燃煤電廠脫硫廢水零排放處理技術(shù)研究進(jìn)展

燃煤電廠脫硫廢水零排放處理技術(shù)研究進(jìn)展

0脫硫技術(shù)的應(yīng)用由于其高度六安（超過(guò)90%）、技術(shù)操作穩(wěn)定、適用于世界各地的煤炭樣品、系統(tǒng)回收率和采收劑利用率高（超過(guò)90%）以及采收劑的成本高，因此被認(rèn)為是目前國(guó)內(nèi)外應(yīng)用最廣泛、最成熟的煤礦開(kāi)采技術(shù)之一。據(jù)統(tǒng)計(jì)，截至2015年，在美國(guó)108個(gè)燃煤電廠中的69%電廠采用濕法脫硫技術(shù)1電廠廢水水質(zhì)、特點(diǎn)在濕法煙氣脫硫工藝運(yùn)行中，吸收劑在循環(huán)使用過(guò)程中鹽分(如Cl脫硫廢水的產(chǎn)量受機(jī)組容量、煤質(zhì)、石灰石品質(zhì)、脫硫工藝水質(zhì)、排放周期等因素的影響，是電廠廢水中污染物含量最多、最末端的難處理廢水。此外，脫硫廢水一般具有以下特點(diǎn):(1)弱酸性，其pH值變化范圍約在4.0～6.0;(2)懸浮物含量高(ss>10000mg/L，甚至可高達(dá)50000mg/L)，濁度大，沉降性能差;(3)高含鹽量，高硬度，含有大量Ca2燃煤電廠脫硫廢水處理的工藝流程脫硫廢水的傳統(tǒng)處理主要集中在中和廢水pH值、降低第一類污染物和一些重金屬離子濃度。為此，目前國(guó)內(nèi)外燃煤電廠采用最廣泛的脫硫廢水處理技術(shù)為化學(xué)混凝沉淀法，也稱“三聯(lián)箱”法，其工藝流程如圖1所示，主要包括中和、沉淀、絮凝及澄清等工序。其中，中和池、反應(yīng)池、絮凝池合稱為“三聯(lián)箱”3脫硫廢水零排放處理技術(shù)基于脫硫廢水傳統(tǒng)處理工藝存在的問(wèn)題和工業(yè)廢水排放標(biāo)準(zhǔn)的提高，近年來(lái)脫硫廢水零排放處理技術(shù)受到越來(lái)越廣泛的關(guān)注。目前，國(guó)內(nèi)采用的脫硫廢水零排放工藝流程主要分為預(yù)處理、濃縮減量和固化處理3個(gè)階段3.1有機(jī)硫、絮凝劑、助凝劑脫硫廢水的預(yù)處理主要通過(guò)向廢水中逐步添加石灰乳、有機(jī)硫、絮凝劑、助凝劑等化學(xué)藥劑，以去除廢水中的懸浮物和Ca化學(xué)沉淀過(guò)程中常用的方法有石灰—碳酸鈉法、氫氧化鈉—碳酸鈉法等，沉淀劑與廢水中的Ca3.2降低蒸發(fā)結(jié)晶固化成本濃縮減量是對(duì)預(yù)處理后的廢水利用濃縮設(shè)備進(jìn)行濃縮，使廢水量降低，以減少后續(xù)蒸發(fā)結(jié)晶固化過(guò)程的處理量，降低零排放處理成本。該過(guò)程是廢水零排放的保障，常用技術(shù)有膜濃縮和熱濃縮法。3.2.1膜蒸餾法md常用的膜濃縮法依據(jù)工作原理不同主要分為反滲透法(RO)、正滲透法(FO)、電滲析法(ED)和膜蒸餾法(MD)(1)反滲透法(RO)。RO利用反滲透膜，在施加一定壓力下使廢水中的溶劑反向滲透至濃縮液側(cè)。該法能有效截留廢水中尺寸大于0.1nm的物質(zhì)，出水穩(wěn)定、除鹽率高(可達(dá)95%)、能耗較低、適用范圍廣，在脫硫廢水濃縮處理中應(yīng)用廣泛(2)正滲透法(FO)。FO利用汲取液產(chǎn)生的巨大滲透壓驅(qū)動(dòng)力，使水分子自發(fā)透過(guò)半透膜并從高鹽側(cè)擴(kuò)散進(jìn)入汲取液測(cè)，大幅降低廢水中的含鹽量(約濃縮15%)。目前汲取液通常由特定比例的氨和CO(3)電滲析法(ED)。ED是基于離子交換技術(shù)發(fā)展而成，其工作原理:在直流電場(chǎng)的陰陽(yáng)兩極間放置若干交替排列的陰、陽(yáng)離子膜，電流接通后由于離子交換膜的選擇通過(guò)性和電位差的存在，水中的陰、陽(yáng)離子分別向陽(yáng)極和陰極方向定向遷移，使離子聚集濃縮，在處理室中形成交替排列的離子濃度明顯降低的淡室和離子濃度明顯增加的濃室，從而實(shí)現(xiàn)陰、陽(yáng)離子的分離、淡化、濃縮和提純。董凱等(4)膜蒸餾法(MD)。MD主要用于非揮發(fā)性溶質(zhì)水溶液的濃縮減量，可利用火電廠豐富的低品質(zhì)廢熱(如循環(huán)冷卻水等)，僅使水蒸氣透過(guò)膜從熱側(cè)進(jìn)入冷側(cè)而冷凝。該法可截留近100%的非揮發(fā)性溶質(zhì)，且其中易結(jié)晶的溶質(zhì)可被濃縮至過(guò)飽和而產(chǎn)生結(jié)晶。徐光平等3.2.2蒸發(fā)結(jié)晶mvr熱濃縮法主要利用電廠熱源(如鍋爐脫硫后尾部低溫?zé)煔獾挠酂?將廢水濃縮至可結(jié)晶固化程度，常用的技術(shù)包括多效蒸發(fā)(MED)、機(jī)械蒸汽再壓縮(MVR)和低溫?zé)煔庥酂嵴舭l(fā)等。其中，MED和MVR法發(fā)展較為成熟，但設(shè)備相對(duì)投資和運(yùn)行維護(hù)成本較高。低溫?zé)煔庥酂嵴舭l(fā)法的投資和運(yùn)行成本相對(duì)較低，是近年來(lái)的研究熱點(diǎn)，目前在建電廠項(xiàng)目中該法應(yīng)用較多。熱濃縮法的優(yōu)點(diǎn)在于處理水的水質(zhì)穩(wěn)定、濃縮液總懸浮固體可達(dá)200g/L、有實(shí)現(xiàn)分離鹽的能力;缺點(diǎn)為占地大、對(duì)造價(jià)及凈空要求高、對(duì)水質(zhì)適應(yīng)性較差3.3末端硬化技術(shù)經(jīng)預(yù)處理和濃縮減量后形成的高鹽廢水，最后經(jīng)末端固化處理以實(shí)現(xiàn)脫硫廢水零排放。目前，末端固化技術(shù)主要有蒸發(fā)結(jié)晶、煙氣蒸發(fā)干燥等3.3.1vr/tvr、多效閃蒸工藝該法原理簡(jiǎn)述如下:經(jīng)預(yù)處理或濃縮減量后的廢水進(jìn)入蒸發(fā)結(jié)晶裝置，利用蒸汽或電能加熱，使廢水中水分蒸發(fā)、冷凝而循環(huán)利用，鹽分則不斷截留濃縮至結(jié)晶析出。常見(jiàn)工藝有多效蒸發(fā)結(jié)晶(MED)、機(jī)械蒸汽再壓縮蒸發(fā)結(jié)晶(MVR/TVR)、蒸發(fā)塘、多效閃蒸工藝等。蒸發(fā)結(jié)晶法工藝簡(jiǎn)單、回收水水質(zhì)較好，但也存在管道易結(jié)垢、能耗高、投資及運(yùn)行成本高等缺點(diǎn)。MED工藝由若干蒸發(fā)器串聯(lián)組成，第一效加入加熱蒸汽，第一效的二次蒸汽進(jìn)入下一效作為熱源蒸發(fā)料液，后一效的加熱室相當(dāng)于前一效的冷凝器，以此類推設(shè)置多效蒸發(fā)器;廢水經(jīng)此蒸發(fā)濃縮后產(chǎn)生濃鹽水，固液分離后的液體部分返回加熱器再循環(huán)。蒸發(fā)器的效數(shù)與投資和運(yùn)行費(fèi)用相關(guān)，一般為3～5效機(jī)械蒸汽再壓縮蒸發(fā)結(jié)晶工藝?yán)脡嚎s機(jī)對(duì)蒸發(fā)器系統(tǒng)產(chǎn)生二次蒸汽，絕熱壓縮后使蒸汽的溫度和壓力增至一定程度，再將蒸汽排入蒸發(fā)器的加熱室并冷凝釋放熱量，廢水吸收熱量后汽化從而再次產(chǎn)生二次蒸汽，經(jīng)分離重新進(jìn)入機(jī)械壓縮機(jī)進(jìn)行循環(huán)蒸發(fā)3.3.2煙道蒸發(fā)技術(shù)簡(jiǎn)介煙道蒸發(fā)技術(shù)的原理:將預(yù)處理后的脫硫廢水經(jīng)霧化噴嘴霧化后噴入空氣預(yù)熱器和靜電除塵器之間的煙道內(nèi)，霧化液滴與高溫?zé)煔饣旌虾罂焖僬舭l(fā)，析出的固體物質(zhì)隨煙氣粉塵在靜電除塵器中被捕獲，從而實(shí)現(xiàn)廢水零排放。依據(jù)廢水氣化所選擇的煙道的不同，煙道蒸發(fā)技術(shù)可劃分成2種技術(shù)，即主煙道蒸發(fā)技術(shù)和旁路煙道蒸發(fā)技術(shù)。在主煙道蒸發(fā)技術(shù)中，廢水霧化后進(jìn)入主煙道，廢水蒸發(fā)后的水蒸汽隨煙氣排出，而析出的固體物質(zhì)則隨粉煤灰一起進(jìn)入除塵器中。該技術(shù)工藝流程簡(jiǎn)單，無(wú)需額外提供能量，系統(tǒng)所需投資小。目前，國(guó)內(nèi)已有部分電廠使用該處理技術(shù)，脫硫廢水在實(shí)際運(yùn)行中蒸發(fā)析出的鹽漬易沉積在煙道底部從而造成煙道堵塞;同時(shí)廢水中的Cl旁路煙道蒸發(fā)技術(shù)是在主煙道旁新建旁路煙道作為獨(dú)立的蒸發(fā)器主體，高溫?zé)煔鈴闹鳠煹肋M(jìn)入旁路煙道，廢水經(jīng)霧化后送入旁路煙道進(jìn)行蒸發(fā)過(guò)程該技術(shù)的處理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于后期運(yùn)行維護(hù);煙氣流量流速可控，可保障液滴的完全高效蒸發(fā);蒸發(fā)系統(tǒng)相對(duì)獨(dú)立，對(duì)鍋爐系統(tǒng)的正常運(yùn)行影響較小，具有很好的應(yīng)用前景。如Ma等4燃煤電廠廢水零排放技術(shù)關(guān)鍵技術(shù)燃煤電廠中濕式煙氣脫硫工藝產(chǎn)生的廢水水量大、成分復(fù)雜，具有高鹽、高濁度、腐蝕性強(qiáng)等特點(diǎn)，目前最廣泛應(yīng)用的脫硫廢水處理方法為化學(xué)混凝沉淀處理法。隨著國(guó)家和社會(huì)公眾對(duì)生態(tài)環(huán)境保護(hù)的要求越來(lái)越高，對(duì)火電行業(yè)的廢水排放標(biāo)準(zhǔn)要求也更為嚴(yán)格，實(shí)現(xiàn)燃煤電廠廢水零排放的需求日益強(qiáng)烈?，F(xiàn)有的脫硫廢水零排放技術(shù)通常通過(guò)預(yù)處理、濃縮減量和固化處理等步驟實(shí)現(xiàn)廢水零排放。(1)預(yù)處理階段主要應(yīng)用“三聯(lián)箱”工藝去除廢水中的重金屬離子及懸浮物，實(shí)現(xiàn)水質(zhì)的軟化，避免后續(xù)處理時(shí)出現(xiàn)結(jié)垢、堵塞等現(xiàn)象。(2)濃縮減量階段是基于反滲透法、正滲透法、電滲析法和膜蒸餾法等利用濃縮設(shè)備使廢水量降低，以減少后續(xù)蒸發(fā)結(jié)晶固化過(guò)程的處理量，降低零排放處理成本。(3)固化處理階段主要是利用蒸發(fā)結(jié)晶技術(shù)和煙道蒸發(fā)技術(shù)對(duì)濃縮廢水進(jìn)行固化處理，以實(shí)現(xiàn)脫硫廢水零排放及處理水再利用。本文對(duì)上述3個(gè)階段的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了介紹和對(duì)比。由前文可知，各種廢水零排放技術(shù)都有其優(yōu)勢(shì)和缺陷，燃煤電廠在推進(jìn)廢水零排放設(shè)施建設(shè)和改造時(shí)，應(yīng)根據(jù)電廠的實(shí)際情況，綜合考慮投資運(yùn)行成本、社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益擇優(yōu)選擇適合的技術(shù)流程。針對(duì)現(xiàn)有燃煤電廠脫硫廢水零排放技術(shù)存在的問(wèn)題，未來(lái)可從3個(gè)方