脱硫废水常规处理及零排放

  • 发布日期: 2018-03-03
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燃煤中含有重金属元素,大部分重金属由烟气经脱硫系统、通过烟囱排放进入大气,少量重金属会随脱硫废水排出,此外,在吸收塔内富集的氯离子也需要及时排出。因此,脱硫装置要排放一定量的废水,从而保证FGD系统运行的安全可靠性,根据DL/T5196的规定,在有脱硫废水产生的电厂,应单独设置脱硫废水处理系统。

一、脱硫废水水质

脱硫废水的密度较低,显弱酸性,化学耗氧量与通常的废水不同,产生COD的为具有还原性质的无机离子,CODCr值一般在150~300 mg/l范围内。脱硫废水中的悬浮物含量较高,经废水旋流器分离后,浓度一般在1.5%左右,根据来水浓度以及旋流器分离效果不同,最高可达32 000 mg/l。脱硫废水中的可溶性盐含量在40 000 mg/l左右,主要为Cl-,其次是Ca2+以及SO24-。脱硫废水中的重金属一般多为汞、铬、镉、铅、砷等物质,或多或少都超出排放标准,需要进行固化处理,使其不会对环境造成污染。

二、脱硫废水水量

正常情况下,脱硫废水流量为15~20 kg/MW·h,通常在不考虑控制水平衡而造成的脱硫废水排放的情况下,一台30万kW机组烟气脱硫废水的水量约为5 m3/h。

三、脱硫废水排放要求

根据《DL/T997-2006火电厂石灰石-石膏湿法脱硫废水水质控制指标》中的要求,脱硫废水处理系统需要去除部分SO24-离子,或者将脱硫废水泵至厂区其它废水处理系统,需要将SO24-的浓度值控制在2 000 ppm。而DL/T997-2006以及《GB 8978-1996污水综合排放标准》,没有对Cl-的排放浓度进行限制,在脱硫废水常规处理工艺中,脱硫废水出口Cl-采取与入口20 000 ppm相同的浓度进行排放。

(1) 在厂区排放口增加硫酸盐的监测项目,最高允许排放浓度值为2 000 mg/L。

(2) 在脱硫废水处理系统出口要监测的项目和最高允许排放浓度值见下图。

脱硫废水处理系统出口要监测的项目和最高允许排放浓度

四、脱硫废水常规处理工艺

(一)工艺流程

脱硫废水常规处理工艺

(二)处理方法

在中和箱中,加入Ca(OH)2,使废水的pH值升至8.5~9,以便沉淀大部分重金属;在沉淀箱中,加入有机硫(TMT),进一步使剩余的重金属以硫化物的型式沉淀下来;如果来水COD超标,则需要在中和箱中加入氧化剂或者曝气处理。在絮凝箱中,FeClSO4和聚合电介质的投加量根据废水流量按比例投加。在澄清池中,悬浮物沉积在澄清池底部,通过污泥泵将一部分污泥输送到压滤机,制成泥饼,用卡车运出。澄清池出水自流进入清水箱,经过调整pH达到6.0~9.0范围,通过出水泵排放。澄清池底部的污泥,经污泥排放泵泵至管道混合器,与PAM混合后,进入板框压滤机脱水。

(三)深度处理工艺

3.1蒸发+结晶工艺

蒸发系统分为四个单元:热输入单元、热回收单元、结晶单元、附属系统单元。热输入单元即从主厂区接入蒸汽,经减温减压后成为低压蒸汽储存至蒸汽储罐,在需要进行深度处理脱硫废水时,将蒸汽送至加热室对废水进行加热处理。热交换后的冷凝液进到冷凝水箱中,冷凝水箱分为两个支路,其中一路通过减温水泵给蒸汽管道上的减温减压器提供减温冷却用水。常规处理后的脱硫废水,由四级蒸发室的加热浓缩后送至盐浆箱,由两台盐浆泵送入旋流站,旋流子将大颗粒的盐结晶旋流后进入离心机。离心机分离出盐结晶体,然后经螺旋输送机送到干燥床进行加热干燥。旋流站和离心机分离出的浆液,再返回到加热系统中进行再次蒸发浓缩。干燥后的盐结晶运输出厂。该处理工艺要单独建立一套废水蒸干系统,处理过程要耗费一定量的蒸汽和厂用电,由于其属于末端工艺,不会对电厂其它设备和系统造成影响,但建设和运行成本较高。

3.2盐浓缩工艺

盐浓缩工艺能够将来自常规处理系统的脱硫废水,通过蒸汽压缩式降膜蒸发器,处理生成纯净的蒸馏水,用于回收到FGD系统作为工艺补充水。这个系统的副产物是氯化钙溶液,它适合应用在防尘、稳定土壤、防冰控制以及其他与高速公路建设相关的领域。

回收到FGD系统作为工艺补充水

脱硫废水常规处理的工艺需要使用盐酸和防垢抑制剂。然后对它预加热,除去空气、加热到接近沸腾然后给料至蒸发池,那里混合了再循环的浓缩盐溶液。浆液被泵输送到盐溶液冷凝浓缩器中,在那里浆液被分配到钛合金管内壁的一层薄膜上。当浆液膜沿着管道向下流动时水分会蒸发掉。产生的蒸汽通过除雾器到达蒸汽压缩机,将它的饱和温度提高到再循环盐溶液的沸点以上。将压缩后的蒸汽送至冷凝器中停止了释放汽化热(用来加入管道里面的薄膜)并在管道外壁凝结。凝结产物被蒸馏罐收集,并通过与饱和蒸汽的热传导冷却后返回到FGD系统。随着降膜的蒸发,硫酸钙开始结晶。硫酸钙晶体提供晶核以阻止管道结垢。控制蒸发渠中悬浮固体以及溶解固体的浓度对于阻止二次盐的生成以及蒸发器管道中生成物的结垢是很关键的。一侧流动的回收盐溶液被旋流器处理。底流则返回到盐浓缩池中。溢流可以回收到盐水浓缩器或者基于其溶解的固体浓度转移到成品罐中。另一侧流动的回收盐溶液被转移到成品罐用来控制固体悬浮物的浓度。然后33%的盐溶液产品经过冷却后由卡车运往市场。

3.3排至高温烟道蒸发工艺

将脱硫废水经废水泵送至空气预热器后的烟道。采用雾化喷嘴喷射,雾化后的脱硫废水即刻在烟道内蒸发,废水中的杂质以固体物质的形式和飞灰一起随烟气进入除尘设备,经过除尘器,颗粒物被捕捉下来随灰一起外排。

该工艺通过蒸发的方法将脱硫废水中的水和杂质分离,做到了脱硫废水的零排放。需要新增设备较少,运行成本较低。该方法在发达国家有较多的应用案例。

3.4多级过滤+反渗透工艺

反渗透处理工艺包括被处理废水的预处理、膜分离、膜的清洗等。根据反渗透膜适用的温度范围及pH值范围,调整和控制pH值及水温。经过常规脱硫废水处理工艺后的清水,再通过精密过滤工艺,去除水中0.3~1μm以上的悬浮固体及胶体。反渗透过程中当超过其溶解度后,就会在水中形成沉淀,并在膜表面形成硬垢。因此,可将进水pH值调整在5~6,以防止碳酸钙在水中形成,来控制水的回收率。超滤还可作为反渗透的预处理方法以去除脱硫废水中由烟气中带来的油等物质。反渗透工艺在国内电力行业已经得到了普遍应用,但在脱硫废水领域,由于脱硫废水水质较差,反渗透及预处理工艺费用很高,尚未得到推广。

3.5水力排渣系统外排工艺

该处理工艺不需要对除灰系统进行技术改造,也无需增加水处理设备,具有投资少、运行操作简单的优点。经过常规处理的脱硫废水直接进入主厂区排渣系统,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,起到去除脱硫废水中杂质的作用;另一方面,脱硫废水中的水作为渣水系统的补充水,减少渣水系统的新鲜水量,起到节能的作用。但是该方法受到排渣方式的限制,并不适用于所有电厂。

脱硫废水的常规处理方法比较成熟,工艺流程、建设成本以及运行费用都比较适合目前电力脱硫行业。脱硫废水的深度处理即零排放工艺则受到各电厂实际情况的限制,合理选择适宜的脱硫废水零排放工艺,对于整个电厂的废水零排放有着至关重要的意义。



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