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[科普] 正渗透技术应用于脱硫废水处理的基础研究

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beidouzhiku 发表于 7 天前 | 显示全部楼层 |阅读模式 打印 上一主题 下一主题
  摘 要:火力发电在我国的电力领域仍旧占据着较为重要的地位,火力发电厂实现可持续发展的重要目标就是提高发电效率,降低发电过程中的污染。在火力发电厂会产生一定量的废料以及废水,如何处理这些废水就成为了火力发电厂日常工作重要课题,文章从电厂废水的特点和治理方法出发,探讨脱硫废水处理工艺在我国火力发电厂中的应用。

  关键词:废水治理;火力发电;脱硫废水处理

  引言:大型火力发电厂是我国电力的主要来源,也是污染的大户之一。在绿色发展方面,环保和节能减排的担子更多地依靠火电厂的新技术和处理方式,要注重结合当地实际情况对废水进行及时分类和处理,以免对环境造成更严重的污染。

  1 火力发电厂废水治理和废水处理方式的创新意义

  废水治理在国内伴随工业发展已经有了一定的技术基础,但是我们可以看到在很多地方还存在着一些问题,比如工艺流程不够完善,设备检修维护不够到位造成的处理结果不达标,选用的处理药品较为低劣等,针对这些问题,笔者认为可以通过环保意识增强和技术革新来解决。

  首先,要树立节能减排环境保护的发展意识,不能只顾眼前利益而忽视了废水排放与治理。在没有建立起良好的废水排放处理和回收利用体系的火力发电厂中,废水处理往往被视为一种“出力不讨好”的行为,但是当电厂真正将废水完善处理纳入体系之后,会发现这一行为对电厂的发电效率有着一定的提高作用。

  其次,要注重废水处理的技术创新。脱硫废水的处理需要多个流程,可以针对多个流程的特点进行优化,如将中和设备、絮凝设备和沉降设备进行集中模块化建设,使得建设成本和处理成本都得到降低,使得废水处理工艺得到简化。

  2 火力发电厂废水的主要来源

  火力发电厂的废水主要来源是灰场废水、生活用水和工业用水三种,工业废水的处理是本文的重点探讨对象。工业废水又被分为持续性废水和非持续性废水。持续性废水是指在火力发电厂一天的运转当中,这种类型的废水会进行持续性排放,如工业水预处理装置产生的废水、锅炉排污谁以及实验室排水等都属于持续性废水。而非持续性废水主要来自检修时产生的废水或者是没有规律产生的废水。如对设备进行化学性清洗产生的废水、油区的含油废水等。针对节能减排、保护环境的当前形势,目前废水处理工作中较为重要的是脱硫废水的处理与合理排放。脱硫废水是电厂使用以湿式石灰石和石膏进行脱硫工艺而产生的工业废水。脱硫废水和电厂其它种类的废水相比,水中的污染物含量较高,含有各种无机盐和重金属,对环境的损伤较大。

  3.燃煤电厂脱硫废水的来源

  根据我国燃煤电厂的实际运行情况来看,石灰石一石膏湿法脱硫技术,是最常用、最可靠、效率最高的脱硫工艺,在其它国家的脱硫处理中应用也非常广泛。一般情况下,锅炉烟气湿法脱硫过程产生的废水主要是来源于脱硫塔排放废水,在进行湿法脱硫的过程中,煤的燃烧、石灰石的溶解等都会产生大量烟气、悬浮物和杂质,对水会造成一定污染。脱硫废水的主要成分有过饱和的亚硫酸盐、悬浮物和硫酸盐以及重金属,由于大部分物质都是国家环保标准中规定的第一类污染物,对环境污染严重较强,因此,必须对脱硫废水进行有效处理以后才可以排放。

  4.燃煤电厂脱硫废水的特点

  4.1成分较多,水质变化较大

  在经过煤的燃烧和烟气吸收以后,脱硫废水的成分会不断变化,含有钠离子、钙离子、氯离子、硫酸离子和各种重金属离子,成分较多,并且随着发电设备的不停运转,脱硫废水的水质会出现较大变化,造成严重水污染。

  4.2盐含量较高

  根据实际生产情况可知,脱硫废水含有较高的盐量,随着电力供应需求变化,含盐量也会发生很大变化,一般变化范围在每升三万毫克和六万毫克之间,与燃煤电厂的发电情况有着直接联系。

  4.3悬浮物含量较多

  我国市场经济体制下,脱硫废水的主要处理工艺使石灰石一石膏湿法脱硫,根据实际运行发电情况来看,悬浮物在脱硫废水的含量较多,最严重情况下,可达每升五万毫克,给燃煤电厂的正常运行带来极大影响。

  4.4腐蚀性较强

  由于脱硫废水的成分较复杂,含有较多酸性物质,具有较强腐蚀性,因此,在发电过程中,会对机械设备、管道造成了严重腐蚀,是燃煤电厂目前急需解决的重要问题。

  4.5硬度强,易结垢

  在运用石灰石和石膏进行脱硫处理以后,废水中会含有大量的镁离子、钙离子等,并且硫酸钙基本呈现饱和状态,一旦温度升高,脱硫废水很容易结构,具有较强硬度,使设备的使用寿命受到严重影响。

  滤机压滤之后,进行沉淀物的固液分离操作。在按照脱硫废水处理工艺的工序进行沉淀处理时,上部分的净水必须经过PH值检测和悬浮物含量检测达标后,才可以由净水泵向外排出,否则将按照混凝沉淀到综合处理的工序进行重新净化,以达到提高水资源利用率的目的。

  5. 火力发电厂废水的处理方式

  5.1 废水集中处理系统简介

  预处理软化除硬。

  针对进水钙、镁离子含量高的特点,向澄清器中投加碳酸钠和石灰药剂,分别与水中的钙、镁离子反应生成碳酸钙和氢氧化镁沉淀,产水进入过滤器和离子交换器进一步去除水中的剩余硬度和悬浮物,保证系统运行过程中不产生无机垢类,同时去除重金属离子,预处理系统产水进入反渗透(RO)单元。

  RO 盐分预浓缩。该单元采用二级RO 对废水盐分进行预浓缩,同时保证产品水质量,RO 产生的浓水进入正渗透MBC 单元。RO 膜采用美国陶氏SW30 系列膜产品。

  MBC 单元盐分深度浓缩。正渗透MBC 技术特点在于利用自然界的天然渗透原理:以膜两侧溶液的渗透压差作为驱动力,使得水自发地从原料液一侧透过选择透过性膜到达驱动液—侧。此类技术已在国外的页岩气返排液处理中实现工业化应用。正渗透(FO)MBC 浓缩单元的主工艺包括:FO膜装置、产水汲取液回收装置、浓盐水汲取液回收装置、产水精处理系统(RO 系统)等。此外还配置了凝结水、循环冷却水、阻垢剂加药、化学清洗等辅助装置。FO 膜采用美国Oasys 公司的8 英寸膜。该单元将RO 系统预浓缩后得到的含盐水盐分浓缩至200g/L 左右,随后进入结晶干燥单元,将结晶干燥单元的处理规模降至最小。

  蒸发结晶。正渗透产水回到一级反渗透原水箱,其浓水进入蒸发结晶系统处理,最终形成结晶盐。结晶器满足80%~120%的设计负荷。结晶干燥选择蒸汽热法, 采用进口热力蒸汽压缩强制循环结晶器,在淡盐水蒸发过程使之结晶。选择真空蒸发结晶工艺, 采用MESSO 强制循环结晶器(德国GEA 公司)来实现所需蒸发量并获得高品质冷凝液。装置产生的二次蒸汽通过1 台热力蒸汽压缩机(TVC)来压缩,TVC 的使用有效地降低了蒸汽耗量。

  5.2 脱硫废水处理工艺

  脱硫废水由于其污染严重的特点,一般采用多种废水处理的工艺进行综合处理,如凝聚澄清工艺和酸碱中和工艺相结合等。脱硫废水一方面要注重废水废料处理是否达标,另一方面也要注重整体pH值中和。

  脱硫废水中主要的污染成分是大量的硫化物和盐类以及悬浮颗粒物,所以针对脱硫废水的处理要分为几个不同的工序:

  首先,对废水进行酸碱中和处理,脱硫废水的pH值大概是4~6,经过中和反应箱能将pH值升高到9.5,在这个处理过程中重金属会和氢氧化钙结合形成沉淀物。

  其次,对废水进行沉降工艺处理,主要是针对金属离子和氢氧离子形成的氢氧化物进行沉淀,氢氧化物具有高溶解度的特性,所以还要添加适当浓度的硫化物,将金属离子做进一步的沉淀。需要注意的是,硫化物本身具有高污染性的特征,要严格按照火力发电厂的操作规范进行废水处理,防止硫化物使用不当产生更加严重的废水污染。A市某大型火力发电厂在这个阶段使用型号为TMT15的硫化物进行作业,将其浓度控制在5%。

  紧接着要对废水进行絮凝工艺处理,絮凝工艺是指使用PAC溶液将废水析出的小晶体固化,使其更加容易被沉淀。PAC溶液的选用十分重要,要根据废水处理的工艺进行准确处理。在必要的情况下还可以使用助凝剂让晶体沉淀更加迅速。澄清工艺是最后的处理方式,将以上处理过后的废水放入澄清设备,将废水中的固体和液体分离,通过对pH值的测定判断废水处理是否符合相关标准。

  在脱硫废水处理的过程中,药品添加系统和污泥处理是工业废水处理容易被忽视的地方。药品添加系统不作为废水处理中的独立系统存在,而是作为废水处理系统的重要支撑。在上文的处理系统中我们可以得知在废水处理的多个阶段都需要药品作为辅助。脱硫废水处理中的药品添加系统主要分为石灰乳添加系统、PAC添加系统、硫化物添加系统和助凝剂添加系统等。药品添加系统的运作要注重药品的浓度控制和容量控制,在合适的情况下对药品进行添加工作。污泥处理是废水处理之后留下的高污染性污泥处理步骤,污泥存在于澄清工艺的最后一个步骤中,将澄清设备底部的污泥进行采集后使用离心脱水机或板框压滤机进行脱水作业,将脱水作业后的污泥运输到合适的加工处理场地,视情况进行回收再利用或者丢弃。

  5.3 节约成本的措施:为了进一步减少药剂的成本,我们可以在药剂投加前做优化试验,减少混凝剂加药量。在不加入混凝剂的情况下,只投加助凝剂也可以取得非常好的出水效果。另外可以在药剂的投加顺序上进行修改,先助凝剂后混凝剂也可以取得良好的处理效果。

  5.4 解决排放问题的措施:许多环保部门不允许电厂将废水直接排放,我们可以采取排入其他系统统一处理的方式来处理废水。主要有以下几种:1.利用烟道气处理。主要方法是将废水雾化后喷入烟气,充分利用烟气所含的热量使废水蒸发,从而废水污染物转为结晶转出。2.与水力除灰一起处理。可以将脱硫废水排放至水力除灰的灰水中统一处理。主要的原理是利用絮凝的吸附作用,降低灰水中的悬浮固体的含量,包裹废水中重金属,降低重金属的浓度。

  5.5 设备运行维护:设备停运后要及时对设备进行清洗,其中板框压滤机每次停运后必须清洗滤布。PH计、浊度仪等也应该及时清洗,保护探头。

  6 结语

  废水处理是当前火力发电厂的重点工作,本文通过对废水治理方法和脱硫废水处理工艺在火力发电厂中的应用简单介绍,探讨了废水处理可以在怎样的方向进行优化,从而为火电厂废水处理成本进一步降低,技术得到进一步创新做出贡献。
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