燃煤發(fā)電脫硫廢水處理現(xiàn)狀

1.燃煤發(fā)電脫硫廢水處置及要求：國(guó)家對(duì)已建和新建的燃煤發(fā)電站要求廢水實(shí)行“零排放”。

 

2.對(duì)于硬度高的問(wèn)題，采用震動(dòng)膜的寬進(jìn)液通道和膜面大剪切力，可防止表面結(jié)晶，節(jié)省了投加藥劑去除硬度的單元，大幅減少蒸發(fā)廢水量，降低蒸發(fā)器的投資成本，提高了脫硫廢水“零排放”的經(jīng)濟(jì)可行性。

 

脫硫廢水處理流程

脫硫廢水是燃煤發(fā)電站最惡劣的廢水。該廢水從處理到循環(huán)回用，通常分為三段：

第一段絮凝沉淀、加藥除硬；

第二段過(guò)濾分離懸浮物；

第三段是蒸發(fā)固化，通常采用多效蒸發(fā)或MVR加結(jié)晶器。

 

 

 

圖1為脫硫廢水“零排放”主要工段示意。

 

蒸發(fā)固化階段

1、蒸發(fā)結(jié)晶對(duì)于硬度的要求

由于脫硫廢水pH一般為微酸性、懸浮物約30000mg/L、含微量重金屬、固含量約30000~40000mg/L。但是蒸發(fā)結(jié)晶對(duì)進(jìn)水硬度有嚴(yán)格要求，為保結(jié)晶順利，硬度越低越好，通常要求低于200mg/L。因此，會(huì)加入碳酸鈉把硬度沉淀，以溶解度高的Na+離子交換溶解度低的Ca2+離子，防止蒸發(fā)器結(jié)垢。

 

蒸發(fā)技術(shù)一般采用多效蒸發(fā)或機(jī)械式蒸汽再壓縮技術(shù)（MVR），對(duì)硬度指標(biāo)要求同樣高。

 

MVR是現(xiàn)時(shí)效率最高的蒸發(fā)技術(shù)，但投資和營(yíng)運(yùn)的費(fèi)用仍然較高。所以當(dāng)務(wù)之急是要在第三階段提高濃縮比，減少蒸發(fā)量。先來(lái)看下成本。

 

2、蒸發(fā)工段的投資和運(yùn)行成本

蒸發(fā)回收是整個(gè)零排放工藝要求的最終環(huán)節(jié)。為了節(jié)省成本業(yè)界一般采用MVR。具規(guī)模的MVR建造成本在60~70萬(wàn)元/（h˙t）-1。除此之外，運(yùn)行費(fèi)用也需要考慮。MVR使用蒸汽再壓縮技術(shù)，提高蒸汽使用率，極具效益的MVR進(jìn)液蒸發(fā)成本約60~80元/t。

 

3、目前膜濃縮存在的問(wèn)題

為降低蒸發(fā)量，有些廠家采用RO膜技術(shù)進(jìn)行濃縮。脫硫廢水硬度達(dá)到30000mg/L，會(huì)對(duì)膜進(jìn)口和膜表面產(chǎn)生嚴(yán)重堵塞。因此必需投加藥劑來(lái)除去硬度。去除脫硫廢水的硬度，藥劑費(fèi)用高達(dá)20~30元/t，還會(huì)產(chǎn)生大量的含重金屬污泥，增加處置費(fèi)用。

 

卷式RO膜不能再提高濃縮比主要有兩個(gè)原因：第一是卷式RO膜的進(jìn)入通道窄；第二是其膜面剪切力不足，而不是高滲透壓。膜進(jìn)口結(jié)垢堵塞狀況照片見(jiàn)圖2。

 

 

3.1通道結(jié)構(gòu) 

卷式RO膜組的進(jìn)口空隙僅約0.5mm。當(dāng)鈣、鎂鹽進(jìn)入RO膜，加上膠狀COD，很容易累積在進(jìn)口，產(chǎn)生堵塞。解決方法較簡(jiǎn)單——把膜與膜之間的空隙擴(kuò)大。市面上采用平板膜設(shè)計(jì)的一般都可解決通道結(jié)構(gòu)問(wèn)題。

 

3.2膜面結(jié)晶

膜面結(jié)晶是RO膜應(yīng)用的重要議題。結(jié)晶理論通常把結(jié)晶狀態(tài)分為粒狀結(jié)晶和膜面結(jié)晶。晶體是不溶解的粒狀固體。晶體隨水流方向壓到膜面上。粒狀晶體堆在膜面比較松散，或隨著水流沖到濃液出口，因此粒狀結(jié)晶不會(huì)對(duì)膜通量帶來(lái)太大影響。

 

圖3為粒狀結(jié)晶。

 

 

 

膜面結(jié)晶是鹽水在通過(guò)膜面時(shí)進(jìn)行脫鹽。水被壓過(guò)膜產(chǎn)生清液，膜面瞬時(shí)在高鹽濃度下結(jié)晶（見(jiàn)圖4）。

 

 

 

因高鹽分平均分布在膜面，晶體從膜面向外生長(zhǎng)，成為一層很堅(jiān)固的晶體，覆蓋在膜面，而且與膜面相結(jié)合。雖然含量相對(duì)較低，但幾乎無(wú)法在不破壞膜的前提下能清洗掉恢復(fù)通量。

 

震動(dòng)膜工作原理及特點(diǎn) 

震動(dòng)膜有兩個(gè)主要部分，膜組和使膜組產(chǎn)生往復(fù)運(yùn)動(dòng)的振動(dòng)機(jī)械。膜組里是圓形的平板膜，膜片可按需求選用不同精度的膜材。膜片與膜片間隙比較大，有3mm，進(jìn)口通道比較寬，不容易在進(jìn)口位置產(chǎn)生結(jié)垢。進(jìn)液受到壓力從進(jìn)口流到濃液口。在進(jìn)料泵壓力下，清液通過(guò)膜片，鹽分被截留。膜組剖面示意見(jiàn)圖5。

 
 

整個(gè)膜組坐在一組振動(dòng)機(jī)械上。膜面往復(fù)振動(dòng)，在膜面產(chǎn)生強(qiáng)大剪切力，鹽分難以停留在膜面，防止膜面產(chǎn)生表面結(jié)晶。在高鹽濃度下，結(jié)晶和未結(jié)晶的鹽分被推到濃液口外排。

 

這兩項(xiàng)設(shè)計(jì)使脫硫廢水可以在不除硬的前提下進(jìn)行濃縮。按現(xiàn)時(shí)的經(jīng)驗(yàn)，震動(dòng)膜濃液TDS可達(dá)90000μg/g，甚至出現(xiàn)物理性結(jié)晶。濃縮比可以達(dá)到60%~65%，即可減少蒸發(fā)量達(dá)60%~65%。產(chǎn)水氯離子量為1500~3000mg/L。

 

1、產(chǎn)水效果與濃縮比 

產(chǎn)水效果與選膜有關(guān)。選NF膜可把90%雙價(jià)鹽去除，單價(jià)鹽去除率較低，只有10%。選RO膜可把99%雙價(jià)鹽去除，95%單價(jià)鹽去除。在脫鹽率上，震動(dòng)膜與一般的卷式膜無(wú)太大區(qū)別，只是在高通量、高濃縮比和防結(jié)垢及污堵上，震動(dòng)膜比較有優(yōu)勢(shì)。

 

2、固廢量

污水處理混凝沉淀工藝需要大量采用化學(xué)品作為前處理除硬，一定要考慮固廢棄置成本。震動(dòng)膜采用高頻振動(dòng)提高膜面剪切力，對(duì)硬度沒(méi)有要求，不外加藥劑，減少固廢量。

 

3、能耗

能耗是整個(gè)提濃工序最關(guān)鍵的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。膜的濃縮成本比蒸發(fā)成本經(jīng)濟(jì)效益顯著，震動(dòng)膜是膜分離技術(shù)，不產(chǎn)生相變，進(jìn)水平均能耗約為4kW˙h/m3。
 

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