燃煤電廠脫硫廢水處理工藝試驗研究

北極星環(huán)保網(wǎng)訊:為了降低燃煤電廠脫硫廢水零排放的處理成本，通過中試試驗，研究了脫硫廢水經(jīng)過藥劑軟化預(yù)處理+管式超濾+碟管式反滲透(DTRO)濃縮+蒸發(fā)結(jié)晶工藝的技術(shù)可行性，摸索了各工藝段的關(guān)鍵運行參數(shù)。試驗結(jié)果表明:預(yù)處理投加石灰階段，pH控制在10.5～11時，水中鎂離子去除效果較好，且可以去除水中大部分重金屬及F-。管式超濾和DTRO抗污堵性較好，能夠?qū)U水進行減量化處理，回收率控制在65%～70%。系統(tǒng)穩(wěn)定運行，濃水可以進入蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)，使蒸發(fā)水量減少50%～60%，投資和運行成本都有所降低。

關(guān)鍵詞:脫硫廢水;管式超濾;碟管式反滲透;膜濃縮;蒸發(fā)結(jié)晶;零排放

我國發(fā)電種類主要包括火電、水電、核電、風(fēng)電及其他綠色環(huán)保電力?；痣娂椿鹆Πl(fā)電，是利用煤、石油和天然氣作為燃料生產(chǎn)電能，由于我國煤炭資源非常豐富，且利用煤炭發(fā)電運行可靠，技術(shù)成熟，成本較低，所以我國火力發(fā)電燃料絕大部分是煤炭，作為長期以來我國能源供給的主要來源[1]。

2014年我國火電發(fā)電量占總發(fā)電量的比例為75.20%，根據(jù)吳敬儒《2015—2030年電力工業(yè)發(fā)展展望》預(yù)測，到2020年，我國能源結(jié)構(gòu)不會發(fā)生根本性改變，煤炭在一次能源中的比例仍將維持在60%以上?；痣姀S煤等化石燃料的燃燒造成了嚴重的環(huán)境問題，而SO2的排放尤為引人關(guān)注，其不僅能直接危害生態(tài)環(huán)境，而且是酸雨、灰霾等形成的重要前體物[2]。

在眾多煙氣脫硫方法中，石灰石-石膏濕法煙氣脫硫是目前世界上技術(shù)最成熟、應(yīng)用最廣泛的一種脫硫技術(shù)[3]。脫硫吸收塔內(nèi)漿液反復(fù)循環(huán)利用，漿液需要不斷補充、更新，含有大量重金屬離子的廢水需要排放，即“脫硫廢水”[4]。脫硫廢水一般具有以下幾個特點:

①水質(zhì)呈弱酸性:國外pH值為5.0～6.5，國內(nèi)為4.0～6.0。②懸浮物含量高[5]，每升中含數(shù)萬毫克。③COD(化學(xué)需氧量)、氟化物、重金屬超標(biāo)[6]，其中包括第1類污染物，如As、Hg、Pb等。④鹽分含量高，含大量的SO2-4、SO2-3、Cl-等離子，其中Cl-含量約為0.04。

國內(nèi)對于脫硫廢水實際處理方面，僅有少數(shù)電廠采用灰場處置[7]、水力除灰等方法處理，其余大多數(shù)電廠設(shè)置了單獨的脫硫廢水處理系統(tǒng)，以化學(xué)沉淀法最為常見，此外還有流化床法、膜分離法、離子交換法和電絮凝法等[8]。典型的化學(xué)沉淀法處理脫硫廢水，俗稱三聯(lián)箱沉淀法[9]，主要分為廢水中和、重金屬沉淀、絮凝和濃縮/澄清4個步驟[10]。

因此，根據(jù)國家對脫硫廢水零排放的要求，在傳統(tǒng)沉淀法的基礎(chǔ)上，通過管式超濾和碟管式反滲透(DTRO)對脫硫廢水進行濃縮效果試驗，主要考察進水條件和工作條件對膜通量的影響，濃縮后的淡水可回用，濃水進入蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)，實現(xiàn)零排放。

1試驗

1.1試驗材料及裝備

管式超濾膜組件采用外壓式，規(guī)格1860mm×250mm，組件型號SFP-2660，膜材質(zhì):聚偏氟乙烯(PVDF)，過濾精度:30nm，孔徑:0.2μm。DTRO裝置操作壓力0～5.5MPa，處理量0.2m3/h，總設(shè)備尺寸1250mm×750mm×1250mm，膜面積為3.0～9.4m2。試驗廢水:來自某電廠的脫硫廢水。試驗裝置主要由調(diào)節(jié)池、供水泵、預(yù)處理軟化系統(tǒng)、管式超濾膜、中間罐、高壓泵、DTRO裝置、蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)組成，供水泵流量為1.5m3/h。

1.2工藝流程

國內(nèi)燃煤電廠脫硫廢水通常采用三聯(lián)箱法進行處理，本文選用圖1的工藝流程進行濃縮及結(jié)晶處理，該工藝流程以常規(guī)化學(xué)沉淀+膜處理工藝為主，最后濃水進行蒸發(fā)結(jié)晶處理，產(chǎn)水回收利用。

圖1燃煤電廠脫硫廢水處理工藝

1.3操作方法將

原脫硫廢水加入調(diào)節(jié)池中，啟動供水泵，進入預(yù)處理軟化系統(tǒng)，分三聯(lián)加入石灰乳、硫化物、絮凝劑和Na2CO3，然后用中間泵使其進入管式超濾，記錄上清液和渾濁液對膜通量的影響，管式超濾透過液加入鹽酸進行調(diào)節(jié)，然后進入DTRO系統(tǒng)，記錄不同進水硬度、進水壓力和回收率對膜通量的影響，DTRO濃水進行蒸發(fā)結(jié)晶處理，淡水回用。

2結(jié)果與討論

2.1預(yù)處理軟化系統(tǒng)

在本試驗中選取某燃煤電廠脫硫廢水出水作為研究對象，水質(zhì)檢測結(jié)果顯示:pH值為6.25、電導(dǎo)率46.8mS/cm、Ca2+質(zhì)量濃度為1202mg/L、Mg2+質(zhì)量濃度為5943mg/L、SO2-4質(zhì)量濃度為2961mg/L、COD濃度為1333mg/L、Cl-質(zhì)量濃度為15028mg/L和濁度為13NTU。

通過多次試驗比較，常規(guī)的化學(xué)沉淀法，在每升廢水中投加Ca(OH2)和Na2CO3的量分別為22.67g和38.33g，經(jīng)過沉淀處理后，鈣、鎂離子的質(zhì)量濃度分別為57.72和7.78mg/L。2.2管式超濾系統(tǒng)管式超濾可以有效截留廢水中的大顆粒離子，由于管式超濾膜流道寬、耐污染能力強，可以將廢水濃縮倍數(shù)提高幾倍到十幾倍[11]。

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全膜法脫硫廢水零排放的應(yīng)用與實踐

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