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燃煤电厂脱硫废水零排放处理工艺探讨

国际电力网  来源:《建筑细部》  作者:梁剑峰  日期:2018-12-05
  2015 年 4 月,国务院发布《水污染防治行动计划》,将我国水污染治理尤其是工业废水治理工作上升到国家战略层面。环保部也于2017年1月发布《火电厂污染防治技术政策》,要求火电厂水污染防治应遵循分类处理、一水多用的原则,鼓励火电厂实现废水的循环使用不外排。尽管国家及地方政策尚未提出燃煤电厂废水零排放改造要求,然而从国内环保标准提升、国内电厂实际需求、以及工业水处理技术发展来看,燃煤电厂废水零排放已经成为继烟气超低排放后下一个火电环保产业发展方向。本文将对燃煤电厂脱硫废水零排放处理技术工艺进行了介绍,对脱硫废水零排放技术工艺发展方向进行了展望。
 
  1 燃煤电厂脱硫废水的产生及特点
 
  燃煤电厂产生的废水主要包括锅炉循环水、冷却水以及脱硫废水。通常电厂中有配套的锅炉循环水及冷却水处理系统,处理后的洁净水返回循环水及冷却水系统,剩余的高盐分浓缩液则并入脱硫废水进行后续处理。脱硫废水主要为石灰石/石膏湿法烟气脱硫过程中吸收塔的排放水,其杂质主要来源于烟气和脱硫剂。尽管排入处理系统的脱硫废水中混有锅炉循环水和冷却水处理浓缩液,但由于脱硫废水的水量相对很大,因此脱硫废水水质主要取决于湿法脱硫排放水的水质。脱硫废水通常具有悬浮物含量高、水量和水质波动大、含盐量高、呈弱酸性、腐蚀性强等特点,其中悬浮固体(SS)通常超过10000mg/L,总溶解性固体(TDS)可达20000mg/L以上,溶质中Ca2+、Mg2+、SO42-、Cl-等主,单一离子浓度范围可达1000~15000mg/L,这些特点决定了脱硫废水处理工艺的复杂性。由此可见,脱硫废水是燃煤电厂各类废水汇集的终端,其水质较为复杂。因此,脱硫废水的处理是燃煤电厂废水处理的重点和难点,也是工业废水处理技术工艺研发的聚焦点之一。
 
  2 脱硫废水的危害分析
 
  从燃煤电厂运行实际来说,脱硫废水中含有主要危害物质,包括重金属离子和钙离子等,随着设备的持续运转,脱硫废水水质会继续恶化,程度较大,极易造成水污染。以石膏脱水系统为例,在实际运行的过程中,将10%~20%的石膏反应产物利用脱水机,排出系统,部分回经溢流箱,旋流后,将固体含量<1.2%的废水,送到废水系统排出。废水的不达标排放,会造成水污染,长期以往,会造成不可逆转的危害。当化学物质蒸发后,极易造成大气污染问题,形成酸雨。基于此,实现废水零排放,有着重要的意义。
 
  3 探讨燃煤电厂脱硫废水零排放处理工艺的重要意义
 
  在我国,发电依然主要依靠火力发电,同时这也是我国经济发展的重要保障之一。另外,虽然以煤炭为主要燃料的电厂为我国提供了稳定的电力资源,但是其在发电过程中产生的以二氧化硫为主的各种污染物也给环境带来了严重的负担。探讨燃煤电厂脱硫废水零排放处理工艺是为了从根本上解决电厂的污染物排放问题,该项工作的开展对电力行业的健康发展具有深远意义。
 
  4 燃煤电厂现有脱硫废水零排放技术
 
  (1)预处理-传统蒸发结晶。脱硫废水通过添加石灰(碳酸钠)、有机硫、絮凝剂和重力沉降,去除大部分悬浮物、重金属以及F-、硬度、SiO2等结垢物质。经过多效蒸发器或机械蒸汽再压缩蒸发器蒸发结晶,冷凝水回用,结晶盐处理。该技术成熟可靠,但投资和运营成本高。(2)烟道喷雾干燥技术。
 
  脱硫废水泵入除尘器前面的烟道。通过压缩空气将脱硫废水通过固定的雾化喷嘴输送到烟气中。烟气温度用来干燥液滴,收集废水中的各种固体,由除尘器收集。流程简单,投资、运营和管理成本相对较低,国外应用成果较少,在我国还没有成功的运营案例,目前尚处于试用阶段或尚未实施。污水引起的烟气堵塞、磨损、腐蚀和烟气温度等问题需要通过实践检验。(3)预处理-膜浓缩-传统蒸发结晶。脱硫废水经石灰(碳酸钠)、絮凝剂和重力沉降预处理后,去除了大部分悬浮物、重金属以及F-、硬度、SiO2等结垢物质。在此基础上,采用明流道反渗透膜-盘管反渗透膜、纳滤-专用通道反渗透膜、正渗透膜等对预处理废水进行浓缩处理,对淡水进行回用,浓缩水进入传统的蒸发结晶系统。
 
  5 零排放处理工艺及发展方向
 
  5.1多功效结晶蒸发
 
  该种处理工艺与前两者相近,都需要前期对废水进行一定的预处理,之后在进行综合的处理。多功效蒸发工艺主要分四大板块,具体的细节如下:经过预处理之后的废水仍旧处于高温状态,此时可以将其直接送入多功效蒸发系统;待渐热完成之后,可以将其加入岩浆桶;之后废水会被送入盐旋流器进行结晶,废水中析出的结晶会被离心机分离出来;最后被传输到干燥床上进行干燥,这样就把废水中的盐以及其他物质分离出来了。
 
  5.2吸附处理技术
 
  吸附法可以既有效又环保地用于废水中重金属离子的去除。常用的吸附剂有活性炭、吸附树脂、分子筛等,分子筛具有较高的吸附选择性和吸附能力;吸附树脂化学稳定性好,品种多,但是价格较贵;活性炭抗腐蚀、吸附稳定性强且吸附效果好,可以较好地去除废水中的重金属离子,但也存在成本较高、使用寿命短且再生较难等不足。对于像燃煤电厂脱硫废水这种重金属离子浓度较高的废水,直接使用吸附法处理脱硫废水会存在吸附剂量较大、费用较高、废水中悬浮物较高影响吸附效果等一系列问题。因此,可以先通过其他方法(如物化法)预处理,待重金属离子浓度降低后,再使用吸附剂进一步去除预处理后未达标的重金属或其他可通过吸附处理的离子,从而以达到理想的处理效果。
 
  5.3高级氧化技术
 
  伴随着电厂废水复杂程度的不断提升,尤其是其中有机物复杂程度的不断增加,再加上环保要求的不断提升,在这种形势下,高级氧化技术得到了有效的发展。之后也有许多新型的氧化技术不断地被应用于高级氧化技术中,使得氧化技术更加的理想。其中最新的氧化技术有:光化学氧化法、臭氧氧化法、催化湿化氧化法、Fenton法等,这种高级氧化技术是利用特殊氧化剂制备具有高级养花性能的羟基自由基,这种羟基自由基可以将废水中各种有机物进行降解,从而达到净化水质的目的。
 
  结语
 
  综上所述,我们可以得知,煤炭是我国目前使用最多的化石能源,煤炭燃烧会产生一些污染气体,如SO2等,需进一步脱除,脱除后的废水中含有硫的成分,导致污水不能达标排放。为此,本文通过对脱硫过程中废水的来源、处理方法和后处理过程进行了分析介绍,并结合电厂的实际运行数据进行说明。可以看出,对低硫燃煤电厂而言,可采取物理化学方法进行废水处理,在实现废水处理的同时实现废水的再次利用。
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