向迁移,形成了交替排列的离子浓度减少的淡室和离子浓度增加的浓室,从而实现溶液的浓缩、淡化和提纯。电渗析具有占地面积小、操作简单、环境污染小、对进水水质要求不高等优点,但也存在安装复杂、脱盐效果不彻底、水回收率低的问题。

烟道喷雾蒸发工艺是将脱硫废水雾化后喷入空气预热器(APH)和电除尘器(ESP)间的烟道,利用热烟气使废水完全蒸发,废水中的污染物转化为结晶物或盐类等固体,随烟气中的飞灰一起被电除尘器收集下来,从而除去污染物。烟道喷雾蒸发工艺处理的废水量小,容易造成烟道腐蚀、结垢和堵塞,喷头的布置对蒸发固化效果影响很大,对炉后烟道安装位置要求高,在低低温改造后布置困难,可能增大机组正常安全运行的风险。

蒸发塘利用自然蒸发的原理将高盐水中的水分蒸干,使盐分浓度达到饱和而结晶析出。相比于多效蒸发、机械压缩再蒸发等技术具有处置成本低、运营维护简单、运行可靠、使用寿命长、抗冲击负荷好等方面的优势。但同时,蒸发塘占地面积大、基建成本高,无法做到水的回收利用,受气候影响大(只适合干旱少雨的地区)等原因,制约了蒸发塘的应用。蒸发塘加机械雾化蒸发器处理技术可大大减少蒸发塘的面积(可节省土地90%以上),但蒸发塘的占地面积依然不小。

脱硫废水零排放技术多种多样,但归根到底离不开预处理、浓缩减量和固化。目前预处理技术均需投加化学混凝药剂,虽然有些脱硫废水可以使用膜过滤,但离不开化学混凝药剂的投加,药剂使用量大,运行费用很高。浓缩减量技术包括热法减量和膜法减量。热法减量技术工艺流程简单,但是运行费用高。膜法减量工艺流程长,但运行费用低,膜法减量技术可以由各种不同的膜处理技术组合而成,方式多变,发展较快。

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