浅析燃煤电厂脱硫废水处理技术研究与运用
张宏宇
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张宏宇,. 浅析燃煤电厂脱硫废水处理技术研究与运用[J]. 电力技术学报,2021.6. DOI:10.12721/ccn.2021.157055.
摘要: 随着环保要求的日益严格,对脱硫系统的运行要求越来越高。其中,脱硫废水作为脱硫系统的关键部分,已逐渐纳入环保部门的检查的视线,对脱硫废水的处理、排放、综合利用等要求不断提高,势必成为下一步环保检查的重点。目前燃煤电厂脱硫废水的处理工艺较多,本文分析了不同技术的原理与优缺点,展望了脱硫废水零排放处理技术的发展趋势,认为高温旁路烟气蒸发在蒸发固化中具有较强的优势,在此基础上探索新型预处理技术,提高废水及其所含高浓缩盐的回收率,进一步降低脱硫废水零排放投资与运行成本,将是今后的研究重点。
关键词: 燃煤电厂;脱硫废水;处理技术
DOI:10.12721/ccn.2021.157055
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引言

燃煤电厂脱硫废水中含有多种重金属以及高浓度的悬浮物、无机盐、氯离子等,对脱硫系统的正常运行有重大影响。如果脱硫废水处理工作不到位,不但会对环境造成很大破坏,还将加重脱硫系统的腐蚀,影响脱硫系统正常运行,因此,必须做好脱硫废水的处理工作。加强燃煤电厂脱硫废水处理技术研究能够更好的减少燃煤电厂对环境的影响,对燃煤电厂的可持续发展有重要作用。

1 脱硫废水的特点与影响因素

1.1 脱硫废水的特点

在燃煤电厂运行过程中,会产生大量的脱硫废水,这些脱硫废水不仅会对环境造成一定的影响,而且还会对各种设备带来了一定的影响,当设备长时间与废水接触时,废水就会对设备进行腐蚀,从而降低设备使用的各项性能。而在脱硫废水当中,存在着以下四个特点:首先,水质偏弱酸性,对脱硫废水进行测试可以发现,我国的脱硫废水的PH值一般在5.0左右;其次,废水中存在着较多的悬浮物,在脱硫废水中,少则上千mg/L,多则上万mg/L;再次还存在很多其他有害物质,如汞、镉、铅等重金属元素,氟化物等;最后是盐类物质较多,如硫酸盐、亚硫酸盐、氯盐等,其中氯盐的含量最多,硫酸盐的成分最低。

1.2 影响脱硫废水的因素

在燃煤电厂运行的过程中,煤炭资源是主要的燃料,因此,其自身品质的好坏,就会对脱硫废水造成一定的影响。如果煤炭当中的硫元素越多,产生的SO2就会越多,从而在对其处理时,会产生浓度更高的脱硫废水,同时,脱硫废水的排放量也会增加。而如果氯元素的含量较多,排放的烟气当中氯的含量相对较多,为了避免其对设备的腐蚀,就会提高脱硫浆液的使用,从而提高了脱硫废水的数量。同时,在对污染气体或杂质进行处理时,还需要使用石灰石,而在石灰石当中,会存在一些镍、锌等微粒,在处理的过程中,就会将这些微粒存留在废水中,从而使脱硫废水中出现一些重金属元素。

2脱硫废水处理的必要性

脱硫废水中的杂质主要来自烟气、脱硫剂(目前湿法脱硫的脱硫剂大多用石灰石)和工艺水。其中,污染成分主要来自烟气,而烟气中的杂质又来源于煤的燃烧。煤中含有包括重金属在内的多种元素,这些元素在燃烧后生成多种化合物,其中气体化合物会随烟气进入脱硫系统,溶解于吸收浆液中。如果氯离子浓度过高将造成浆液中毒,在浆液中形成大量的氯化钙,出现无法正常出石膏的缺陷,因此在日常运行中必须定期排放脱硫废水,以降低氯离子的浓度。

脱硫废水中的杂质主要包括悬浮物、高浓度的亚硫酸盐、硫酸盐、氟化物以及重金属。这些杂质与电厂的其它工业废水性质完全不同,所以应进行单独处理。

3当前燃煤电厂脱硫废水处理工艺

3.1水力排渣工艺

经过常规处理的脱硫废水直接排入电厂水力排渣系统(即渣水系统),脱硫废水中的重金属或酸性物质与碱性的渣水发生反应,一方面渣水处理系统的过滤作用可以截留脱硫废水中的杂质以及渣水与脱硫废水中和反应生成的固体物质,达到去除脱离废水中杂质的目的;另一方面,脱硫废水中的水作为渣水系统水源的补充,减少渣水系统的新鲜水用量,还起到一定的节能作用。

 该方法基本不需要对水力除灰系统进行任何改造,也不需要额外增加水处理设备,具有投资省、运行方便的优点。如果脱硫废水的流量较小,小于渣水系统的消耗量,那么就可以实现脱硫废水的零排放。该方法在国内很多采用湿法排渣的电厂中得到应用。应用该方案受到排渣方式的限值,并不适宜用于所有电厂,如果脱硫废水量过大,做不到渣水系统水量平衡,废水仍需对外排放。此外,脱硫废水中的高浓度氯离子对渣水系统的金属管道的腐蚀,脱硫废水中的重金属等杂质对灰渣的影响,仍有待观察。

3.2利用粉煤灰处理脱硫废水

粉煤灰在其它废水处理上的应用研究已有很多报道,其中也包含许多关于处理重金属废水的研究,但将其用于处理脱硫废水尚未见报道。利用电厂的粉煤灰处理脱硫废水是一种以废治废的治理途径。

粉煤灰具有作为水处理剂的2个特点:(1)粉煤灰中含有一定量且溶于水的碱性物质和钙离子,其中碱性物质主要是游离的氧化钙;(2)粉煤灰是多孔物质,对污染物具有较大的吸附能力。若粉煤灰处理后的废水中第一类污染物质含量达标,出水便可与其它废水联合排放。由于脱硫废水水量很小,处理后的水与其它废水混合排放前,各项指标均满足排放标准,所以无需在最后的处理步骤中加酸以使其pH值达标,从而节约了药品用量。

处理后的沉淀粉煤灰应单独存放或处置,另外利用粉煤灰处理脱硫废水比一般的脱硫废水处理方式所形成的污泥量多。因此,采用单独小灰场进行自然沉淀、澄清以及固体废物的存放,或修建便于定期机械清泥的自然沉淀池。

3.3化学沉淀法

化学沉淀法是通过采用PH调整、混凝沉淀等工艺手段去除脱硫废水中的污染物,使之达标排放,需要外排脱硫废泥。脱硫废水先进入平衡槽,在此进行水质、水量的均化;再由泵提升进入PH调节槽,槽中投加石灰乳并搅拌,调节PH至8.0~9.0之间;后流入絮凝反应槽,在槽中投加适量混凝剂,搅拌混合反应;废水进入沉淀槽进行沉淀分离;上清液进入过滤槽进行过滤处理;出水进入清水池,由泵输送至室外厂区排污管道排放。平衡槽、絮凝反应槽和沉淀槽排泥经过管道排至污泥收集池,再由泵打入污泥浓缩池,污泥收集池及污泥浓缩池上清液排入站区内设置的废液池,浓缩后的污泥由泵打入混凝器中与混凝剂进行混凝反应,后进入板框压滤机进行脱水处理,干泥外运处理。

化学沉淀法是目前应用最多的脱硫废水处理方案,该工艺流程较为复杂,在运行中需要加入大量的化学药剂,同时需要产生废泥。如果品质不好的煤种,可能产生的脱硫废泥中的重金属超标,达到危废标准,使后续处理废泥存在环保风险。

3.4碳化硅膜处理技术

碳化硅膜时由碳化硅颗粒经高温烧结制备的非对称过滤膜材料,具有天然的多孔性、绝佳的化学稳定性、优良的导热性和热稳定性,耐腐蚀、耐高温、耐冲击,处理废水的流量大,是脱硫废水的理想过滤材料。但碳化硅膜处理系统对脱硫废水的大颗粒物含量要求较高,大颗粒物含量过多时容易发生膜系统堵塞缺陷。需要增加前置过滤器进行过滤,设计时要安装较大容量的前置过滤器,以防止频繁堵塞的缺陷发生。使用15天时需要进行一次酸洗,以确保膜的出水量。处理后的清水可以用于无明显颗粒物悬浮,可以用于粉煤灰搅拌、湿渣处理等;含固态物较高的浓水再回到脱硫系统,无需外排废泥,降低环保风险。

3.5零排放处理技术

在当前阶段的脱硫废水处理技术中,零排放处理技术是最先进的处理技术,在这一技术当中,根据处理方式的不同,可以将其分为两种类型:(1)脱硫废水和粉煤灰混合技术,在使用该技术对废水进行处理时,就是将废水当中的污染物质进行转移,从而使废水进入到粉煤灰中,这样在对粉煤灰进行运输时,会抑制粉尘的飘散。但是,由于其中存在了重金属、盐类等物质,会在一定程度上对其性能造成影响,不利于对其进行应用;(2)蒸发池处理技术,利用该项技术对废水处理时,是利用高温,将废水中的水分蒸发出来,从而降低废水的数量。但是,在利用这种方法时,通常需要加快蒸发的速度,这时就需要使用相应的方式对其进行处理,利用植物的蒸腾作用、键入喷雾蒸发设备等,使处理的效果会更好,同时需要投入的成本不是很高,因此,被很多燃煤电厂业主所喜爱。但是在利用这些提速方法时,往往还会对环境造成较小的影响,还需要进一步对其进行研究。

4结束语

综上所述,在我国当前社会发展的过程中,尽管燃煤电厂在其中发挥出了重要作用,为社会提供了充足的电力能源。但在其运行的过程中,常常会产生一些脱硫废水,会对环境造成严重的影响,不利于我国可持续发展的建设。因此,就需要对脱硫废水处理技术进行研究,寻找出更加合理的处理脱硫废水的技术,将脱硫废水更好的进行处理,从而降低燃煤电厂对环境的破坏。

参考文献:

 [1]刘晓, 周菊花. 燃煤电厂石灰石-石膏湿法烟气脱硫废水处理探讨[J]. 湖北电力, 2008, 32(6).

 [2]张春桃,王鑫,王海蓉,等.燃煤电厂脱硫废水的零排放处理技术[J].化工环保,2016,01(01):30-35.

[3]刘海洋,江澄宇,谷小兵,等.燃煤电厂湿法脱硫废水零排放处理技术进展[J].环境工程,2016,08(04):33-36+41.

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