隨著先進技術的引進,脫硫廢水零排放技術應用而生,不僅能夠降低脫硫廢水零排放成本,而且還能為接下來的技術分析奠定良好基礎。深入探究該技術工程應用性,有利于減輕環(huán)境污染,擴大技術推廣范圍,同時,還能大大提高工程效率。
本文首先簡要介紹脫硫廢水特征及處理現(xiàn)狀,然后針對脫硫廢水零排放技術具體分析,最后重點探究脫硫廢水零排放技術工程應用,以便為工程管理者提供切實可行的參考。
隨著電廠任務量的不斷增多,脫硫廢水零排放技術關注度相應提高,結(jié)合具體情況探索這一技術應用途徑,能夠合理控制污染問題,確保電廠順利、安全運行。同時,與時俱進的創(chuàng)新脫硫廢水零排放技術,盡可能提高該技術的工程應用價值,最終能夠取得良好的工程應用效果。
本文針對“脫硫廢水零排放技術的工程應用性探討”這一論題深入分析,具有一定現(xiàn)實意義,具體探究如下。
1 脫硫廢水特征及處理現(xiàn)狀
廢水來源不盡相同,基于此,廢水類型多樣,常見廢水類型主要有脫硫廢水、生活污水、再生廢水、循環(huán)水排污水。其中,脫硫廢水產(chǎn)生原理為:石灰石——石膏濕法煙氣脫硫系統(tǒng)啟動的過程中,為合理控制雜質(zhì)量,確保系統(tǒng)穩(wěn)定、持續(xù)運行,務必添加適量的吸附劑,待雜質(zhì)濃度符合要求的標準后,系統(tǒng)會排出一定廢水,這部分廢水即本文介紹的脫硫廢水。
脫硫廢水具體特點總結(jié)為:PH值在4.6~6.4之間,呈酸性;硬度值較大,結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性較差;鹽濃度較高,并且范圍廣泛;懸浮物為22~61g/L;氯離子量較多,并且回收阻力較大,極易發(fā)生化學反應,導致接觸物完整性被破壞;成分多樣,水質(zhì)動態(tài)變化。
從中能夠看出,脫硫廢水處理難度較大,這在一定程度上會為零排放增加壓力,導致工程運行效率大大降低。
現(xiàn)如今,脫硫廢水零排放效果不盡人意,這與應用的處理方式有直接聯(lián)系,以往脫硫廢水處理方法有四種,第一種即灰渣閉式循環(huán)系統(tǒng),第二種為灰場處置,第三種為三聯(lián)箱法,第四種為煤場噴灑法,但傳統(tǒng)方法應用期間存在不足,導致工程設備遭受腐蝕,進而影響工程安全性,同時,還會增加鹽含量,降低鹽回收效率。
總結(jié)可知,當前脫硫廢水零排放工作任重而道遠,要想實現(xiàn)零排放目標,應細分脫硫廢水性質(zhì),有依據(jù)的對其處理,最終能夠取得脫硫廢水處理的最佳效果。下文具體分析脫硫廢水零排放技術,這能為工程應用技術探究起到鋪墊作用。
2 脫硫廢水零排放技術分析
脫硫廢水零排放技術具體指的是預處理技術、蒸發(fā)固化技術、膜濃縮減量技術、煙道噴霧處理技術,以及其他處理方法,各類型技術應用原理以及效果分析如下。
2.1預處理技術
總結(jié)脫硫廢水特點可知,水質(zhì)成分復雜,并且回收處理難度較高,基于此,應選用適合的預處理技術,以便為接下來的工序運行起到鋪墊作用。
預處理技術具有多樣性,其中,應用頻率最高的當屬軟化預處理技術,具體指的是二級沉淀軟化法,沉淀方式有兩種,分別為化學沉淀和混凝沉淀,化學沉淀即適量添加藥劑,如碳酸鈉、石灰乳,借此減少無機垢,但化學沉淀法穩(wěn)定性較差,至今尚未發(fā)現(xiàn)成功工程案例。
混凝沉淀即添加適量混凝劑,待絮凝體形成、沉淀、分離操作后去除雜質(zhì),這種方法雖然能夠去除大體積懸浮物,但仍停留小體積懸浮物,并且處理穩(wěn)定性得不到保證,受水質(zhì)波動影響較大。
最后針對廢水過濾處理,以此減輕廢水渾濁度,最為常用的過濾技術主要有介質(zhì)微濾、介質(zhì)過濾、介質(zhì)納濾、介質(zhì)超濾等,內(nèi)壓錯流式管式微濾自動化效果顯著,并且運行穩(wěn)定性較強,在高固體廢水中利用率較高,對比于其他過濾技術,內(nèi)壓錯流式管式微濾技術應用優(yōu)勢較明顯。應用納濾技術能夠高效回收廢水資源,并且支持藥劑制備。
預處理技術應用期間,還可以根據(jù)工程應用要求實施組合工藝。
通過混凝、澄清、過濾這一系統(tǒng)細化處理,并有依據(jù)的選擇預處理措施,適時選用氫氧化鈉-碳酸鈉法和石灰-碳酸鈉法,針對不同價態(tài)鹽回收,實現(xiàn)單價多價離子順利分離。
2.2蒸發(fā)固化技術
蒸發(fā)技術處理脫硫廢水,主要以蒸發(fā)結(jié)晶法,以及煙道氣蒸發(fā)法為主,前者應用原理為:廢水蒸發(fā)處理后,提煉可用水資源,在這一過程中,蒸發(fā)處理裝置主要有結(jié)晶器,通過蒸發(fā)濃縮、噴霧干燥等操作提高廢水利用率,這為機械蒸汽壓縮工藝應用起到奠基作用。
這種蒸發(fā)技術應用期間會消耗大量電能,并且需要為相關設備及裝置準備足夠空間,同時,設備維修養(yǎng)護操作需要投入大量資金,廢水水質(zhì)控制難度相對較大。蒸發(fā)結(jié)晶法使用過后產(chǎn)生的固化物仍需二次處理,意味著整體操作環(huán)節(jié)較繁瑣。
后者應用原理為:運輸脫硫廢水于除塵煙道,借助高溫煙氣對其蒸發(fā)處理,最終統(tǒng)一收集飛灰、不溶物質(zhì)。該技術具有低成本優(yōu)勢,但使用期間存在運行失穩(wěn)、霧化效果不盡人意等現(xiàn)實問題,基于此,相關研究單位申請專利技術,在脫硫廢水零排放方面深入探究。
2.3膜濃縮減量技術
膜濃縮減量技術應用的過程中,主要憑借正滲透工藝、反滲透工藝完成廢水零排放目的。其中,正滲透工藝根據(jù)滲透壓差實現(xiàn)水分引導,待水分引至汲取液后,針對溶質(zhì)截留處理,同時,完成水分汲取、分離操作,在這一過程中,需要其他工藝提供輔助支持,最終獲取雜質(zhì)較少水資源。
需要注意的是,汲取液能夠重復使用,該工藝運行期間,無需高壓泵設備,意味著點能耗費較少。由于工藝運行時間較長,進而運行成本隨著時間的增加而提高,還會增加氨泄漏幾率,導致系統(tǒng)運維阻力重重。
反滲透工藝應用經(jīng)驗較豐富,應用這一工藝于鹽濃度較高的廢水,應適當提升膜截留性能,同時,積累工藝應用經(jīng)驗。如果工程運行期間產(chǎn)生廢水量較多,那么應及時應用膜濃縮減量技術控制廢水量,并啟動廢水處理終端,確保零排放目標及時實現(xiàn),必要時配合正滲透工藝和反滲透工藝。
除此之外,熱濃縮技術以多效蒸發(fā)和機械蒸汽再壓縮的形式完成廢水濃縮處理目的,其中,多效蒸發(fā)通過熱源沿用、熱能多次利用的方式對廢水蒸發(fā)濃縮處理,待固液分離后,再次對液體循環(huán)處理。
機械蒸汽再壓縮技術借助壓縮機、蒸發(fā)器實現(xiàn)蒸汽二次處理,在這一過程中,蒸汽熱量大范圍散發(fā),處理后的蒸汽再次接受壓縮設備處理,如此反復,最終獲得的蒸汽能夠循環(huán)利用。
機械蒸汽再壓縮技術具有成本低、空間小、效率高等優(yōu)點,但這一技術應用期間受物料沸點影響較大,必要時刻聯(lián)合應用該技術與多效蒸發(fā)技術,能夠?qū)崿F(xiàn)零排放要求。
2.4煙道噴霧處理技術
煙道噴霧蒸發(fā)處理流程如圖1所示,這種處理技術與煙道氣蒸發(fā)法存在一定差異,具體處理流程為:液態(tài)廢水流向高壓泵、雙流體霧化器,之后接受煙氣加熱操作,直到水分蒸發(fā),最終生成固體顆粒。
其中,水分進入脫硫吸收塔。該技術對顆粒物直徑有嚴格要求,即參照霧化噴霧噴嘴尺寸要求對顆粒直徑限制,最終達到零排放效果。
圖1 煙道噴霧蒸發(fā)處理流程
煙道噴霧處理技術原理為:單位時間內(nèi),廢水量與煙氣量、煙氣管道行進長度、內(nèi)部溫度有直接聯(lián)系,由于機組運行狀態(tài)各異,進而廢水量不盡相同,要想在短時間內(nèi)提高廢水量蒸發(fā)效率,同時,降低管道腐蝕幾率,使用CFD軟件針對廢水運動進行數(shù)值模擬,促使煙氣持續(xù)流動,并且能夠避免出現(xiàn)管道腐蝕現(xiàn)象,能夠全面保證除塵器完整性。
煙道噴霧處理技術應用后,實現(xiàn)煙氣濕度增加、溫度降低的效果。煙道噴霧技術應用時,務必達到技術實施條件,進而能夠從整體上提高零排放效率,優(yōu)化技術應用效果。
對于煙氣量,煙氣量大小與噴水量大小有直接影響,對此,應根據(jù)工程符合情況合理控制煙氣量;對于水量,應根據(jù)工程灰渣利用進程,有計劃的匹配脫硫廢水水量;對于煙溫,在適當位置安裝霧化噴嘴裝置,通過數(shù)學模擬計算的方式測量煙道溫度。
煙道噴霧處理技術適當改進,能夠擴大技術應用范圍,并且還能在脫硫廢水零排放方面充分發(fā)揮技術優(yōu)勢。
首先,轉(zhuǎn)移蒸發(fā)段于空預器前段,一般來講,280MW機組空預器前段煙氣溫度在375攝氏度左右,煙氣量大約為410萬m3/h,這一條件下,脫硫廢水被汽化處理,如此操作,能夠取得良好的蒸發(fā)效果。
然后,使用旁路煙道噴霧蒸發(fā)處理技術,該技術巧妙應用,能夠提高煙氣回收利用率,同時,還能降低煙道溫度。這一技術針對性處理脫硫廢水,在此期間,適當延長旁路煙道長度,確保廢水高效蒸發(fā),待廢水蒸發(fā)后,移動煙道至除塵器前方。
最后,堅持協(xié)同處理原則,脫硫廢水處理的過程中,應全面考慮煙氣、固體廢物,同時,兼顧設備維護、運行成本等問題,盡可能減少環(huán)境隱患,綜合評價周圍環(huán)境。
2.5脫硫廢水其他處理方法
脫硫廢水處理技術處理上述介紹的幾種外,還可以通過中和處理、重金屬處理來實現(xiàn)廢水零排放目的。其中,中和處理即根據(jù)相關規(guī)定,以及工程實際情況,將工程廢水放入混合池,之后添加化學試劑,目的是為了調(diào)整pH值,待發(fā)生中和反應后,高效去除離子物質(zhì)。
重金屬分離處理即針對產(chǎn)生的氫氧化物分離,通過添加硫化物,待生成難容于水的硫化物后,實現(xiàn)重金屬離子處理目的。
隨著新技術以及新方法的不斷出現(xiàn),這為脫硫廢水零排放技術升級提供了機遇,厭氧-缺氧工藝用于脫硫廢水處理,能夠高效去除硫酸鹽,并將其轉(zhuǎn)化為單質(zhì)硫,與此同時,應用MD-SANI工藝進行互利共處理,能夠大大提高廢水利用率,能為脫硫廢水高效利用提供思路。
3?脫硫廢水零排放技術工程應用
3.1焦作萬方鋁業(yè)熱電廠
該熱電廠使用新型余熱脫硫廢水零排放系統(tǒng),所應用的工藝主要有軟化預處理、雙膜法、蒸發(fā)結(jié)晶法,同時,配合應用電絮凝反應器耦合雙堿法,廢水預處理后,對其軟化處理。為保證處理后的水資源能夠發(fā)揮淡水價值,借助雙膜法提高淡水利用率,并適當減少廢水量,最終零排放效果能夠達到預期要求,并且電能資源高效節(jié)約。
3.2佛山三水電廠
電廠處理脫硫廢水時,零排放處理方法為預處理方法結(jié)合蒸發(fā)法,其中,優(yōu)選臥管噴淋MVC設備充當結(jié)晶主體,這在一定程度上能夠節(jié)約電能。與此同時,應用固廢干燥系統(tǒng),為確保水循環(huán)供應,將生成的蒸餾水作為主要補給水源。
廣東省佛山市某電廠的2×650MW機組脫硫廢水零排放處理采用了“兩級臥式MVR蒸發(fā)器+兩效臥式MED+結(jié)晶+鹽干燥系統(tǒng)”,處理量為21m3/h;為避免濃鹽水腐蝕設備,MVR和MED需使用特殊不銹鋼或鈦材料,投資成本相對較高,蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)投資4650萬元,其中不包括土建費用和安裝費用。
3.3廣東河源電廠
該電廠針對脫硫廢水處理時,所應用的工藝為混合工藝,即預處理結(jié)合四效多級蒸發(fā),以及結(jié)晶工藝,其中,預處理工藝針對廢水絮凝、中和,借此減少懸浮物,大大提高PH值,以便為接下來廢水處理工作做好鋪墊,最終脫硫廢水處理量大約21m3/h。
廣東河源某電廠2×550MW機組零排放系統(tǒng),采用四效強制循環(huán)蒸發(fā)器和結(jié)晶系統(tǒng),系統(tǒng)處理量為21m3/h,其中脫硫廢水19m3/h,處理系統(tǒng)投資高達9700萬元,其中蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)投資為7050萬元。
河源電廠處理脫硫廢水零排放的過程中,會不同程度的忽視水平平衡問題,導致排污水量控制范圍超出既定標準,河源電廠處理這一問題時,首先進行高濃縮倍率模擬試驗,選用適合藥劑,針對循環(huán)水水質(zhì)指標合理控制。
河源電廠控制藥品濁度為18NTU,同時,控制10以內(nèi)濃縮倍率工況,河源電廠循環(huán)冷卻水處理系統(tǒng)如圖2所示。
圖2 河源電廠循環(huán)冷卻水處理系統(tǒng)
河源電廠開發(fā)的廢水零排放系統(tǒng)自投運以來實現(xiàn)了穩(wěn)定運行,年節(jié)約用水310×104t;年處理并復用廢水105×104t,產(chǎn)生污泥6500t,結(jié)晶鹽650t左右。綜合利用污泥與結(jié)晶鹽,換言之,河源電廠內(nèi)部物質(zhì)能量循環(huán)利用,不僅能夠避免能量浪費,而且還能提高能量利用率,這與循環(huán)經(jīng)濟理念相契合。
河源電廠在脫硫廢水零排放方面發(fā)揮了榜樣示范作用,值得同類工程借鑒,因此,環(huán)境行業(yè)、資源行業(yè)應主動向河源電廠學習,并建立穩(wěn)定、良好的合作關系。
3.4華能長興電廠
華能長興電廠脫硫廢水設計水量為9m3/h,經(jīng)過二級沉淀軟化預處理后出水鹽度控制在2.5%~3.0%之間,根據(jù)SWRO進水要求,待預處理后合理調(diào)整PH值,與此同時,增加超濾裝置。
需要注意的是,SWRO濃縮系統(tǒng)回收率控制在65%左右,最終產(chǎn)生的65%淡水資源高效回收,并將其置于脫硫系統(tǒng),余下35%濃水輸送至旁路煙道蒸發(fā)結(jié)晶器,對其蒸發(fā)固化,隨后結(jié)晶鹽隨粉煤灰進行資源化利用,華能長興電廠最終實現(xiàn)脫硫廢水零排放。
華能長興電廠實施的工藝路線,能夠提高脫硫廢水軟化效率,與此同時,還能減少水資源消耗量,全面保證電廠系統(tǒng)穩(wěn)定性和安全性,此項技術推廣價值較高。
此外,華能長興電廠應用新型膜處理工藝,即“三聯(lián)箱+反滲透+正滲透+樹脂軟化+蒸發(fā)結(jié)晶”工藝,該工藝應用后,處理系統(tǒng)實現(xiàn)穩(wěn)定運行目的,同時,針對性處理各工況廢水,確保各工況廢水零排放,并且工業(yè)雜鹽標準能夠達到規(guī)定值。
3.5山東某電廠
監(jiān)測山東某電廠3×650MW機組中四機組靜電除塵器前煙道霧化噴嘴設備,煙氣溫度達到130攝氏度時,煙氣量大約250Nm3/h,鍋爐處理廢水量大約3.1t/h,煙氣溫度降幅大約4攝氏度。山東該電廠應用煙道噴霧技術的過程中,合理控制技術實施條件,能夠大大提高除塵效率。
4結(jié)束語
目前經(jīng)濟發(fā)展步伐逐漸加快,我國現(xiàn)代化建設要求不斷提高,為合理控制資源,全面保護生態(tài)環(huán)境,務必推廣脫硫廢水零排放處理工藝,這對居民生活質(zhì)量、社會經(jīng)濟效益有直接影響。參照脫硫廢水零排放處理工藝成功使用的工程案例,與時俱進的改進廢水零排放處理工藝,這對工程事業(yè)持續(xù)發(fā)展有推動作用,同時,還能提高資源利用率,大范圍推廣脫硫廢水零排放工藝。