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燃煤電廠脫硫廢水零排放研究

來源:碧化官網來源:《中國設備工程》 作者:謝新各

摘要:在燃煤電廠排出的脫硫廢水中含有的污染物有很多,如硫化物、氟化物、懸浮物、重金屬離子、COD 等含量都會超過國家標準,對環境的污染非常嚴重。如果將這些廢水直接排放入河流中,會嚴重污染到水源和土壤。可以對燃煤電廠的脫硫廢水中的零排放進行研究,以確保脫硫廢水中的污水得到合理清理。基于此,本文主要對燃煤電廠脫硫廢水零排放進行研究。

現階段,隨著我國經濟發展水平的不斷提高,社會也在不斷進步,生產生活都和電力供應有著非常密切的關系,電力行業在社會生產發展中的作用越來越重要。我國火力發電 廠數量多,燃煤電廠在生產電能中會導致大量二氧化硫的產生,嚴重污染大氣質量,現在人們對這個問題給予了足夠的重視,采取了一系列可行的措施來加以處理。濕法脫硫是常見的一種脫硫方法,雖然可以有效緩解大氣污染的問題,但同時也會導致一定的水污染,如果能夠實現脫硫廢水零排放,可以大大提高電廠的社會效益,改善環境質量。 

1 燃煤電廠脫硫廢水主要來源及特性 

1.1 脫硫廢水來源 

現在,在國內和國外燃煤電廠應用為廣泛的脫硫技術就是石灰石 - 石膏方式,其原理非常簡單,可以有效脫除二氧化硫氣體,并且還能對控制液體當中的顆粒濃度進行有效控制。 但是為了維持內部的物質平衡,必然產生一些廢水的排放,即脫硫廢水,其中含有懸浮物、過飽和的硫酸鹽、亞硫酸鹽及重金屬等污染物,其中很多的物質都是國家在環保標準中重要提出要處理的污染物,脫硫廢水對環境造成了嚴重的影響,由此可見對于燃煤電廠的脫硫廢水零排放十分必要。 

1.2 脫硫廢水主要特性 

第一,水源質量不穩定。脫硫廢水水質受到石灰石純 度、煤種類以及脫硫氧化風量等因素的影響,所以即使在同一脫硫裝置中不同的時間段內水質也存在很大的差異; 第二,含鹽量比較高。在脫硫廢水中,通常含鹽量控制在 10000~40000 mg/L 之間;第三,懸浮物質含量比較高。在脫硫廢水中,懸浮物的濃度質量受到燃煤種類的變化和脫硫運行工作狀況的影響,通常在 6000~10000mg/L 之間,并且絕大部分的電廠脫硫廢水能夠在 2~3 小時之內自然的澄清,還有一少部分的廢水在很長一段時間內很難自然澄清。 

2 燃煤電廠脫硫廢水環保技術 

2.1 去重金屬 

電廠廢水當中不僅含有硫化物,同時也有較大含量的重金屬,重金屬也就因此成為了廢水處理工作的重點。現在的技術手段當中,堿性藥劑的應用非常廣泛,這些堿性藥劑可以和廢水中的重金屬融合起來,這樣一來,其就會形成沉淀, 從而脫離廢水。同時也由于使用了堿性藥劑,在處理重金屬元素時,也會大大提高其酸堿度,很多氫氧化物也因此可以 排除。 

2.2 去除氟原子 

氟原子的去除首先需要將廢水排放到廢水池當中,加入適量的石灰,之后在混合池進行反應,最后加入堿性藥劑, 在充分混合一段時間之后,其中的氟原子即可去除。 

2.3 處理絮凝物 

工業廢水的處理具有一定的綜合性,需要采用的處理技術類型較多。正常來說,在廢水中的重金屬元素和氟原子被去除之后,還要繼續進行絮凝處理,加入絮凝藥物的目的在 于讓先前沉降的重金屬物質形成更大體積的沉淀顆粒,并且可以在處理池底部完全混合,這樣就可以為去除污染物帶來更好的條件。 

3 燃煤電廠脫硫廢水的處理工藝 

3.1 多效蒸發和結晶的工藝 

一般,燃煤電廠處理脫硫廢水都會采用多效蒸發和結晶的工藝。其中蒸發的系統分為四個部分即預熱部分、熱能回 收部分、結晶部分、附屬系統。一般都是將廢水排入到統一 的器皿中,隨后放入熱交換的水箱中,排放退熱的氣體,保證水的零污染排放。在燃煤電廠中,石灰碳酸鈉軟化 +MED 蒸發濃縮 + 結晶工藝是一種經常見到的工藝,就是在進行預處理過程中徹底的清除硬度離子,之后再通過澄清和過濾的方式進行處理,還要采用多效蒸發儀器對廢水進行濃縮,最后進入結晶器中制作結晶鹽。該工藝是把硬度和重金屬離子 聯合在一起進行清除,蒸發結晶裝置不會產生污垢。除此之外, 由于脫硫廢水的硬度比較高,堿度非常低,因此通常情況下 對廢水進行軟化處理時會選擇石灰和碳酸鈉兩種相結合的方 式,這樣經過軟化之后的水資源過濾之后 進入到多效蒸發系統,廢水經過蒸發處理 之后水質能夠達到回用標準。 

3.2 機械蒸汽再壓縮處理工藝 

目前,雖然臥式噴淋水平管膜蒸器得到了廣泛應用,但是在脫硫廢水處理的時候不適應,主要是因為其需要使用阻力比較大的噴頭,如果水流速度沒有得到有效控制在水平管道上非常容易結垢。目前,廢水排放技術先進的公司都是采用立式降膜蒸發器,立式降膜蒸發 器與臥式蒸發器相較,前者的發展已經比較成熟,在使用過程中要優于臥式蒸發器,該技術包括蒸發系統和結晶系統, 是當前比較有效的一種處理脫硫廢水的方法。這一技術的工作原理是指在對鈣和鎂離子進行軟化和去除的同時,添加適量防止污水結垢的阻垢劑,之后采用脫氣儀器將空氣和溶解 的 CO2 去除,并且在蒸發器中將廢水蒸發掉,該技術沒有統一的標準,技術的應用主要靠經驗的積累。 

3.3 新型廢水噴霧蒸發處理 

煙道蒸發是一種比較新型的廢水噴霧蒸發處理技術,主要是把脫硫廢水中的泵輸送到灰塵清除儀器前的煙道,然后再通過利用壓縮空氣在煙道內部霧化煙道,再將霧化之后的廢水快速的蒸發掉;做好此工作之后廢水中的固體物,包括重金屬、雜質以及各種類型的金屬鹽等,將其與灰塵一起進 入到電灰塵處理器中,并且被電極捕捉;最后隨著灰塵一起向外部排出去,如圖 1 是新型廢水噴霧蒸發處理工藝示意圖。 

 

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4 燃煤電廠脫硫廢水零排放應用實踐分析 

某燃煤電廠在脫硫的過程中采取石灰石與石膏法相結 合的脫硫工藝處理煙氣中的 SO2 氣體,工藝步驟為:首先 在設備中將石灰石加工變成粉末,粉末對水進行吸收,將其 制作成為石灰石漿液,可以將其作為脫硫劑進行備用;同時 在泵的作用下將脫硫劑注入到塔的頂部,底部在引風機的作 用下進入到鍋爐煙道氣,在氣液逆向流動的過程中脫硫劑吸 收煙道氣中存在的 SO2,并且在吸收 SO2前,要想更好的使 煙道氣和漿液充分接觸,應該促使添加的空氣噴嘴不斷的朝 著吸收塔內部注入空氣,之后將溶解在水中的 SO2 氧化,由 HSO3- 氧化成 H+ 和 SO4-;在酸性的作用下漿液會溶解生成 鈣離子,Ca2+ 與 SO4- 接觸就會生產 CaSO4 沉淀,之后將生 產的物質作為建筑材料。其次將漿液接觸過的煙氣經過吸收 塔之后水蒸氣就達到了飽和狀態,隨后將下游煙氣系統進行 加熱,這樣溫度就會在升高之后排空,也能確保煙道氣中的硫出現脫除和利用。表 1 所示是這一燃煤廠在進行廢水處理 之后水質的檢測情況。 

根據表 1 的數據顯示,對廢水進行處理之后廢水的質量 有了非常顯著的改善。 

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(1)這一燃煤電廠使用的煤炭絕大多數都是低硫燃煤, 在沒有對廢水進行處理之前 pH 值在 6。5~7。4 之間,并且廢水 呈現弱酸性,不可以直接將廢水排放出去;廢水在經過處理 之后廢水呈現中性。 

(2)從實踐分析中可以看出,采用物理化學方法對廢 水進行處理能夠很好的清除廢水中存在的污染物質,并且通 過處理之后廢水基本上可以對電廠用水的水質要求進行滿 足,也可確保其得到重復利用,從而既促使用水量得到節省, 也提升了經濟效益。 

5 結語 

綜上所述,目前在我國電力生產方式上,雖然風電、水電、核電等得到大力發展,但火力發電仍然會是主要的發電工藝, 但是火力發電所產生的廢氣廢水污染也會在一定程度上限制 電力行業的發展。這就需要我們對這個問題給予足夠的重視, 努力實現脫硫廢水零排放,這樣就需要對處理工藝進行更深 入的研究。

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