课程论文：火电厂脱硫废水后处理技术探讨

研究生课程论文(2010-2011学年第2学期)火电厂石灰石-石膏湿法脱硫废水再处理方法探讨研究生：李汇才提交日期：年月日研究生签名：学号201020207626学院环境科学与工程课程编号Z0130017课程名称环境科学与工程进展学位类别工程硕士任课教师叶代启等教师评语：成绩评定：分任课教师签名：年月日说明1、课程论文要有题目、作者姓名、摘要、关键词、正文及参考文献。摘要500字以下，博士生课程论文要求有英文摘要；关键词3～5个；参考文献不少于10篇，并应有一定的外文文献。2、论文要求自己动手撰写，如发现论文是从网上下载的，或者是抄袭剽窃别人文章的，按作弊处理，本门课程考核成绩计0分。3、课程论文用A4纸双面打印。字体全部用宋体简体，题目要求用小二号字加粗，标题行要求用小四号字加粗，正文内容要求用小四号字；经学院同意，课程论文可以用英文撰写，字体全部用TimesNewRoman，题目要求用18号字加粗；标题行要求用14号字加粗，正文内容要求用12号字；行距为2倍行距（方便教师批注）；页边距左为3cm、右为2cm、上为2.5cm、下为2.5cm；其它格式请参照学位论文要求。4、学位类别按博士、硕士、工程硕士、MBA、MPA等填写。5、论文题目、篇幅、内容等由任课教师提出具体要求。1火电厂石灰石-石膏湿法脱硫废水再处理方法探讨李汇才摘要：本文指出了常见脱硫废水处理工艺处理过后的脱硫废水存在氯离子过高的问题，论述了对脱硫废水再处理的必要性，对比探讨了当前采用的几种再处理方法。关键词：脱硫废水；再处理。0引言燃煤电厂采用石灰石-石膏湿法工艺进行烟气脱硫过程中产生了脱硫废水，常见的脱硫废水处理工艺除去了废水中绝大部分的氟化物、悬浮物、硫酸根离子、重金属等污染物，氯离子浓度仍然很高，影响脱硫废水经处理后再利用和排放。因此需要对已处理的脱硫废水进行再处理，提高废水的利用率，实现脱硫废水的零排放。1脱硫废水的来源石灰石—石膏湿法脱硫工艺，是用石灰石浆液与烟气中的二氧化硫进行中发生化学反应，达到脱硫的目的，是目前应用最广的一种火电厂脱硫工艺。为了维持脱硫设施中的物料平衡，需要定期从脱硫设施中排除一定量的废水。脱硫废水含有的杂质主要为固体悬浮物、过饱和亚硫酸盐、硫酸盐氯化物以及微量重金属，其中很多物质为国家环保标准中要求严格控制的第一类污染物。这些杂质主要来自烟气和脱硫剂：烟气的杂质来源于煤的燃烧；脱硫剂的杂质来2源于石灰石的溶解。这些杂质进入脱硫装置吸收塔，溶解于吸收浆液中，并且在吸收浆液循环系统中不断浓缩，最终脱硫废水中的杂质含量很高。所以，必须对脱硫废水进行处理。2脱硫废水常规处理常规脱硫废水的处理流程一般包括中和、沉淀、絮凝、澄清等工艺。处理时，先进行碱化处理，加入Ca（OH）2或者NaOH，将废水的pH值调至9.0至9.5之间，使部分重金属以氢氧化物的形式完全沉淀出来；再加入有机硫化物（一般是TMT15），使镉、汞等重金属结合成难溶于水的硫化物；然后加入絮凝剂（一般是FeClSO4）和絮凝助剂（一般是聚合电解质），使大部分的悬浮物沉淀，并吸附重金属氢氧化物和CaSO4沉淀；最后澄清，将沉淀物和水分离，得到处理过的脱硫废水和污泥[1]。处理工艺流程见图1。图1脱硫废水常规处理工艺流程经过常规工艺处理过后，脱硫废水中绝大部分的悬浮物、氟化物、硫酸根、重金属等污染物得到有效去除，CODCr浓度也明显下降，这些指标均能满足《综中和箱沉降箱絮凝箱出水箱脱硫废水有机硫化物助凝剂絮凝剂HClCa（OH）2澄清器污泥循环系统污泥压缩系统溢流坑3合污水排放标准》（GB8978-1996）的一级排放标准。氯离子浓度也有大幅下降，但浓度仍然很高。脱硫废水处理前后的水质数据如表1所示[1]。表1脱硫废水主要污染物处理前后对比数据项目处理前(mg/L)处理后(mg/L)去除率(%)标准(mg/L)pH5.0～6.07.36—6.0～9.0CODCr310.0148.652.1≤150悬浮物1200070.099.4≤70氟化物180.08.6995.2≤30CL-10545.24951.953.1—SO42-200001.099.9≤1.0Zn4.120.16196.1≤5.0Cd0.30.01993.7≤0.1Cr10.00.01099.9≤1.5Ni2.00.05997.1≤1.0Pb2.00.000299.9≤1.0Hg0.10.000599.5≤0.05As0.50.09199.9≤0.53脱硫废水再处理的必要性从上表可以看到，经过常规处理，除了氯离子和COD外，脱硫废水中的其它污染物的去除率都超过90%。而氯离子浓度仍高达5000mg/L，COD仍达148.6mg/L，悬浮物也达70mg/L。可见，常规处理之后，水质有了改善，但未彻底治污。《综合污水排放标准》（GB8978-1996）中，对于一般的排放单位，悬浮物的一级排放标准是70mg/L，化学需氧量（COD）的一级排放标准是100mg/L。经过常规处理的脱硫废水已经超出这个标准，不能只对对外排放。另一方面，水中的氯离子对金属具有很强的腐蚀性，而且氯离子浓度越高，对金属的腐蚀性就越强。用旋转挂片法得到20号碳钢试片在浓度为5000mg/L的氯离子溶液中的腐蚀速率为1.8542mm/s[2]。氯离子溶液的这个性质，制约了经常规处理后的脱硫废水的利用和排放。4因此很有必要对经过常规处理的脱硫废水进行再处理，或者需要寻求一种更加彻底的脱硫废水处理方法。4当前采用的脱硫废水再处理方法脱硫废水经过常规处理后不能直接排放的问题引起了行业内的注意，也出现了一些处理和利用常规处理后脱硫废水的方法。4.1烟气雾化蒸发法该方法将经过常规处理脱硫废水用泵送到除尘器前烟道，经压缩空气将脱硫废水在除尘器前烟道内雾化。由于除尘器前烟道中烟气温度较高（约140摄氏度），喷人烟道的雾化脱硫废水迅速在高温烟道中蒸发掉水分，废水中的杂质以固体物的形式和灰一起随烟气进除尘器，经过除尘器捕捉，随灰一起外排。工艺流程见图2。图2烟气雾化蒸发法处理脱硫废水该方法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。该方法需要新增设备不多，主要是水泵和空压机消耗电能，运行成本5也不高。该方法在日本有较多的应用案例，在美国也有个别案例，在国内的大唐集团也有应用案例[3]。应用该方法需要注意到几个问题：一是脱硫中的杂质对灰渣品质的影响；二是烟气湿度的增加；三是对除尘器的影响；四是烟气温度的降低。4.2利用于水力排渣系统经过常规处理的脱硫废水直接排人电厂水力排渣系统(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[4][5]。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。4.3蒸发结晶法该方法是将经过常规处理的脱硫废水通过高温蒸发，蒸发的过程可以采取各种不同的蒸发工艺，如加多效蒸馏、多级闪蒸、蒸汽压缩等。经过蒸发后，废水中大部分的水被分离，剩下废水浓缩液。浓浆液再进一步蒸发，得到含有结晶固形物的高浓缩液。高浓缩液通过干燥雾化或者离心分离，将晶体分离出6来。分离出来的晶体再想办法填埋或者回收利用[7]。该方法需要单独建立一套废水蒸干系统，整个处理过程需要耗费一定量的蒸汽和电能，对燃煤电厂的除尘和排渣工艺没有特别的要求。该方法目前在国内一些电厂得到应用[7]。该方法的建设和维护成本较高，增加的设备设施带来一定的设备维护量，还需要有一定的建设空间。此外，结晶分离出来的盐类固化物需要进一步处置，带来了固体废弃物的处理和利用问题。4.4膜分离法膜分离技术有微滤、超滤、反渗透、纳滤、电渗析、液膜、膜蒸馏等工艺，目前已经广泛应用在废水处理、精制水、海水淡化等领域。根据表1所示的水质，可以采用反渗透工艺对脱硫废水进行水处理。反渗透膜是一种精细的膜分离产品，能截留大于0.0001微米的物质，有效截留溶解盐份及分子量大于100的有机物。如果进水含有杂质较多，就容易造成反渗透膜堵塞，通过率过低，处理率下降，增加反渗透膜的冲洗维护次数，降低反渗透膜的使用寿命。因此可以在反渗透处理前，尽心超滤处理，改善反渗透处理的水质条件[7]—[9]。该方法也需要单独建立一套膜分离水处理系统，需要占用的一定的建设空间，建设成本较高。在处理工程中，主要是耗费少量电能，耗能很小。由于静态设备较多，主要是膜组件，维护量不大，但需要定期更换膜组件，存在一定的维护费用。该方法对发电厂的除尘、排渣工艺没有特殊要求，适用范围广。该方法处理分离出来的净水水质较好，重复利用范围广，基本可以全部被重复利用，但处理过程产生的浓水如何有效利用或无害处置是一个不好解决的问题。目前，尚未发现国内有应用该方法的燃煤电厂案例，不过该方法在发电厂水电联产和海水淡化得到研究和应用[8]—[11]。74.5其它方法送进灰场或者煤场，浇溉用。还在使用灰场的燃煤电厂已经很少，不能广泛应用；浇在煤上的氯离子，最终还是通过燃烧系统、脱硫系统再次进入脱硫废水中。排入附近的污水处理厂或者直接对外排放。燃煤电厂多数远离城区，周边很少配置有污水处理厂，电厂的污水处理站不具备处理高浓度氯离子的能力；直接对外排放会造成水体或土壤咸化。5结论从上述各种处理方法来看，烟气雾化蒸发法和利用于水力排渣系统的方法设备设施无增加或增加不多，几乎不占用额外的空间，维护量小，维护费用也小，但不适用与所有的燃煤电厂；蒸发结晶法和膜分离法的建设和维护成本较大，占用额外的建设空间，但适用广泛。行业内仍需继续对脱硫废水再处理进行研究和观察，寻求最优的脱硫废水再处理方案。参考文献[1]徐建刚.石灰石-石膏湿法烟气脱硫废水处理.电力可以与环保，2010,26（4）:33-34.[2]马欣.金属在含氯离子水介质中的腐蚀行为.石油化工腐蚀与防护，2005，22（5）：5-9.[3]高原，陈智胜.新型脱硫废水零排放的处理方案.华电技术，2008,30（4）：73-75.[4]张国鑫.脱硫废水引入渣溢水系统的处理效果分析.电力科技与环保，2010,26（1）：39-41.[5]陈彪，许超，赵琦，符岳全.烟气脱硫废水排人渣水处理系统的试验研究.浙江电力，2010（2）:33-36.[6]柳杨，刘德志.脱硫废水深度处理方法.电站系统工程，2007，23（5）：49-50.[7]徐国庆.火电厂脱硫废水零排放.科技资讯，2009，35（35）：71.8[8]李长海，张雅潇.海水淡化技术及其应用.电力科技与环保，2011,27（1）：48-51.[9]王福连.反渗透海水淡化优劣评述[J].山西建筑，2009,35（21）：176-178.[10]黄长江，姚飞奇.海水淡化主流技术及水电联产概述.余热锅炉，2010（4）：25-28.[11]刘勇，黄隆煜.海水淡化在沿海电厂的应用前景.广东电力，2009,22（9）：25-28.