湿法脱硫废水零排放处理(lǐ)技术、设备故障及应对措施分(fēn)析

2022-10-10  来自: 山(shān)东环科(kē)环保科(kē)技有(yǒu)限公司 浏览次数:948
湿法脱硫



零排放技术









我國(guó)绝大多(duō)数電(diàn)厂采用(yòng)了石灰石湿法脱硫技术脱除烟气中的SO2,在运行过程中产生的脱硫废水因成分(fēn)复杂、污染物(wù)种类多(duō),成為(wèi)燃煤電(diàn)厂难处理(lǐ)的废水之一。目前國(guó)内主要采用(yòng)化學(xué)沉淀法(俗称三联箱沉淀)处理(lǐ)脱硫废水,处理(lǐ)出水含盐量很(hěn)高,直接排放后容易造成二次污染。由于脱硫废水水量较小(xiǎo)、含盐量高,近年来,國(guó)内外都很(hěn)多(duō)學(xué)者开始研究脱硫费零排放处理(lǐ)技术。但是由于废水零排放技术的投资和运行成本高昂,目前实际应用(yòng)案例很(hěn)少。本文(wén)介绍了脱硫废水现行处理(lǐ)技术的优点和不足,分(fēn)析了脱硫废水零排放处理(lǐ)技术研究和应用(yòng)现状,以期為(wèi)相关研究和工程技术人员提供有(yǒu)益参考。

脱硫废水处理(lǐ)现状
目前我國(guó)90%以上燃煤電(diàn)厂采用(yòng)了石灰石—石膏湿法烟气脱硫技术。在湿法烟气脱硫工艺中,為(wèi)了维持系统稳定运行和保证石膏产品质,需要控制浆液中氯离子浓度不能(néng)过高,因此需要排出一部分(fēn)浆液,从而产生脱硫废水。

目前大多(duō)数電(diàn)厂采用(yòng)化學(xué)沉淀法处理(lǐ)脱硫废水,主要是通过氧化、中和、沉淀、絮凝等工艺去除脱硫废水中的重金属和悬浮物(wù)等污染。化學(xué)沉淀法工艺流程如图1所示。

工业废水处理(lǐ)

化學(xué)沉淀法具有(yǒu)操作简单、运行费用(yòng)较低的优点,但是其设备较多(duō)、建设投资高。而且在实际运行中也存在较多(duō)问题,研究者对40余家燃煤電(diàn)厂脱硫废水处理(lǐ)系统运行结果分(fēn)析表明,出水中SSCOD往往不能(néng)稳定达标排放。此外,在污泥水处理(lǐ)中,也存在板框压滤机故障率高、运行维护困难等问题。


废水零排放处理(lǐ)技术

所谓零排放是一种理(lǐ)想的封闭用(yòng)水系统,系统不向外排水,系统内的水不断进行循环或处理(lǐ)后复用(yòng)。而废水零排放则是要求不向系统外排放任何形式的废水,从而节约水资源和保护环境。


从理(lǐ)论上讲,废水零排放是可(kě)以实现的,但是综合考虑经济和技术现状,目前所谓的零排放只是废水的近零排放,很(hěn)难实现真正的零排放。


美國(guó)德克萨斯州的2座新(xīn)建的燃气電(diàn)厂将采用(yòng)GE的液體(tǐ)零排放系统处理(lǐ)循环冷却水,主要采用(yòng)盐水浓缩和结晶处理(lǐ)工艺,回用(yòng)率超过98%。


目前國(guó)内外脱硫废水主要采用(yòng)化學(xué)沉淀法处理(lǐ),但是经过化成沉淀法处理(lǐ)达标后,废水中仍然含有(yǒu)高浓度的溶解性固體(tǐ),主要包括氯化物(wù)等,很(hěn)难回用(yòng),一般采取直接排放的方法处置。


然而将处理(lǐ)后的废水直接排放,不仅浪费水资源,同时由于废水含盐量较高,也会造成土壤和水體(tǐ)理(lǐ)化性质的改变,引起二次污染,如破坏土壤生态、影响水生生物(wù)以及地表和地下水源。随着水污染控制技术的进步和污染物(wù)排放标准的日益提高,该方法在未来废水处理(lǐ)中将受到限制。


例如北京市规定排水中可(kě)溶性固體(tǐ)总量一级排放标准和三级排放标准分(fēn)别不能(néng)大于1000mg/L和2000mg/L。為(wèi)了实现废水达标排放和回用(yòng)水资源,脱硫废水的零排放处理(lǐ)得到越来越多(duō)的关注。


脱硫废水零排放的核心在于脱盐处理(lǐ)技术的开发,由于废水中高浓度的盐分(fēn)会对微生物(wù)产生抑制或毒害作用(yòng),采用(yòng)生物(wù)法除盐很(hěn)难达到较好效果,因此只能(néng)采用(yòng)相应的物(wù)化处理(lǐ)方法。在脱硫废水的零排放处理(lǐ)中,主要包括以下两类工艺路線(xiàn)。


蒸发法


蒸发法是废水零排放处理(lǐ)中常用(yòng)的方法之一,该工艺也被应用(yòng)于脱硫废水的处理(lǐ)中。蒸发法的基本原理(lǐ)是:进入蒸发器的废水通过蒸汽或電(diàn)热器加热至沸腾,废水中的水分(fēn)逐渐蒸发成水蒸汽,水蒸气经冷却后重新(xīn)凝结成水而重复利用(yòng),废水中的溶解性固體(tǐ)被截留在蒸残液中,随着浓缩倍数的提高,以晶體(tǐ)形式析出。蒸发法已经广泛应用(yòng)于化工领域,既可(kě)以单独使用(yòng),也可(kě)以与其他(tā)工艺联合使用(yòng)。


随着近些年来水处理(lǐ)技术的不断进步,蒸发法中的多(duō)效蒸发工艺得到快速发展,因其具有(yǒu)传热系数高、操作弹性大、进水预处理(lǐ)简单和能(néng)耗相对较低的优点,被广泛应用(yòng)于化工、医药、海水淡化以及废水处理(lǐ)等领域中。


由于蒸发法具有(yǒu)能(néng)耗高、设备易结垢和投资大的缺点,这也是限制其应用(yòng)的重要因素。因此,要降低零排放处理(lǐ)成本和保证系统正常运行,需要从以下两方面对废水进行预处理(lǐ),即废水的减量化和防结垢处理(lǐ)。


一方面,通过减量化处理(lǐ)方法对废水进行预处理(lǐ),可(kě)以减少蒸发结晶器的处理(lǐ)负荷,金正环保采用(yòng)DTRO膜法对脱硫废水进行高倍浓缩,可(kě)以有(yǒu)效降低处理(lǐ)成本。采用(yòng)DTRO碟管式反渗透膜分(fēn)离技术首先对废水进行高倍数浓缩,减量化处理(lǐ),高压DTRO膜产生的浓水再进行蒸发结晶,可(kě)以有(yǒu)效降低蒸发处理(lǐ)负荷和节约处理(lǐ)成本。另一方面,通过软化法对废水进行预处理(lǐ),处理(lǐ)防止蒸发器内结垢。


工业废水处理(lǐ)


脱硫废水蒸发结晶系统為(wèi)高含盐废水处理(lǐ)过程的主要耗能(néng)系统,為(wèi)了降低投资成本和运行成本,在废水进入蒸发器浓缩前进入高压反渗透(DTRO)预浓缩系统,将脱硫废水TDS的质量浓度25~40g/L预浓缩到80~100g/L,降低进入蒸发器系统水量,提高运行效率。


烟道处理(lǐ)法



烟道处理(lǐ)法是在烟道内对废水进行喷雾蒸发处理(lǐ)的一种方法。喷雾蒸发法在食品、化工等领域应用(yòng)广泛,但在废水处理(lǐ)中应用(yòng)较少。


采用(yòng)烟道蒸发法处理(lǐ)脱硫废水时,首先采用(yòng)喷射方式将脱硫废水雾化后喷入電(diàn)除尘器之前的烟道内,废水以小(xiǎo)液滴的形式经过高温烟气加热后迅速蒸发气化,其中的悬浮物(wù)和可(kě)溶性固體(tǐ)形成细小(xiǎo)固體(tǐ)颗粒,然后在气流的夹带作用(yòng)下进入電(diàn)除尘器并被電(diàn)极捕捉去除,可(kě)以实现脱硫的废水近零排放处理(lǐ)。


与现行脱硫废水处理(lǐ)技术相比,蒸发法具有(yǒu)众多(duō)优点:设备简单,无需添加化學(xué)药剂,可(kě)以有(yǒu)效克服现有(yǒu)废水处理(lǐ)系统设备多(duō)、投资大、运行成本高和设备检修维护工作量大的缺点;运行操作简单,废水中的污染物(wù)以灰分(fēn)形式排出,无污泥处置问题;由于废水向烟道内引入,可(kě)以适当提高烟气湿度,从而降低烟气中灰尘颗粒的比電(diàn)阻,有(yǒu)利于提高除尘效率。


在实际应用(yòng)方面,采用(yòng)烟道法处理(lǐ)脱硫废水的报道很(hěn)少,只有(yǒu)美國(guó)Bailly電(diàn)厂采用(yòng)了该技术,國(guó)内尚无实际应用(yòng)报道,大多(duō)停留在实验室研究阶段。主要原因包括烟道蒸发工艺中存在许多(duō)潜在问题尚未解决,如废水组成对烟气组成等特性的影响、废水水质成分(fēn)的变化可(kě)能(néng)对烟气后续处理(lǐ)产生的影响,以及由于污染物(wù)在烟道内壁吸附可(kě)能(néng)引起烟道腐蚀等问题。


结论与展望

综上所述,為(wèi)了避免高含盐废水污染环境并回收水资源,脱硫废水零排放处理(lǐ)越来越受到重视。脱硫废水零排放处理(lǐ)技术主要包括两种:


第一种是DTRO膜浓缩+蒸发结晶法,该方法可(kě)以回收水资源和结晶盐,完全符合政府要求废水“零排放”要求。DTRO膜系统对废水的高倍浓缩大大降低了零排放成本。


此外,為(wèi)了确保蒸发结晶器正常运行和保证结晶盐品质,需要对脱硫废水进行严格的预处理(lǐ),如去除废水中的硬度、有(yǒu)机物(wù)和重金属等。因此,要实现蒸发结晶法的大规模应用(yòng),注重发废水减量化预处理(lǐ)技术的研发,以期降低蒸发工段的建设和和运行成本,同时还要研究的脱硫废水预处理(lǐ)技术。



第二种是烟道蒸发处理(lǐ)法,该工艺操作简单,运行成本低,但是烟道处理(lǐ)法不能(néng)回收水资源,而且尚有(yǒu)大量潜在影响不能(néng)确定,包括对后续除尘等工艺的影响,以及可(kě)能(néng)引起的烟道腐蚀问题等。因此,在烟道蒸发处理(lǐ)脱硫废水方面,应注重废水进入烟道后对烟气排放和烟气处理(lǐ)系统的影响研究。烟道处理(lǐ)法要得到广泛应用(yòng),还要进行大量、長(cháng)期的经济技术研究和评价。


湿法脱硫废水处理(lǐ)系统主要设备故障分(fēn)析及应对措施


据统计,截止2010年底,全國(guó)已投运烟气脱硫机组超过5.6kw,约占全國(guó)煤電(diàn)机组容量的86%。在全國(guó)已投运的烟气脱硫机组中,300MW及以上烟气脱硫机组约占86%。石灰石-石膏湿法脱硫仍是主要脱硫方法,占92%。石灰石-石膏湿法脱硫大规模商(shāng)业化的同时产生了一些量的脱 硫废水。


目前,燃煤電(diàn)厂主要的脱硫废水处理(lǐ)工艺為(wèi)脱硫后废水经中和、反应、好絮凝及沉淀处理(lǐ),除去废水中含有(yǒu)有(yǒu)重金属及其他(tā)悬浮杂质。涉及的主要常规设备有(yǒu)各废水箱(如中和箱、反应箱、絮凝箱、澄清浓缩池、出水箱)、各废水泵及污泥泵、加药泵、搅拌器、污泥压滤机等。


通过火電(diàn)厂环境保护评价过程发现,多(duō)数電(diàn)厂脱硫废水处理(lǐ)系统存在设计、设备故障和运行管理(lǐ)等问题。本文(wén)通过对脱硫废水处理(lǐ)系统主要常规设备存在问题进行了分(fēn)析,提出了相应的应对措施,确保脱硫废水设施的稳定运行。


设备故障分(fēn)析


脱硫废水系统一般為(wèi)不同机组脱硫岛的公用(yòng)系统,随着机组停运,脱硫废水系统处理(lǐ)水量也会变化。另外,脱硫废水的排放量主要是根据吸收塔内氯离子浓度的大小(xiǎo)决定的,因此系统排放的水量并不稳定,这样会导致脱硫废水处理(lǐ)系统起停比较频繁,很(hěn)容易导致系统堵塞等故障。此外,还有(yǒu)系统设计、运行管理(lǐ)和设备调试等各方面的因素。

1.1 设计问题
由于脱硫废水处理(lǐ)系统在设计过程中考虑不周,导致系统调试和运行过程中设备故障率较高,影响了系统的正常运行。主要存在问题有(yǒu):

(1)设计时对进入废水处理(lǐ)系统的浆液含固量考虑过于理(lǐ)想,设计余量小(xiǎo),造成系统内固體(tǐ)大量沉积而不能(néng)运行。

(2)废水旋流子喷嘴尺寸选择不当,导致溢流和底流浆液浓度不正常。进入废水旋流器的浆液浓度过高,旋流子底部常被堵死。废水旋流器入口加装的滤网堵塞频繁,导致其无法正常投运。

(3)因系统设置的缓冲池设计容量较小(xiǎo),再加上废水排放比较随意,影响了废水处理(lǐ)系统连续稳定运行,从而降低了废水处理(lǐ)效果。

1.2 运行问题
(1)设备堵塞问题。废水系统中各箱罐因来水中固體(tǐ)含量太高,固體(tǐ)沉积而堵塞;中和箱因石灰乳加量不足,石灰乳管路堵塞,导致pH值无法提高;石灰乳加药系统因停运后石灰乳沉积在入口管道和排污管道上造成系统堵塞;管道堵塞问题。

(2)仪表控制问题。由于pH测量電(diàn)极、石灰石加药管線(xiàn)清洗不及时,控制系统参数设置不合理(lǐ)等,均可(kě)造成pH值与设定值的偏差过大。

(3)泵异常情况。在运行过程中,出现泵振动和杂声较大、電(diàn)动机超载、流量显著下降等现象,计量泵不出药等故障。

1.3 调试问题
废水处理(lǐ)系统作為(wèi)脱硫系统的子系统在设备调试中未得到应有(yǒu)的重视,多(duō)数调试以出水合格和设备可(kě)以运行作為(wèi)调试的目的,从而影响了废水系统在脱硫设备启动后的稳定连续运行。再加上运行药品昂贵,设备故障得不到及时处理(lǐ),影响了脱硫废水处理(lǐ)系统的正常运行。


应对措施




2.1 增加废水处理(lǐ)系统的设计容量
加大缓冲池容量并保持废水连续稳定排放。為(wèi)了防止悬浮物(wù)的沉淀,废水缓冲箱中需要设计搅拌装置。搅拌装置采用(yòng)曝气装置应采取母管支管,并在支管上打曝气孔方式,但采取母管支管结构时,支管的排列密度及曝气强度应是普通工业废水的2-4倍。

2.2 运行管理(lǐ)维护
(1)运行前设备维护。对于废水处理(lǐ)设备,应进行定期检查,做好运行维护的准备工作;定期对加药系统进行清理(lǐ),并检查药箱内的药量;定期对计量泵的管路进行维护,保证其准确性;定期检查pH测量電(diàn)极,及时清洗和调整。

(2)运行中设备维护。在运行中应对泵前的保护装置进行实时检查,防止格栅上出现过多(duō)的残留物(wù)而影响水流通畅;由于脱硫废水中悬浮物(wù)含量较高,系统每次停运后应及时冲洗。具有(yǒu)冲洗位置為(wèi):废水泵出口至pH值调整槽管路;石灰乳加药系统管路;絮凝槽至澄清器管路;澄清器泥浆输送管路。此外,若pH值调整槽、反应槽、絮凝槽為(wèi)单独的箱體(tǐ),则箱體(tǐ)间的连续管路应当放大,并在箱體(tǐ)加装液位计。

(3)脱硫废水处理(lǐ)系统的主要控制。根据废水流量实施开环控制,按比例调节加入反应的化學(xué)药剂量;出水pH值和浊度控制,通过在線(xiàn)监测,调节加入的HGI量,使出水达标;当出水浊度不合格时,将出水箱的水重新(xīn)送回中和箱再处理(lǐ)度停止废水进入;澄清池中污泥的自动排放。

2.3 废水处理(lǐ)系统调试

废水系统和脱水系统息息相关,废水的正常排放有(yǒu)助于脱水系统的正常运行,而脱水效果的好坏又(yòu)影响废水旋流器的运行和排放至废水系统的石膏含量,所以要做好系统的调试工作及运行中的控制。

对石膏旋流器和废水旋流器进行调试,对石膏浆液浓度和结晶情况进行分(fēn)析,对旋流器的各部位浆液浓度和流量进行测试,确保旋流器各部分(fēn)浆液浓度达到设计值。投运后要定期对浆液化验;在脱水系统各级流程上加装可(kě)在線(xiàn)人工清理(lǐ)的开放式滤网;建议定期对中和沉降絮凝箱进行排污;运行中对停运的设备要及时冲洗干净,故障及时维修。


结语



以國(guó)内外燃煤電(diàn)厂环保标准发展形势看,在“十二五”未期可(kě)能(néng)会出台更為(wèi)严格脱硫废水排放标准,因此燃煤電(diàn)厂脱硫废水处理(lǐ)系统应得到充分(fēn)的重视。燃煤電(diàn)厂应将脱硫废水处理(lǐ)系统一同纳入主机管理(lǐ)系统,加强对现有(yǒu)脱硫废水系统的运行、检修和维护管理(lǐ);及时对脱硫废水系统进行评价,对确实存在先天缺陷的,应进行相应的改造。保证脱硫废水处理(lǐ)设施的稳定运行,满足标准要求。