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燃煤电厂湿法烟气脱硫废水处理技术研究进展

????????发布时间:2018-12-13 23:06????????编辑:北极电力网

 

石灰石–石膏湿法脱硫(以下简称湿法脱硫)废水水质很差,是燃煤电厂最难治理的末端废水。随着国家发展和改革委员会、国度动力局制定的《电力进行“十三五”规划(2016—2020年)》和状况关心部 2017 年 第 1 号布告《火电厂沾染防治技术政策》的实施,加快落实深度节水和废水零排放已成为燃煤电厂的必然选择 [1] 。本文从湿法脱硫废水的组成机理开航,计议脱硫废水特点,引见目前国表里范例的脱硫废水处置惩罚技艺,探寻脱硫废水减排与资源化的利用倾向及症结因素。

1 脱硫废水的造成机理与特点

脱硫塔内除了发生脱硫剂与硫氧化物的反馈,还随同着脱硫浆液对氟、?#29123;?#37329;属的吸收,这会逐渐使离子富集,进而引发收罗吸引塔腐蚀,石灰石消融性能低落,石膏含水率增多及其

脱水难度增大等一系列标题。要维持脱硫细碎性能,需外排定然量的浓浆液。脱硫浆液中氯质量浓度(氯度)通常被作为浆?#21644;?#25490;的指标,其极限水平在 12 000~35 000 mg/L 之间 [2-3] 。外排的浆液中含有少量的石膏颗粒,必要对其进行液固撮合,连系后的液相就是脱硫废水。脱硫废水成分的影响因素较多,搜罗锅炉负荷、煤种及其点火方式、脱硝催化剂、脱硫剂及增补水因素等。各因素的交互或非交互浸染导致脱硫浆液成?#26234;?#30828;,也使脱硫废水的水质外形继续更动,其主要特点为:

(1)脱硫零碎排水量由机组容量与浆液氯品质浓度决定,通常为 5~20 m 3 /h。(2)水质呈弱酸性,pH 值为 4~6。(3)含?#34892;?#28014;物、重金属、氟化物、化学需氧量(COD)及硒酸盐等多种净化物;悬浮物以石膏、飞灰以及脱硫剂中的不溶物为主;重金属以汞、镉、镍的超标频?#39318;?#22810;。

文献[4-6]的研讨下场剖明:脱硫废水中的 COD主要由还原态的有机物连二硫酸盐惹起。煤燃烧天生硒总量的 10%~15% 会迁徙到脱硫废水中,受水的酸碱度和活度的影响,硒在脱硫废水中的价态以+6 价(SeO 4 2– )为主;脱硫进程经常会用二元酸(DBA)来增强石?#19994;?#27963;性,然而,DBA 连同梗概的 S 2 O 8 2– 会降服 SeO 4 2– 的还原,加剧硒在水中的毒性。脱硫废水的硬度大,氯含量高,溶解性总固形物(TDS)品格浓度可达 60 000 mg/L [7] 。

2 脱硫废水处理技术

2.1 达标排放技术

达标排放是使出水水质到达《污水阐发排放尺度?#32602;℅B 8978—1996)的指标申请,典范的措置方式为沉淀法(也称三联箱法),包含中与、絮凝、廓清等进程。中与过程主要实现硫酸钙的脱饱和,重金属的脱除、除氟、降浊和未必程度的软化。絮凝的目的是使渺小?#30446;?#31890;聚集成絮凝体,以利于澄清。三联箱法的利益是顺应性强,其短处在于?#28023;?)某些离子脱除后的残存浓度和?#36136;?#20540;具备?#21046;紓?#19981;吻合溶度积轨则;(2)对高价态硒的去除率不高(为增强脱硒功效,可在三联箱以后设置装备摆设生物处置惩罚法);(3)硬化水平不高;(4)不克不及明显减少废水?#38590;?#24230;。

2.2 深度处置手艺

脱硫废水末端资源化常委托热法或电解技能实现,可是脱硫废水流量大,若纯挚对其进行热处置惩罚,?#36824;?#33021;耗高,而且假设采用烟气挥发废水技术手段,过量的水分还可以或许使烟温下降至低于酸露点。是以,需利用膜技能对废水进行减量稀释 [8] 。

2.2.1 反渗入渗出

半?#25913;?#30340;亲水劝化,使反浸透几近只?#21152;?#27700;份子经由历程,因而其具有较强的浓缩性能,然而,反浸?#25913;?#23545;给水因素?#21592;?#28237;急。文献[9]指出,反浸透给水要尽量满足以下要求:pH 值=7.0~9.0;浊度小于 1 NTU;总硬度(以 CaCO 3 计)质量浓度小于 5 mg/L;滤阻指数 SDI 小于 4。文献[10]所述的高效反浸透,实质上就是预处置惩罚根基前途行的反渗入水处置历程?#21512;?#39072;末软化做工对脱硫废水除硬,然后脱气去除水中的 CO 2 ,并加碱使废水的 pH 值维持在未必规模内,该法可使反渗入的收受接管?#23454;?#36798; 95%。

2.2.2 正浸?#28014;?#33180;蒸馏

自力的汲取液体系是正浸透的?#34892;模?#20854;功能是将原水中的水分子进行牵引。正渗入渗出较反渗透的上风主要是?#28023;?)正浸透对 TDS 浓度高的废水适应性更强,通常来讲,反渗入适合处置 TDS质量浓度在 35 000~47 000 mg/L 的废水,逾越这个极限时,受运转压力的影响,膜感染的水准会随之增加;(2)正浸透的浓缩度更大;(3)正渗入渗出的耗能低,其耗能主要解散在罗致液的收受接管上,而非像反渗入异样解散在压力驱动?#31232;?/p>

低渗透通量是限制正渗入渗出进行的一个因素。

实践上,若是采纳高渗透压的汲取液,可以使正渗入实现比反浸透更大的水通量,然而实际通量却?#23545;?#23567;于预期值,一般只有 8~10 L/(m 2 ·h) [11] ,这是由内浓差极化景象酿成的。正渗入膜多孔撑持层上的污垢(盐?#28014;?#29305;别是硅垢和氢氧化镁碱性垢)积聚是内浓差极化孕育发生的首要缘由 [12] ;同时,受离子半径的影响,废水中融化态的钙镁离子发生扩散时,?#24067;?#21333;加重内浓差极化 [13-14] 。

膜蒸馏在处置高浓度 TDS 废水时也具有和正渗入相似的本性,虽然其具备处置惩罚 TDS 质量浓度大于 35 000 mg/L 高盐废水的能力,然而其渗透通量也尤其低。文献[15]以 0.5 mol 的 NaCl 溶液为给料液,在温度为 20~50 ℃ 的实验条件下对膜蒸馏和正渗入的水通量进行研讨,到底讲明,膜蒸馏的通量比正渗透还低近 25%。文献[16]在对脱硫废水进行膜蒸馏处置惩罚时创造,即便在不利的运?#24418;?#24230;范围内(69~80 ℃),膜蒸馏的产水量最多也未超越 600 L/h。膜蒸馏通量低还体其时其通量于短岁月内会呈现?#26412;?#19979;降的趋向,其首要由温差极化的更动引起,温差极化改变时,膜外面就会发生发火额外的热阻,进而使整个膜蒸馏进程的传热系数飞腾 [17] ,废水中的垢类精力是引起该变化的主要起因,尤其是碳酸钙,文献[18]缔造,在 2 地利间内,由碳酸钙激发的膜蒸馏水通量低沉可达66%。

2.2.3 电渗析、纳滤

电渗析在脱硫废水处置惩罚中通常只作为预浓缩手段使用,这是因为电渗析在一定的给水盐度内(TDS 风致浓度小于 10 000 mg/L)材干有良好的成本效益,电渗析易发生极化,是指离子在膜内的迁移速?#34432;?#20110;其在溶液中的迁移速率,导致膜?#35762;?#30340;界面处出现浓差扩散,当浓差扩散满足不了操纵电流的需要时,外加电压就会胁迫水发生解离。极化?#24418;?#20250;使能耗适量地花销在水的解离上,从而使电流屈服下降。废水中盐?#28014;?#33014;体颗粒物会减轻极化举动,惹起膜堆电阻?#26412;?#19978;升,使电渗析?#38590;?#25321;性下降。纳滤也具备?#28784;?#23450;的脱盐能力,只?#36824;?#20854;浓缩感化首要透露表其时对二价离子?#38590;?#25321;性羁系上,这?#25351;?#24615;与电渗析有相似的地方,因而其也经常运用于分盐工艺的预稀释?#31232;?/p>

2.3 零排放手艺

脱硫废水零排放需采用多种技术手段完成,个中的末端技术手段是以资源化为主,可经由过程热法挥发或电解妙技实现,本文也短暂将这 2 种方法片面定义为零排放妙技。

2.3.1 蒸发结晶

蒸发结晶着重于盐硝群集,挥发段以多效挥发和机械蒸汽再紧缩 2 种技术手段为主。多效蒸发基于沸腾和冷凝的双侧相变传热,传热系数?#32454;擼?#19988;相较于多级闪蒸,其动力损耗少。其缘故原由是前者产淡水过程首要依靠含盐水吸收显热,而潜热弘远于显热,即发生发火相同量的咸水,闪蒸进?#25506;?#35201;的水循环量要比多效蒸发大得多 [19] 。机械蒸汽再缩短妙技的上风透露表此刻能耗上,是因为其利用了紧缩机,实践?#29616;?#24517;要在启动阶段提供定量的蒸汽。

2.3.2 烟道气挥发

烟道蒸发妙技是接纳低温烟道气对脱硫废水进行蒸发热处置的方法。起首,利用布置在烟道固定段的喷嘴将脱硫废水雾化,以后烟道内的高温烟气会将雾化后的液滴蒸发,挥发后制造生的固体颗粒最终随粉尘一同被除尘器捕获。喷雾枯燥是此外一种利用烟道气热量完成脱硫废水挥发的处置惩罚武艺,相比于烟道挥发直接将废水打入烟道,该法的首要特点在于将废水与热烟气保送到一个径自的喷雾干燥塔进行蒸发。相比于烟道挥发,其主要上风在于?#28023;?)独立的喷雾枯燥塔有用添加了水滴和烟气的兵戈时日,削减了固体在烟道沉积的大概性,同时也使喷嘴的运行越发稳定;(2)可以利用氛围预热器高雅的烟气,显著减少烟气量;(3)蒸发更容易管制。

结垢是热法处置惩罚废水中的一个不行防御的问题,这是因为配备界面换热的结垢系数会随着温度的升高而增大 [20] ,对脱硫废水而言,该问题更为突出:

(1)加热过程,水中 CO 2 融化度降低,pH 值增大,废水中的碱性垢析出;

(2)同离子效应会增强硫酸盐的“盐析效应”,加快硫酸钙垢的析出;

(3)对付烟道气蒸发技能,废水中的?#28982;?#38041;会在挥发进程中逐渐析出,随后与飞灰混应时发生潮解,老火影响残留固体在烟道内的流动性 [21] 。2.3.3 电解法对氯根的处置一直是脱硫废水零排放中需求图谋的要害问题,电解法是一种措置氯根的无效方式,利用电解槽阴阳两极的还原与氧化反馈,将氯根转化为次氯酸盐或氯气。电解法的毛病在于废水中的钙镁离子会使电解发生副?#20174;Γ?#36896;成直流电耗增长、电解电流消沉。于是,电解早年最佳将溶液转化为单一的?#28982;?#38048;溶液;同时,为了增强氯气打造率,还应行进电流屈从,并尽或是地将?#28982;?#38048;溶液稀释 [22] 。

2.4 其他法子

鉴于技术手段特点和经济效益评估,上述某些技艺的项目应用还未获取注定,只限于文献报道或中试执行,?#28909;?#33180;蒸馏、电渗析与电解法。近年来,针对脱硫废水处置惩罚中的某些标题,外洋外学者也在测验?#38469;?#29992;特定的门?#24230;?#31649;理,其对今后技艺的进行也具有借鉴含义。

作为排放规范中的第一类传染物,重金属遭到了许多关注,三联箱法基?#31350;?#20197;脱除重金属,但是处置进程会发作大批的污泥,为了整治这个问题,文献[23]等采用流化床对脱硫废水中的重金属进行脱除,该法?#36824;?#23545;废水中的镍、镉、锌有?#32454;?#30340;脱除率,并且经该法处置惩罚后污泥制造生量只是沉淀法的 25%。然而,该法对汞的脱除成效较差,为了对重金属进行更为全面的脱除,文献[24]

利用复合零价铁质料对脱硫废水进行措置,执行抒发,该法对网罗汞在内的所有重金属的脱除率都大于 99%。文献[25]还以水溶性壳聚糖对脱硫废水中的锰与锌进行脱除,该法的优势在于重金属在处置时会造成容易沉淀连络的聚合物。电絮凝法也是?#30340;?#31361;起的一种能?#34892;?#22788;理含重金属废水的方式,该法利用电化学情理发作铁或铝的氢氧化物,其具有丰富的轮廓羟基,可以完成对水中胶体物质的消溶;同时,阴极处孕育发生的氢气具有气浮作用,可以将熔化的絮体?#32454;?#33267;溶液皮相而?#23376;?#25289;拢。文献[26]利用该法处置脱硫废水,发?#21046;?#19981;仅对众多重金属有?#32454;?#30340;脱除能力,并且还可以?#34892;?#29301;制废水中的氟化物、悬浮物和 COD 含量。为了防止膜结垢,卡?#37197;鑫心?#25216;艺(VGMS)与振动?#32671;心?#25216;艺(VSEP)已使用到了脱硫废水的措置中。VGMS 主要基于卡门涡街理论,利用旋转刀片发生卡?#37197;?#28065;?#27425;?#25345;膜表面的湍流流动,是以具有较强?#30446;?#32467;垢性能;VSEP 首要基于?#31471;?#29702;论,圆盘在扭力弹簧的作用下重复振动,使膜外貌的切线倾向孕育发生 10 倍于传统错流体系的?#32671;?#21147;,从而压抑垢的天生 [27] 。

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