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技术 | 燃煤电厂脱硫废水零排放方案比选研究

北极星电力网新闻中心  来源:《环境与发展》  作者:杜乐  2018/3/13 9:24:33  我要投稿  
所属频道: 火力发电   关键词: 脱硫技术 燃煤电厂 火电环保

北极星火力发电网讯:引 言

燃煤电厂脱硫技术大多数采用石灰石一石膏法烟气脱硫技术(FGD法),FGD法具有脱硫效率高(大于90%,可达97% )、运行可靠(大于95 % )、适应范围广、技术成熟、附产物可出售等优势。

这种湿法脱硫工艺为了维持脱硫系统的正常运行,浆液中氯离子与微细粉尘的浓度需维持在一定水平:为防止脱硫系统材料的腐蚀,浆液氯离子浓度一般维持在12000-20000mg/kg;为维持较高的脱硫效率及防止塔体结垢,浆液密度一般控制在1075-1150kg/m3 ,因此必须从脱硫系统中排出一定量的废水,从而保证FGD系统安全可靠性的运行。

脱硫系统排出的废水,其pH为4-6,同时含有大量的悬浮物(石膏颗粒、Si02、Al和Fe的氢氧化物)、氟化物和微量的重金属,如As、Cd、Cr、Hg等,如果废水直接排放将对环境造成严重危害,因此这部分废水经处理后一般用于干灰调湿或者灰场喷洒。

图1 石灰石一石膏法脱硫工艺脱硫厦水来源图

1传统脱硫废水处理工艺

脱硫废水的传统处理工艺主要以化学处理为主,其处理系统可分为废水处理系统和污泥处理系统。废水处理系统又可分为预处理、减量浓缩和固化等工序。

(1)预处理单元:在中和水箱中加人5%左右的石灰乳溶液,将脱硫废水的pH值提高至9.0以下,使大多数重金属离子在碱性环境中生成难溶的重金属氢氧化物并沉淀,原脱硫废水中的悬浮物(SS)也会沉淀去除。

(2)浓缩减量单元:脱硫废水中加人石灰乳溶液后,当pH为9.0-9.5时,溶液中的Ca2+与废水中的部分F-反应,生成难溶的CaF2,从而达到去除氟的目的。但经中和处理后的废水中Pb2+、Hg2+含量仍然超标,因此,在沉降箱中加人有机硫化物(TMT15),使其与残余的离子态的Pb2+、Hg2+反应并生成难溶的硫化物并且沉淀。脱硫废水中的悬浮物含量较大,设计值为6000-12000mg/L,脱硫废水中的悬浮物主要成分为石膏颗粒、Si02、Fe和Al的氢氧化物。采用絮凝方法使胶体颗粒和悬浮物颗粒发生凝聚和聚集,从液相中分离,是一种降低悬浮物的有效方法。因此在絮凝箱中加人絮凝剂FeClS04,使其中的小颗粒凝聚成大颗粒从而沉积,并且在澄清池人口加人聚丙烯酞胺(PAM)来进一步强化凝聚过程,使絮凝体更容易沉积下来。

(3)固化单元:絮凝后的废水从反应池溢流进人澄清池中,絮凝物沉积在底部浓缩成污泥,上部则为系统出水。大部分污泥经泵排至板框式压滤机,小部分污泥返回中和反应箱,提供絮凝体形成所需的晶核。上部出水溢流到出水箱,出水箱设置了监测出水pH和浊度的在线监测仪表,如果pH和浊度达到排水设计标准,则通过出水泵外排,否则将加酸调节pH或将其送回中和箱继续处理,直到合格为止。

图2 传统脱硫厦水处理工艺流程图

2脱硫废水“零排放”处理工艺

废水“零排放”( Zero Liquid Disge , ZLD)一般是指电厂不向外部水域排放任何废水,所有离开电厂的水都是以蒸汽的形式蒸发到大气中,或是以少量的水分包含在灰和渣中。目前主流的脱硫废水“零排放”处理工艺主要有以下三种方法。

2.1 蒸发法

蒸发法是废水“零排放”处理中常用的方法之一,该工艺也被应用于脱硫废水的处理中。蒸发法的基本原理是:进人蒸发器的废水通过蒸汽或电热器加热至沸腾,废水中的水分逐渐蒸发,水蒸气经冷却后重新凝结成水而重复利用,废水中的溶解性固体被截留在残液中,随着浓缩倍数的提高,最终以晶体形式析出。蒸发法已广泛应用于化工领域,既可以单独使用,也可以与其他工艺联合使用。随着近年来水处理技术的不断进步,蒸发法中的多效蒸发工艺得到快速发展,因其具有传热系数高、操作弹性大、进水预处理简单和能耗相对较低的优点,被广泛应用于化工、医药、海水淡化以及废水处理等领域中。

在实际应用方面,广东河源电厂采用化学沉淀+多效蒸发结晶组合处理工艺处理脱硫废水。具体工艺流程为:废水首先经过化学沉淀法预处理,澄清池出水进人多效蒸发结晶处理系统。该工程于2009年完成调试验收并投人商业运行,系统处理能力为22t/h。经过上述工艺处理后,产生的结晶盐满足二级工业盐标准,其不足之处在于系统能耗和运行成本高,系统建设需要的场地大。

2.2 膜法过滤类工艺

由于脱硫废水“零排放”对水盐分离程度要求很高,通常采用多重反渗透过滤工艺。反渗透工艺首先需要经过预处理,反渗透预处理工艺以膜过滤为主,辅以杀菌工艺和沉淀工艺,目的是去除水中的悬浮物和微生物,使处理后的水质能够初步满足反渗透的进水要求。主体工艺通常采用两段反渗透系统,由于二段系统的进水为一段系统的浓水,需用专门的化学药剂对其进行处理,以确保二段系统的进水参数符合要求。同时在其进人二段系统前,可针对其水质情况,添加专业的阻垢剂和调节剂,确保系统稳定运行。产品水进人回用水池,系统中少量的浓水可用来冲渣,实现水处理系统的“零排放”。

神华亿利煤研石电厂高效反渗透废水处理工艺系统主要采用“石灰软化+过滤+离子交换+反渗透”的处理工艺,主要包括废水收集和输送系统、预处理系统、离子交换系统、反渗透系统、RO浓水回用系统、加药系统、压缩空气系统。该厂使用了美国PROC-10S反渗透膜元件,反渗透进水pH基本维持在8-9之间,系统运行较为稳定。Ca2+、Mg2+、Fe3+等在预处理阶段已得到了较好的控制,且总回收率和脱盐率均达95%左右,基本实现了“零排放”。

图3 神华亿利煤歼石电厂高效反渗透厦水处理工艺流程图

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