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脱硫废水处理装置运行现状及优化建议

http://www.water.hc360.com2017年11月07日09:27 来源:清洁高效燃煤发电T|T

    慧聪水工业网 环境问题是我国在发展中必须要加以重视的突出问题,脱硫废水处理对于我国环境有着直接的影响,同时也对电厂的发展起着重要的作用。本文分析了脱硫废水处理的重要性,对国内外一些废水处理工艺进行了探讨,指出了我国在脱硫废水装置运行中的问题,并提出了一些优化的意见。

脱硫废水

    燃煤电厂作为二氧化硫排放的主要来源,做好烟气脱硫系统的运行对于其发展来说有着重要的意义。石灰石—石膏湿法脱硫是目前技术最成熟并且应用范围最为广泛的烟气脱硫工艺,利用其进行脱硫具有一系列的优点,例如运行成本低、负荷响应快、脱硫效率高、使用煤种广、石膏利用技术成熟等等,在现阶段,石灰石—石膏湿法脱硫在全世界所有的烟气脱硫装置中所占据的比例达到八成以上。[1]但是,在燃煤电厂实际的运行管理过程中,往往都忽视了湿法脱硫中废水处理的重要性,致使在脱硫系统运行的过程中出现了一系列问题。

    一、分析湿法脱硫废水处理的重要性

    虽然在燃煤电厂废水排放量中的脱硫废水所占比重较小,一般来说,一台300MW机组所产生的脱硫废水只有4—5t/h,但是脱硫废水有着十分严重的污染。废水中含有极高的盐量,湿法脱硫废水中主要含有的杂质为硫酸盐、悬浮物、重金属以及过饱和亚硫酸盐,这其中有很多是国家环保标准中严格要求控制的第一类污染物(第一类污染物测定为车间排放口测定要达到国家排放标准,第二类污染物测定为单位总排放口采样测定要达到国家排放标准);脱硫废水中的有机物主要来源于工艺水、煤与石灰石,有机物的含量通常在150—400mg/L;氯离子的含量在20000mg/L;浓浆液中的悬浮物的含量更是高达60000mg/L,所以在脱硫处理系统中必须要排放一部分浓浆液。脱硫水质具有高度的特殊性与复杂性,所以对其废水进行处理的难度比较大。而由于其中各种重金属离子会给环境带来严重的污染,所以十分有必要对脱硫废水进行单独处理。

    二、分析国内外的脱硫废水处理工艺

    (一)我国脱硫废水处理工艺

    我国主要是根据国家排放标准来选定脱硫废水处理工艺,主要对第一类与第二类污染物进行处理,采取的主要工艺方法是物化法。[2]

    脱硫废水中的PH值通常在5—6的范围之内,呈现弱酸性,其中的重金属离子在这时候具有很好的溶解性。因而脱硫废水处理的方式一般都是采取机械、化学的方法来使重金属与其他可沉淀的物质分离出来。对PH值进行调节,进而保证脱硫废水能够达到相关的排放标准和环保质量标准。沉淀分离法也是一种常见的用来分离金属的方法,除了较活泼的金属之外,很多金属的氢氧化物具有较小的溶解度,所以可以在脱硫废水中加入一些可溶性氢氧化物,从而产生氢氧化物沉淀,达到分离重金属的目的。其中格外需要注意一点,就是PH值不同,那么金属氢氧化物的溶解性也会具有较大差异性,所以在反应的时候一定要对PH值进行严格的控制。

    (二)国外脱硫废水处理工艺

    1、离子交换法

    使用离子交换法来处理脱硫废水,主要是用大孔巯基离子来交换树脂吸附汞离子,进而去除水中的汞离子;吸附法是运用活性炭的吸附原理,活性炭表面积大,其在活化过程中能够形成许多含氧的官能团,从而具有了吸附、还原、催化氧化的强大功能,还能够对重金属进行有效的去除。[3]但是离子交换法工艺比较复杂,而且其主要是用在大型水处理的项目中,在脱硫废水处理中应用的并不多。

    2、电絮凝法

    电絮凝技术在国外的湿法脱硫废水处理中得到了逐步的应用,是一种新型的脱硫废水处理技术。电絮凝技术使用的是电化学原理,具体来说就是在电流作用下对可溶性电极进行溶解,从而将其变成带电离子,同时并释放出电子,所产生的离子再与水发生电离后所产生的OH-有机结合,最后就生成了具有絮凝作用的化合物。[4]另一方面,其释放出的电子能够对带有正电的污染物实现还原,也就使液体中的污染物有效去除了。电絮凝法具有一系列的优势,包括能够对重金属做到有效处理、处理效果较好、处理药剂费用较少、设备布置的较紧凑等等,但是同时也存在着一些不足之处,例如其工艺具有一定的复杂性,使用普通的电絮凝法根本无法清除氯离子,而高频的电絮凝法有存在着耗能过多、电极使用寿命有限等劣势。所以目前电絮凝技术在脱硫废水处理中虽然有一定的运用,但是还尚未得到大力的普及和应用。

    三、分析脱硫废水处理运行中存在的问题

    (一)运行环境及运行设备问题

    混凝沉淀法中所使用的运行设备主要有计量泵、石灰乳制备装置、排泥泵、刮泥机、离心脱水机、板框压滤机、其他仪表设备等。在这其中,仪表和计量泵多数为进口设备,对其有着很高的维护要求。石灰乳需要人工进行配置,较差的操作环境和介质的影响使得其有着较高的故障率。离心脱水机与板框压滤机操作起来十分复杂,对运行人员提出了很高的要求,并且运行过后还有繁琐的冲洗程序,对泥饼后续处理起来也相当麻烦,所以投运率比较低。我国很多燃煤电厂的脱硫废水处理系统中出现积泥堵塞设备的现象,有些可以采取有效措施进行解决,而一些由于复杂原因引起的积泥堵塞则很难处理,致使设备在运行中出现各种问题。

    (二)运行成本问题

    我国针对脱硫废水处理普遍都是使用化学沉淀法,在这过程中就必须要用到许多不同的药剂,所以用这个方法是否能够取得良好的效果的关键就是看所加入药剂的量是否合适。所使用的药剂主要有石灰粉、盐酸、硫酸氯化铁、PAM、TMT15,其中石灰乳只要是采取人工方式配置,成本较大;PAM和TMT多数为进口药剂,价格昂贵。[5]

    (三)处理排放问题

    在脱硫系统运行的过程中,为了保持系统的水平衡,一般都使用除雾器冲洗水的方式来弥补蒸发水损失。脱硫冲洗水大部分都是来自于燃煤电厂的循环水排污水,所以在脱硫运行中氯离子比较富集。脱硫废水中富集的氯离子无法在化学沉淀下实现处理,致使脱硫废水在处理后也不能直接排放。

    四、脱硫废水处理装置的优化建议

    (一)对传统脱硫工艺设计进行优化

    1、旋流系统的优化

    在高标高楼层布置石膏浆液旋流器,在低标高楼层布置废水旋流器,二者之间的废水给料泵、废水给料箱可以结合脱硫工程运行的实际情况来实行设计优化和布置。

    2、污泥管道系统的优化

    要避免污泥堵塞输送管道的问题的发生,可以采取在澄清池、初沉池底下的污泥排放管道的出口处设立压缩空气系统的措施,在必要的时候压缩空气来进行反吹洗。沉淀箱、絮凝箱、中和箱采取一体化制作的方式,共用同一根溢流管和排空管。

    (二)采取综合利用的措施

    1、利用烟道气处理

    进入到电除尘器中的烟气具有量大高温的特点,充分利用烟气的热量来蒸发废水,废水中的污染物就会转变为结晶析出,进而电除尘器就可以将其收集下来。

    2、与水力除灰一同处理

    我国采取水力除灰方式进行除灰的电厂,可以将脱硫废水排放到水力除灰的灰水中,实现统一处理。[6]粉煤灰一种分散度较高的固相结合体,可以对其絮凝吸附作用进行充分利用,使灰水中的悬浮固体的含量降低,将废水中的重金属及其氢氧化物包裹起来,最后就可以使重金属的浓度降低。

    (三)运行优化

    1、调节加药量

    要使药剂的成本得到有效的控制,可以先在实验室对废水药剂进行优化试验,慢慢使混凝剂的加药量减小,根据絮凝槽矾花来对助凝剂的加药量进行调节;对药剂的投放顺序进行科学合理的调整,先加助凝剂,然后再加混凝剂,这样也能够得到比较好的处理效果。

    2、设备运行维护

    设备在不运行的时候要对设备以及管道进行及时的冲洗。在这其中,板框压滤机要采取间歇方式来投入运行,在停运后每次都要清洗滤布,认真检查水咀。

    结语:

    综上所属可以得知,脱硫废水处理对于燃煤电厂的运行、发展来说具有十分重要的意义,同时也对国家的生态环境有着重要的影响。要加快改善目前脱硫废水处理装置运行的现状,并对其进行不断的优化,这样才能够推动电厂的良好发展,也有助于国家生态环境的文明。

    参考文献:

    ①我国脱硫脱硝行业2013年发展综述[J].中国环保产业,2014,09:4-15.

    ②汪艳红.我国火电厂烟气脱硫工艺现状及发展综述[J].硫磷设计与粉体工程,2008,02:13-24+1.

    ③石油化工科技期刊题录[J].石化技术与应用,2006,01:69-91.

    ④祁利明,赵全中,陈宏伟.火电厂脱硫废水处理系统存在的问题及建议[J].工业用水与废水,2015,01:46-48.

    ⑤马久力.火电厂脱硫废水处理系统方案的研究与设计[J].人才资源开发,2015,10:118-120.

    ⑥刘海洋,夏怀祥,江澄宇,谷小兵,李叶红.燃煤电厂湿法脱硫废水处理技术研究进展[J].环境工程,2016,01:31-35.

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责任编辑:童志威

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