中國燃煤電廠的實際運行中,廢水的脫硫處理是一個非常重要的環(huán)節(jié)。早些年國家對燃煤電廠的廢水的脫硫處理的要求比較少,因此該工作也較為粗放化,但是經過實踐證明,不進行零排放要求的污水處理,對環(huán)境造成的污染是非常嚴重的,因此廢水的脫硫處理的重要性就凸顯出來。根據(jù)2017年中國環(huán)保部公布的《火電廠污染防治技術政策》規(guī)定,火電廠的水污染防治工作需要滿足“一水多用”的原則,并且實現(xiàn)廢水的循環(huán)利用。文章以燃煤電廠的脫硫廢水零排放處理技術為例進行探討研究。
一、脫硫廢水零排放處理技術內涵和產生原因
在一些煤質不高的煤炭燃燒過程中,會產生大量的SO2,其通過廢水和廢氣的方式排到大氣和自然界會造成SO2污染,從而產生嚴重的酸雨問題,脫硫廢水零排放處理的技術就是為了避免這種嚴重的環(huán)境污染問題,對燃煤后產生的廢水進行無污染處理,保證排放的廢水符合國家標準的一種技術。從可持續(xù)發(fā)展的政策角度來看,中國水資源儲量匱乏,若不在工業(yè)廢水處理方面把關,勢必會影響到居民的飲水安全,因此脫硫廢水零排放處理技術的應用和落實是大勢所趨。
二、脫硫廢水零排放處理技術的技術原理
2.1 脫硫廢水特征分析
對5個燃煤電廠的脫硫廢水水質進行檢驗分析(見表1),通過對鈣離子、鎂離子、含鹽量等指標檢測發(fā)現(xiàn)不同電廠的脫硫廢水水質之間差別較為明顯。但是一般來說,廢水中的Cl含量都非常高,鹽分很高,導致下游的管道設施很容易被腐蝕。此外,SO42-,Mg2+的含量也非常高,其為造成酸雨的原因。除了這些含量超標嚴重的測試項目以外,脫硫廢水的特點還有以下4點:(1)水中含有中國限制排放的一類污染物,如Pb,Hg等元素。(2)氨氮超標,其很容易造成水質富營養(yǎng)化。(3)水質中含有大量的懸浮物,如SiCO2,Al(OH)2等。(4)SO42-的質量濃度最高可以達到49524mg/L,水體需要進行嚴格的污水排放處理。
2.2 脫硫廢水零排放處理原理
根據(jù)中國有關部門發(fā)布的《污水綜合排放標準》,脫硫廢水內的污染物濃度需要在國家允許的最高排放濃度標準之內,才可排放或者回收利用。零排放的標準并不是不排放廢水,而是將廢水中的有害物質通過物理或者化學的方法處理后,再排放到自然環(huán)境中。以二類污染物的排放標準為例,脫硫廢水需要達到以下標準,如表2所示。
2.2.1 物理法
通過物理作用,將廢水中的懸濁物進行過濾、沉淀,避免造成下游管道的堵塞。其主要用于固體污染物的處理,物理操作法為沉淀法、氣浮法等。
2.2.2 化學法
將廢水中的有害污染物質,通過各種化學反應,將其中的有害物質通過化學反應的方式產生膠體、溶解物等,并最終達到分離的目的?;瘜W法可以用于溶解于水中的有害物質、懸濁有害物質的分離。此外化學管道的無機垢類物質的處理也可以采用此方法。
三、脫硫廢水零排放處理工藝
脫硫廢水零排放處理標準需要水中的各項物質指標均達到國家標準,方可排放到自然環(huán)境或者回收利用。并且每個燃煤電廠使用的燃煤品質、技術工藝的不同,廢水中的指標含量都是不同的,所以脫硫廢水零排放主要的處理工藝也不同,主要有混凝沉淀、廢水回用、煙道處理等。文章以濕法脫硫工藝為參考進行分析研究。
3.1 廢水預處理的基本作用與具體方法
該步驟的處理原則是將水中的懸浮物、不溶物進行處理,去除雜質是廢水處理的最基礎流程。為緩解后續(xù)流程的工作壓力,一般還會加入調節(jié)pH的處理操作。
(1)化學沉淀法。
加入CaCO3-,Na2CO3,NaOH-,Na2CO3等進行水質的部分軟化或完全軟化,如果廢水水質中的Ca2+質量濃度低于800mg/L時,可以采用單一的Na2CO3軟化。
(2)電絮凝集法。
利用電混凝原理和電解原理處理廢水。
3.2 廢水濃縮減量的基本作用與具體方法
廢水濃縮減量流程是為了進行高倍率濃縮,減少廢水處理的能耗,即將廢水中的水分子提取出來。
(1)熱法。
該方式通過熱量交換的原理實現(xiàn)水的形態(tài)變化,將水分子從液態(tài)轉化為氣態(tài),并將水蒸氣和廢水溶液分別處理。
(2)膜法。
膜材料具有選擇透過性,廢水通過高分子膜材料后,實現(xiàn)水和污染物質的分離。但是不同的高分子膜具有不同的選擇透過性,并且運行的成熟性不如前者,因此在工業(yè)領域中使用較少。
3.3 廢水尾水固化的基本作用與具體方法
通過前兩個環(huán)節(jié)廢水濃縮液提取完成,其中的有害物質濃度高,需要重點處理。廢水尾水固化流程和預處理流程原理相同,通過化學法或者物理法將水中的有害物質凝結、過濾處理。
(1)蒸發(fā)結晶法。
通過蒸發(fā)、固化、結晶的流程將廢水中的有害物質進行結晶處理,常見的處理技術為熱力蒸汽再壓縮(ThermalSteamRecompression,TVC)、多效蒸發(fā)(MultiEffectEvaporation,MED)等。
(2)煙氣干燥法。
在反應容器中利用水分和有害物質的蒸汽壓不同,熱量在不同的物質間進行位移,將兩者進行分離。電廠采用的主要是強制對流法,就是在固體表面和氣體之間產生熱交換。( >
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