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燃煤电厂脱硫废水零排放技术现状与发展(一)

点击次数:   更新时间:20/03/11 18:43:03     来源:www.sdzbtaihe.com关闭分    享:
  摘要:针对燃煤电厂脱硫废水水质差、水量大问题,废水处理技术也在逐渐更新换代,目前燃煤电厂脱硫废水零排放处理技术主要包括:脱硫废水的预处理技术、浓缩减量技术、蒸发结晶技术以及转移固化技术,各种废水零排放处理技术参差不齐。为燃煤电厂对脱硫废水零排放技术路线的选择提供参考,详细分析了预处理技术中的三联箱、双碱法,浓缩减量技术中的膜法浓缩(RO、FO、ED等)以及热法浓缩(利用蒸汽浓缩、烟道余热浓缩),蒸发结晶技术中利用烟气余热蒸发(旁路烟道蒸发、烟道蒸发),转移固化技术中的水泥化固定技术,对处理的终端产生的高浓度含盐水指明去处。同时,结合运行实例分析了各项处理技术的优缺点,提出了脱硫废水处理技术选择的四原则,分析结果表明新型低成本电厂脱硫废水零排放工艺路线更符合当前企业需求,其中低温烟气余热浓缩减量水泥固化是今后的发展方向之一。
  我国燃煤电厂主流的烟气脱硫技术是采用石灰石-石膏法湿法脱硫,据中电联统计,2017年当年新投运火电厂烟气脱硫机组容量约0.4亿千瓦;截至2017年底,全国已投运火电厂烟气脱硫机组容量约9.2亿千瓦,占全国火电机组容量的83.6%,占全国煤电机组容量的93.9%。为了维持脱硫塔内的氯离子浓度低于20000mg/L需外排脱硫废水。外排的脱硫废水不仅仅包括脱硫过程产生的废水,还包括锅炉冲洗水、机组冷却水等,导致产生的废水的水质较为恶劣。目前由于环保政策的严格要求,尤其是从2015年4月14日发布的《水污染防治行动计划》(即“水十条”),提出禁止燃煤电厂脱硫废水外排;至2018年6月6日,修编的《发电厂废水治理设计规范》,明确规定了电厂废水处理设施的设计规范,新增了多条废水的设计要求,逐步推动废水零排放的实现。针对废水零排放的要求,环保届各专家学者通过分析大量的国内外研究现状以及实际电厂案例运行结果,提出了各种脱硫废水零排放技术路线,但技术的优劣仍需要实践的检验。
  1、脱硫废水技术路线选择的总原则。
  (1)可靠和经济性原则,便于运行和维护,满足脱硫废水零排放系统长期稳定运行的要求。
  (2)一厂一策原则,坚持因地制宜,因煤制宜,因炉制宜的原则,充分考虑各厂脱硫废水产生和排放实际情况。
  (3)协同性原则,脱硫废水处理系统要与现有污染控制单元,如脱硫、脱硝、除尘等节能环保设备协同考虑。
  (4)无害化原则,脱硫废水处理的产物要实现无害化和资源化,不能产生新的二次污染。
  2、脱硫废水预处理技术

  预处理是脱硫废水处理的初端,其目的是去除废水中的大颗粒悬浮物、钙镁硬度离子、部分重金属离子等,使废水水质达到下一处理环节的进水要求,同时为了减少下一处理阶段的结垢风险。脱硫废水的预处理技术常见的是化学沉淀法如电厂普遍采用的三联箱技术、双碱法、石灰-烟道气法等。三联箱处理技术首先是通过加入石灰乳将废水pH调至9左右,去除易形成氢氧化物沉淀的金属离子;再加入有机硫试剂使Cd2+、Hg2+等离子形成硫化物沉淀;最后其在絮凝槽中加入助凝剂增强絮凝效果,经澄清池澄清,排水进入下一处理环节,澄清池中产生的污泥经板框压滤机压成滤饼外运,滤液再次返回三联箱,其工艺图见图1。

  三联箱作为脱硫废水的预处理技术,虽去除了废水中大量的钙镁易结垢离子,但未能去除其中高浓度的Cl-,需与其他处理技术相结合,同时其耗药量较大,通过对各电厂的调研分析,电厂普遍反映三联箱处理技术在电厂不同负荷、脱硫废水水质水量多变的情况下达不到预期的处理效果,该技术有待进一步改进。双碱法是利用Ca(OH)2和Na2CO3联合或利用NaOH和Na2CO3联合的方式处理脱硫废水,利用OH-将废水中的Mg2+等金属离子以氢氧化物沉淀的形式析出,利用CO32-将废水中的Ca2+以CaCO3的形式沉淀。刘亚鹏等利用这两种联合方式对实际电厂脱硫废水进行处理实验,结果表明NaOH和Na2CO3联合的方式用药量少,其对Ca2+、Mg2+的去除率均达到了99.7%以上。连宙坤等利用NaOH结合Na2CO3的方法对脱硫废水进行预处理,其Ca2+的去除率达到94.44%,其Mg2+的去除率可达99.74%,其用药量相对较大。双碱法中对废水pH的控制是对钙镁离子去除的关键,在pH控制在10.5~11左右时,对废水中Mg2+的去除率能达到99.87%。张春桃等利用化学沉淀-混凝-软化工艺对脱硫废水进行物化法处理,其对钙镁离子的去除率均达到97%以上,同时对重金属镉、铅、镍均有一定的去除效果。由于药剂费用大的局限性,汪岚等分析了利用石灰-烟道气法软化脱硫废水的可行性,大幅降低药剂费用。吴志勇等利用芒硝-石灰-烟道气法对废水进行软化处理,其废水中钙、镁离子的质量分数均小于0.005%。河源电厂采用两级软化澄清处理技术通过分步向脱硫废水中加入石灰乳(或氢氧化钠溶液)、聚合铁(或其他凝聚剂)、有机硫、助凝剂(聚丙烯酰胺)和纯碱等药剂,完成对脱硫废水的全面软化,其工艺流程见图2,对钙、镁离子的去除率均达到了97%以上。该工艺可利用电厂原有的处理设施,运行灵活性较高,但由于该技术要控制在较高的pH下运行,因此碱性药剂和纯碱(软化剂)投加量很大,污泥产生量高,大约50吨泥饼/天,系统占地面积较大。长兴电厂利用石灰和碳酸钠对废水进行除硬,其出水水质中Ca2+、Mg2+离子均未检测出,每吨水消耗药剂费用为14.126元/m3。


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