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燃煤电厂湿法脱硫废水深度处理工艺

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学社博客 发表于 2019-10-9 11:47 | 显示全部楼层 打印 上一主题 下一主题
由于脱硫废水中的高浓度盐、高氯根、高浓度重金属等均来自煤源,若脱硫废水回用煤场喷淋,会导致高浓度盐、高氯根在系统内聚集,可能带来其他不利影响。因此,对于燃煤电厂的脱硫废水要实施处理后回用,实现电厂真正的废水零排放,就必须对其做进一步的深度处理。5 L9 J% z- T- ]4 F+ Y8 Q8 e+ u4 o2tech.cn

7 A6 ?3 m# a- M+ I5 l7 {在湿法脱硫中,脱硫吸收塔需要排除一定量的脱硫废水,该废水中含有大量的悬浮物、钙镁离子、盐类物质、重金属、氯化物等,这些成分含量主要受到脱硫工艺的影响,因而脱硫废水深度处理工艺的选择得到了广泛的关注,成为燃煤电厂锅炉烟气湿法脱硫研究的重点内容。
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8 J2 x; U  S! z) w/ L一、脱硫废水深度处理技术  y- O; ^- u; C2tech.cn

8 v7 Q4 G7 N& B: g5 q1、结晶技术; [2 L( E* O* H2tech.cn

, G4 |8 v2 R8 B目前效率最高的结晶系统是强制循环结晶器,强制循环结晶器适合用在容易结垢液体以及高黏度液体中,非常适合用于盐溶液的结晶。
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: M* R0 j7 E; ]3 k$ t$ O3 O8 h- l  C其工艺流程如下:现将高浓度盐水通过泵从底部打入结晶器中,使其与正在循环中的浓盐水混合,在盐卤循环泵的推动作用下进入管壳式加热器;之后循环卤水由切线方向进入到结晶器中,实现连续结晶作用;小比例的卤水被蒸发,卤水内产生晶体,其中大比例的卤水被循环到加热器中,小股水流被抽送到脱水干燥设备,从而实现晶体的风力;
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经过除雾器将蒸汽中的杂清除掉,经过压缩机对其进行加压后再加热器的换热管外冷凝成蒸馏水,与此同时,将潜热加热管中的卤水释放出来。蒸馏水可以作为高品质用水工艺的补给水,晶体产物可以实现回收利用,可以制作成硫酸氨或者食盐等。
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0 i5 M' R; l/ q7 c. n' p2 `2 g, w; Y2、膜浓缩法* V" ?# ~: \3 j2tech.cn
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膜浓缩法分离技术主要有微滤、超滤、纳滤、反渗透以及正渗透等工艺。就目前情况来看,膜浓缩法被广泛的应用在脱硫废水处理中,在应用常规废水处理之后的废水,可以利用反渗透和正渗透的工艺对其进行深度处理。0 @8 ]$ B6 `) G2tech.cn
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其中反渗透主要指的是在压力的作用下,利用半透膜将水中的各类胶体物质、无机离子等截留下来,以此获得较为纯净的水,同时还可以用在大分子有机物溶液中的预浓缩。反渗透工艺能够将废水中的无机离子、有机物等杂志去除掉,从而获得高质量的洁净水。
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/ h7 m1 U% y! f( m% w- w# T# U正渗透工艺就是利用半透膜,在自然渗透压差的基础上,将水分子从待处理的高宁都的盐水中自然的扩散到汲取液中,同时将原水中的其他溶质截留,之后利用其他工艺将水从被稀释的汲取液中分离出来,从而获得纯净水。' `3 Q& t4 k2 R/ A: m% y2tech.cn
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3、蒸发浓缩技术3 }, a8 \- A, i+ u2tech.cn

& M) r: ~" ]# V& b# c$ T蒸发浓缩技术是目前脱硫废水深度处理的主要技术之一,包括多效强制循环蒸发(MED)、机械蒸汽再压缩(MVR)和低温常压蒸发结晶技术等。多效强制循环蒸发是以生蒸汽进入的那一效作为第一效,第一效出来的二次蒸汽作为加热蒸汽进入第二效……依次类推。+ |6 X. @; z2 k" s& H# [2tech.cn
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多效蒸发技术是将蒸汽热能进行循环并多次重复利用,以减少热能消耗,降低运行成本。机械式蒸汽再压缩作为一种节能减排的工艺能够实现脱硫废水的零排放,机械蒸汽再压缩技术(MVR蒸发器)相对于多效蒸发结晶技术,能够充分利用以往废弃的蒸汽,同时能耗得以降低。
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6 e: ^" `/ f8 \4 _  r* b% c4、预(软化)处理工艺
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- `+ r4 S+ a. w1 j- w7 Z脱硫废水预(软化)处理工艺包括去除悬浮物及降低硬度。去除悬浮物主要采用混凝澄清工艺,降低硬度主要依靠投加石灰及碳酸钠。石灰可以去除碳酸盐硬度,碳酸钠可以去除钙离子。7 o; S7 ], p, J2 a; S2tech.cn

2 R# y0 J. t1 M' V( u若脱硫废水中镁离子含量高,投加氢氧化钙引入的钙离子量就大,导致碳酸钠加入量增大,由于碳酸钠药剂费用高,脱硫废水运行成本会显著升高。为节约运行成本,有时选用氢氧化钠替代石灰,以降低钙离子引入量。
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预(软化)处理一般采用下列工艺:经旋流器后的脱硫废水可先经过预沉淀处理,将脱硫废水中悬浮物由15000mg/L以上降至5000mg/L以下,为后续混凝、澄清、软化处理创造条件。为保证预沉淀效果,预沉池一般设置两套,单台容积不低于脱硫废水8h停留时间。
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曝气调节池具有氧化、水质、水量调节功能,一般设置两套,单套容积不低于16h脱硫废水设计处理能力。脱硫废水水质、水量与燃烧煤种、脱硫工艺水质、锅炉负荷及吸收塔维持氯离子浓度等因素有关,水质、水量调节可保证设备安全、稳定、连续运行。预沉池沉淀的悬浮物及混凝澄清排泥,可通过污泥泵打至浓缩池、板式压滤机固化处理。
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二、脱硫废水深度处理工艺分析和选择# R& Q( Q! ^) w2tech.cn
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根据国内外的脱硫废水深度处理来看,深度处理技术基本上都是采用蒸发结晶工艺。因为膜法预处理需要消耗很长的时间,一旦系统中不论哪一个环节出现问题,都会导致整个系统停止运行,而蒸发结晶工艺流程短、运行稳定,其可靠性和对原水变化的适应性远大于膜浓缩法。
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根据国内外脱硫废水处理项目发现,脱硫废水的水质情况非常复杂,利用膜浓缩法的可行性是非常低的,因为膜浓缩法预浓缩还存在很多的不足,如威立雅这些国家大企业都是采用蒸发结晶工艺,并没有使用膜浓缩法。# j! A9 k' J% K2tech.cn

9 E5 z  s8 \7 L9 E9 m& _( ?( q三、脱硫废水深度处理工艺选择需要注意的问题
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1、脱硫废水量的确定
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脱硫废水处理能力直接决定了设备投资费用。在其他条件一定的情况下,脱硫废水排放量主要取决于脱硫系统吸收塔正常运行时所控制氯离子浓度,控制吸收塔氯离子浓度越高,脱硫转机设备及系统的腐蚀越严重,石膏含水率及氯离子含量高,并影响石膏脱水系统正常运行等。0 h7 A3 p+ e3 j0 s0 U4 s2tech.cn
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控制吸收塔氯离子含量控制越低,脱硫系统废水排放量越高,深度处理设备造价越高。一般情况下,脱硫系统设计氯离子浓度控制在15000-20000mg/L之间。经现场试验,当脱硫吸收塔氯离子浓度低于12000mg/L,石膏质量满足JC/T2074-2011《烟气脱硫石膏》三级石膏含水率标准。/ Y' e/ i. `" z: q; Y! L2tech.cn
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当脱硫吸收塔氯离子浓度控制在12000mg/L以上时,石膏含水率已超标,氯离子浓度在15000mg/L时,已严重影响石膏脱水系统的正常运行。因此,脱硫系统的废水排放量,需要通过对锅炉设计(校核)煤种、模拟脱硫工艺水质、设计石灰石成份等各种因素综合分析核算确定。" h' `" }" K; |+ c+ t# e2tech.cn

, y; |9 S  B' Q! C6 V: ^) \2、脱硫剂石灰石中氧化镁含量对脱硫废水深度处理运行成本的影响
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脱硫废水中的钙镁离子对反渗透、蒸发器(正渗透)、结晶器运行影响很大,必须在预(软化)处理工艺中去除。当脱硫废水中的镁离子含量为在1796mg/L-9000mg/L之间时,深度处理吨水运行成本在23.58元-76.8元之间。脱硫废水镁离子含量与锅炉燃煤种类、脱硫工艺水质、石灰石中的镁含量以及脱硫吸收塔维持的氯离子浓度有关,在燃烧煤种、工艺水质及脱硫吸收塔维持氯离子浓度一定的情况下,脱硫废水镁离子含量主要来源于石灰石中氧化镁,脱硫吸收剂石灰石中氧化镁含量一般在0.42%-2.78%之间。2 w" `! L8 @: y! k6 d/ L9 Y2tech.cn

4 k, `  [- g+ p% P% E6 {: y7 S3 W# D. t3、脱硫废水水质变化4 z7 h0 ?  D( W8 J2tech.cn
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脱硫废水的成份变化较大,与锅炉负荷、燃煤种类、脱硫剂质量以及工艺水质均有较大关系,无法提供较为精确的设计水质,因此需要脱硫废水深度处理系统对水质的波动要有较强的适应性。
7 ?6 M' n" [5 i
' K$ P$ J4 m8 ^+ |" S4 a' @4、脱硫废水水量的变化
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脱硫废水的瞬时排放量主要是根据脱硫系统的运行工况而定,因此脱硫废水排放量不是恒定值,需要建立较大的缓冲池,避免深度处理系统受到废水流量波动的冲击。
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& J" [4 A8 w# y$ H1 M& ]" X. r* e: r5、设备检修时的废水储备
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5 q6 ?1 D1 t& b考虑到脱硫废水深度处理系统的正常检修及事故处理,需要建立事故浆液池,事故浆液池的大小,应根据设备检修周期及时间、正常维护工作量等确定。深度处理若采用膜减量工艺,废水储备池容积可适当减小。
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6、纳滤分制盐处理工艺% N9 }! H0 ]  P0 o0 K; ~& Y% h( u: C* r2tech.cn
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纳滤是具有纳米级孔径的分子级分离技术,膜本体带有电荷,它在很低压力下具有截留相对分子量数百物质的能力,纳滤膜对二价或高价离子,特别是阴离子的截留率比较高,可大于98%纳滤系统具有截留二价离子透过一价离子的特点,通过纳滤膜可实现废水中二价离子和一价离子的分离,回流至曝气调节池,经过澄清系统加药进一步沉淀去除。
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精彩评论1

 楼主| 学社博客 发表于 2019-10-9 11:48 | 显示全部楼层
随着对环保要求的不断提高,对脱硫废水深度处理,实现废水零排放已经势在必行。通过上文分析和比较,采用蒸发结晶技术能够实现对脱硫废水零排放处理,工程应用前景广阔。
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