納濾膜深度處理火電廠脫硫廢水實(shí)驗(yàn)

北極星環(huán)保網(wǎng)訊:傳統(tǒng)化學(xué)沉淀法處理的脫硫廢水出水難以滿足煙氣脫硫除塵工藝水回用指標(biāo)，要實(shí)現(xiàn)火電廠廢水零排放，亟需對(duì)其進(jìn)行深度處理。采用納濾膜深度處理燃煤鍋爐電廠脫硫廢水，分別研究了納濾過(guò)程中操作壓力、操作溫度、操作時(shí)間、原水典型殘留物以及濃縮比對(duì)處理效果的影響，并分析了納濾濃縮結(jié)晶產(chǎn)物的成分。

結(jié)果表明：合適的操作條件為操作壓力2.5MPa，操作溫度25℃，此時(shí)納濾出水中總鹽度、氯化物、氟化物、硫酸鹽和鈣離子的質(zhì)量濃度分別為2720、719.9、1.97、213、24.8mg/L，重金屬達(dá)到痕量級(jí)別，該水質(zhì)滿足濕法脫硫系統(tǒng)工藝水回用指標(biāo)，在此條件下可實(shí)現(xiàn)電廠節(jié)約用水，減少排放量的目的；采用納濾進(jìn)行深度處理時(shí)，原水中Al3+和PAM會(huì)使納濾膜通量和鹽分截留率下降，保持合理的納濾濃縮比，及時(shí)去除濃縮結(jié)晶產(chǎn)物硫酸鈣是控制膜污染和減少膜清洗次數(shù)的關(guān)鍵。

關(guān)鍵詞：脫硫廢水；納濾；深度處理；回用；零排放；膜通量；截留率

脫硫廢水是火電廠經(jīng)常性廢水中最為復(fù)雜的一類，具有成分復(fù)雜、濁度高、鹽分高、腐蝕性強(qiáng)及易結(jié)垢等特點(diǎn)[1]。采用傳統(tǒng)化學(xué)沉淀法處理后的出水鹽分含量仍會(huì)很高，尤其氯化物含量基本不變[2]，因此既不能直接排放，也無(wú)法回用，一般用于干灰調(diào)濕、灰場(chǎng)或煤場(chǎng)噴淋。

但是干灰調(diào)濕和灰場(chǎng)噴淋用水量不大[3]，而煤場(chǎng)噴淋雖然能消耗一定量的水，但會(huì)將水中殘留的大量鈉、鉀堿金屬硫酸鹽或氯化物帶入鍋爐燃燒室內(nèi)，造成爐膛內(nèi)壁及受熱面的積灰結(jié)渣和嚴(yán)重腐蝕[4]，同時(shí)也增加了脫硫系統(tǒng)的處理難度，降低了硫石膏的轉(zhuǎn)化效率，增大了脫硫廢水的產(chǎn)水量。因此對(duì)傳統(tǒng)化學(xué)沉淀法處理的脫硫廢水出水進(jìn)行深度處理以達(dá)到煙氣脫硫除塵工藝水回用指標(biāo)，是火電廠實(shí)現(xiàn)廢水零排放的關(guān)鍵。

廣東河源電廠和佛山恒益發(fā)電廠采用蒸發(fā)結(jié)晶工藝深度處理傳統(tǒng)工藝處理出水[5]，使廢水與結(jié)晶鹽資源化，為火電廠實(shí)現(xiàn)廢水零排放提供了成功案例。由于該工藝需要建立一套大型蒸發(fā)濃縮系統(tǒng)，處理過(guò)程蒸汽消耗和電耗較大，因此建設(shè)和運(yùn)行成本較高[6]。

噴霧結(jié)晶技術(shù)是將經(jīng)預(yù)熱后的脫硫廢水在煙道內(nèi)霧化噴射，脫硫廢水蒸發(fā)，使水中的雜質(zhì)以固體形式和飛灰一起隨煙氣進(jìn)入除塵設(shè)備[6]，該方法將水和雜質(zhì)分離，做到了脫硫廢水零排放，在發(fā)達(dá)國(guó)家有應(yīng)用案例。Enoch等人[7-8]利用微濾法處理經(jīng)傳統(tǒng)工藝處理的出水，出水懸浮物和重金屬含量均達(dá)到荷蘭的標(biāo)準(zhǔn)，但其并未提及鹽分的去除效果，可以預(yù)見(jiàn)其不一定能夠達(dá)到工藝水回用要求。

Stover等人[9]利用生化法深度處理傳統(tǒng)工藝處理出水，出水懸浮物、氨氮、溶解硒、重金屬均達(dá)排放要求，但該工藝基本不能去除氯化物，且流程長(zhǎng)，設(shè)備占地面積大，處理效率低。美國(guó)北卡州ProgressEnergy電廠采用人工濕地系統(tǒng)深度處理脫硫廢水，出水指標(biāo)均遠(yuǎn)優(yōu)于設(shè)計(jì)值，并對(duì)難處理的汞和硒有很好的處理效果[10]。

但人工濕地修建時(shí)間長(zhǎng)，占用面積大，一次性投資多，適合在遠(yuǎn)離人口密集地區(qū)投建運(yùn)行，并且人工濕地對(duì)周圍土壤、水體的潛在影響很難在短時(shí)間內(nèi)評(píng)判[11]。

本文針對(duì)化學(xué)沉淀法處理火電廠脫硫廢水的出水，采用“機(jī)械過(guò)濾-微濾-納濾”工藝在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行深度處理，研究納濾處理的操作壓力、操作溫度、操作時(shí)間、預(yù)處理出水中典型殘留物以及濃縮比對(duì)處理效果的影響。

1實(shí)驗(yàn)

1.1實(shí)驗(yàn)材料

實(shí)驗(yàn)用原水水樣為火電廠濕法煙氣脫硫廢水經(jīng)化學(xué)沉淀法處理后出水，水質(zhì)滿足《火電廠石灰石-石膏濕法脫硫廢水水質(zhì)控制指標(biāo)》（DL/T997—2006）。出水中總鹽度（TDS）、Cl–、F–、SO42–和Ca2+的質(zhì)量濃度分別為38661、10446、20.06、8250、821.6mg/L。水中相關(guān)離子含量的測(cè)試藥劑為哈納試劑；其余實(shí)驗(yàn)藥品均為分析純。

1.2實(shí)驗(yàn)儀器

實(shí)驗(yàn)采用IMP-30集成膜分離綜合實(shí)驗(yàn)裝置對(duì)原水進(jìn)行微濾和納濾處理，圖1為該裝置的原理。

精密機(jī)械過(guò)濾采用紐森NCM-1000卷式膜，微濾膜、納濾膜均采用通用GE/M-N卷式膜，其中機(jī)械過(guò)濾的過(guò)濾面積為0.4m2，過(guò)濾精度為1.0μm，耐壓為1.0MPa；微濾過(guò)濾面積為0.4m2，過(guò)濾精度為0.04μm，耐壓1.0MPa；納濾過(guò)濾面積為0.4m2，過(guò)濾精度為200截留分子量，耐壓4.0MPa。哈納HI832000高精度實(shí)驗(yàn)室多參數(shù)測(cè)定儀（意大利哈納儀器公司）用于測(cè)定水中F–、SO42–、Al3+、Cu2+、Zn2+、Fe3+、Cr6+和Ni2+等離子；pHS-3C酸度計(jì)（上海精密科學(xué)儀器有限公司）用于測(cè)定水樣的pH值；DDS-11A電導(dǎo)率儀（上海虹益儀器儀表有限公司）用于測(cè)定水樣的電導(dǎo)率；濁度計(jì)WGZ-2B（上海昕瑞儀器儀表有限公司）用于測(cè)定水樣中的懸浮物含量。

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