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脱硫废水零排放技术和工艺路线

作者:毕业论文网时间:2022-07-29 22:34:03阅读:431来源:本站

目前,处理技术主要是蒸发结晶和烟道蒸发技术。蒸发结晶技术成熟稳定,但基础设施投资运行维护成本高,产品盐质量低;烟道蒸发技术仍处于推广阶段,基础设施投资运行成本低,充分利用电厂烟气余热,节能,电厂实现工程应用,推广价值高。

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、冷却水和脱硫废水。通常电厂有配套的锅炉循环水和冷却水处理系统,处理后的清洁水返回循环水和冷却水系统,剩余的高盐浓缩液并入脱硫废水进行后续处理。脱硫废水主要是石灰石/石膏湿法烟气脱硫过程中吸收塔的排放水,其杂质主要来自烟气和脱硫剂。虽然锅炉循环水和冷却水处理浓缩液混入处理系统的脱硫废水中,但脱硫废水的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、酸弱、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-单一离子浓度范围可达1000~1.5万mg/L,这些特点决定了脱硫废水处理过程的复杂性。

22脱硫废水零排放技术

2.1预处理单元

预处理单元的作用是对废水进行简单的初步处理,使废水水质满足后续处理对水质的要求,保证后续单元的正常运行。预处理单元最基本的功能是去除水中的大块不溶性固体和小粒径悬浮物。为了满足一些后续处理单元的水质pH预处理单元通常具有调节值和离子组成的要求pH值,软化水质,有时为了降低后续单元的处理压力,预处理单元将去除部分还原溶解成分。常见的预处理方法有两种:一种是化学沉淀法;另一种是电絮凝法。

2.2浓缩减量单元

浓缩减量单元的作用是高倍浓缩废水,为终端处理单元提供浓缩液,产生大量相对清洁的出水。与预处理单元从废水中去除污染物的想法不同,浓缩减量单元采用从废水中提取水分子的想法。浓缩减量单元是废水零排放过程中实现废水减量化的核心单元。该单元的浓缩效率和能耗将直接决定整个废水处理过程的技术经济性。浓缩减量法可根据废水含盐量大致分为热法(适用废水含盐量为15%~20%)和膜法(适用废水含盐量为5%~8%),也有抑尘、干灰等消耗性减量法。热法包括多效蒸发(Multipleeffectdesalination,MED),再次压缩机械蒸汽(Mechanicalvaporrecompression,MVR),蒸汽热压缩器(Thermalvaporcompressor,TVC)等,主要原理是通过热交换实现水的气液相间转化,MED及MVR已有一体化设备。膜法可分为超滤、纳滤、反渗透、正渗透、振动膜等,主要原理是利用膜材料的选择渗透性。当需要分盐时,通常会选择“纳滤分盐”实现一价盐与二价盐的分离。

2.3尾水固化单元

废水浓缩减少后,其体积大大降低。许多电厂选择将浓缩液直接喷洒到煤场或灰场进行除尘。然而,这种方法会对煤质和灰渣的综合利用产生负面影响。尾水固化单元的作用是最终处理废水浓缩液,将浓缩液中的污染物形成固体污泥,回收少量清洁水。该单元将废水中的污染物“固定”在污泥中,回收具有利用价值的结晶盐,在废水无害化和回收中发挥作用。由于浓缩液污染物浓度高,组成复杂,尾水固化单元是整个过程中的技术难点。尾水固化法可分为蒸发结晶法和烟气干燥法。

3脱硫废水零排放工艺路线设计及技术选择

3.1处理工艺应满足基本要求

应保证处理后的出水指标在不排放的前提下符合回用水要求;应能应对废水量和水质变化的波动特征;投资和运营成本不宜过高。目前已投入或在建脱硫废水零排放项目的项目投资多为3000~4000万元,吨水投资120~200万元,吨水运营成本20~50元。为保证经济性,建议将投资成本控制在150万元/t运营成本控制在25元/以下t以下;在保证技术指标的前提下,尽量做到工艺流程简单,设备少,占地面积小,施工安装快;

3.烟道蒸发方案优先选择烟道蒸发方案

受当前技术发展水平的限制,盐分离技术的投资和运行成本普遍较高。根据国内相关政策,电厂一般没有盐业销售许可证,而我国对灰渣综合利用的限制较小,特别是在西北和北方。因此,在盐分离技术突破之前,应仔细考虑盐分离方案,特别是对于经济预算较低的电厂,建议采用烟道蒸发技术;

3.3根据电厂所在地区选择合适的处理工艺

在经济发达地区,由于环保要求相对较高,资金相对充裕,通常选择技术成熟、处理效果好的热法浓缩;在欠发达地区,建议采用烟气干燥法;在北方,由于废水硬度普遍较高,对软化要求较高,北方缺水少雨,应尽量采用回用方案;南方水质硬度低,可采用成本低的软化方案;沿海地区可采用现有海水淡化系统进行深度处理,水质达标后可就近排入大海。

废水零排放技术的发展方向

结合现有脱硫废水零排放技术的应用效果,可以发现当前脱硫废水零排放的技术难点在于:一是预处理药物消耗大,导致运行成本高;二是需要提高浓缩减量技术的浓缩倍数,以适应水质在较大范围内波动的废水;三是浓缩能耗高,制约了处理技术经济性的进一步提高;四是烟气干燥法应用中烟道结垢频繁,影响烟道流场;五是结晶盐难以利用,处理成本高;六是盐分离成本高,以纳滤技术为核心的盐分离思路在降低成本方面遇到瓶颈。以解决上述问题为出发点,未来脱硫废水零排放技术将朝着以下方向发展:①开发高效絮凝剂和高效絮凝系统,开展低成本软化工艺研究;②提高浓缩率,降低浓缩结晶能耗,开发新型膜材料,探索空气蒸馏浓缩和流化结晶干燥技术;③提高烟气干燥法的可靠性,开展防腐防垢技术研究,模拟烟气蒸发,优化烟气蒸发专用设备;④结晶盐的利用方式多样化,开展跨行业的开发、研究和利用,探索将固体废物制成固体玻璃砖、融雪剂等材料;⑤降低分盐成本,研究新的分盐技术,提高分盐单元对水质的适应性;⑥设备标准化,综合、模块化、稳定研发,形成具有推广条件的标准化设备,开发综合模块化预处理反应器、管微滤系统、蝴蝶反渗透系统、蒸发结晶装置等工艺设备,开发自洁设备;⑦扩大脱硫废水的利用方法,如将脱硫废水作为制氯装置的水源,作为湿渣渣机)的水源等。

5结语

脱硫废水由燃煤电厂的各种废水混合而成,具有非常复杂的水质特性。该行业有许多脱硫废水处理技术,各有特点。为了实现脱硫废水的零排放,需要综合运用各种技术和工艺,通过预处理、浓缩减量、尾水固化等单元逐步去除污染物,提取清洁水。目前,国内许多电厂已经开展了脱硫废水零排放技术的示范和应用,但各种处理技术仍缺乏去除效果和能耗。随着新药、膜材料、工艺路线和综合标准化设备的研发,将逐步形成具有示范推广条件的脱硫废水零排放技术和工艺路线。


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