火電廠石灰石-石膏濕法分離處理脫硫廢水
在燃煤電廠中，脫硫廢水主要是其末端高鹽廢水，此脫硫廢水具有較大的水量、較大的水質(zhì)波動(dòng)、較為復(fù)雜的成分和較高的含鹽量，脫硫廢水是電廠廢水處理中的重點(diǎn)問(wèn)題?，F(xiàn)階段，無(wú)害化處理、減量化處理與資源化處理是脫硫廢水處理過(guò)程中的主要單元。
1、脫硫廢水簡(jiǎn)介
在脫硫廢水減量化與資源回收利用中，多采用熱法濃縮技術(shù)與正滲透技術(shù)來(lái)讓NaCl濃縮得以實(shí)現(xiàn)，熱法濃縮技術(shù)主要為蒸發(fā)結(jié)晶，現(xiàn)階段，此技術(shù)已經(jīng)具有較高成熟度，在電力行業(yè)以及多種廢水處理領(lǐng)域中均具有較好的應(yīng)用效果，但此技術(shù)需要較高的運(yùn)行費(fèi)用投入、投資費(fèi)用投入;而正滲透技術(shù)具有較高的濃縮倍率、較低的能耗，但是在此技術(shù)的使用過(guò)程中，需要對(duì)汲取液分離合成系統(tǒng)進(jìn)行輔助配套使用，且具有復(fù)雜的操作。因此，在本文中主要利用脫硫廢水分離濃縮資源化利用技術(shù)。
在高參數(shù)燃煤電廠中，機(jī)組用除鹽水、消納做功后低位蒸汽殘熱冷卻水、濕法石灰石-石膏脫硫系統(tǒng)工藝水為水的主要用戶。不同的冷卻方式?jīng)Q定了不同的冷卻水消耗量。在本文中，主要以具有高產(chǎn)量高鹽廢水的閉式循環(huán)冷卻電廠為例進(jìn)行分析。在該燃煤電廠中，主要采用石灰石-石膏濕法脫硫技術(shù)，在運(yùn)行過(guò)程中，脫硫工藝水主要為濃縮過(guò)程。脫硫塔漿液Cl-主要來(lái)源為原煙氣攜帶與補(bǔ)水中的溶鹽。因?yàn)檠a(bǔ)水、煙氣與石灰石均有雜質(zhì)攜帶，這會(huì)讓脫硫廢水具有復(fù)雜的成分，且具有較大的含量波動(dòng)。以一種電廠典型的脫硫廢水為例，在陽(yáng)離子中，主要包含了Na+、K+、Ca2+、Mg2+、全Fe、全Cu、NH4+、Ba2+、Sr2+等，其單位電荷陽(yáng)離子總和濃度為537.12mmol?L-1;在陰離子中，主要包含了OH-、CO32-、HCO3-、Cl-、SO42-、NO3-、PO43-、NO2-等，其單位電荷陰離子總和約為546.64mmol?L-1。對(duì)其各個(gè)項(xiàng)目進(jìn)行觀察，發(fā)現(xiàn)此典型脫硫廢水具有微渾濁特點(diǎn)，并無(wú)氣味，其濁度為5.6NTU、總硬度為290.36mmol?L-1、非碳酸鹽硬度為286.06mmol?L-1、碳酸鹽硬度為4.3mmol?L-1、pH值為6.92、總固體為35448mg?L-1、溶解固體為33800mg?L-1、懸浮物為1648mg?L-1、灼燒減少固體為10714mg?L-1、灼燒殘?jiān)鼮?3086mg?L-1、氨氮為15.83mg?L-1、在25℃條件下電導(dǎo)率為32300μs?cm-1，COD為475mg?L-1。
CaCO3吸收SO2，之后生成CaSO4為濕法石灰石-石膏脫硫塔內(nèi)的主要反應(yīng)，如果環(huán)境為過(guò)量Ca2+、SO42-，那么易溶鹽將會(huì)得到濃縮。在脫硫過(guò)程中，其控制指標(biāo)主要為Cl-濃度，而其他離子濃度由脫硫廢水中的Cl-/Na+所決定?，F(xiàn)階段，多利用雙堿法來(lái)軟化處理脫硫產(chǎn)品與脫硫原料，但是對(duì)于具有硬度過(guò)飽和脫硫廢水來(lái)說(shuō)，使用雙堿法時(shí)具有較高的藥耗量，可能會(huì)有大量污泥產(chǎn)生。
2、火電廠石灰石-石膏濕法脫硫廢水分離處理
2.1 工藝試驗(yàn)
2.1.1 平板納濾試驗(yàn)
在本文中，分離濃縮主要指的是原水中鹽分離，為一價(jià)離子、二價(jià)離子分離?，F(xiàn)階段，納濾與均相膜電滲析為可以讓二者分離的主要膜處理工藝?？紤]到均相膜電滲析試驗(yàn)對(duì)于復(fù)雜水質(zhì)廢水脫硫具有較高風(fēng)險(xiǎn)，因此，在本文中主要進(jìn)行平板納濾試驗(yàn)。為讓脫硫廢水處理過(guò)程中的藥耗、能耗得到有效控制，需要對(duì)高鹽廢水化學(xué)能進(jìn)行充分控制，遵循自擴(kuò)散納濾理念，可以對(duì)其進(jìn)行具體試驗(yàn)。主要利用納濾膜片，將其制作為圓筒容器，在該圓筒容器中，兩側(cè)應(yīng)用分別為除鹽水、模擬脫硫廢水，在無(wú)外力作用下可以對(duì)NaCl自由擴(kuò)散能力進(jìn)行分析研究。在試驗(yàn)用模擬脫硫廢水水質(zhì)中，Na+離子質(zhì)量濃度為5568mg?L-1;Ca2+離子質(zhì)量濃度為1678.95mg?L-1;Mg2+離子質(zhì)量濃度為2509.95mg?L-1;Cl+離子質(zhì)量濃度為10447.50mg?L-1;SO42-離子質(zhì)量濃度為11893.78mg?L-1。
經(jīng)過(guò)試驗(yàn)，在經(jīng)過(guò)17h的靜置后，發(fā)現(xiàn)在化學(xué)能作用條件下，除鹽水得到了模擬脫硫廢水中的NaCl擴(kuò)散，同時(shí)，在模擬脫硫廢水側(cè)具有除鹽水的擴(kuò)散。通過(guò)納濾膜，除鹽水大約得到了1300mg/L的Cl-，借助正滲透作用，通過(guò)納濾膜，脫硫廢水側(cè)大約有一半除鹽水滲透。在脫硫廢水側(cè)，如果對(duì)其施加大于脫硫廢水與除鹽水之間滲透壓，那么除鹽水無(wú)法透過(guò)納濾膜，在工藝水中，只有加速擴(kuò)散的氯化物。所以，在基本不對(duì)鹽垢因子離子積進(jìn)行改變的條件下，脫硫廢水中的Cl-濃度會(huì)下降，而在對(duì)脫硫廢水進(jìn)行處理后，可以在脫硫系統(tǒng)中進(jìn)行回收利用;因?yàn)闊o(wú)致垢因子，轉(zhuǎn)移到除鹽水中的Cl-可以幫助其進(jìn)行無(wú)害化減量處理與資源化回收利用。
2.1.2 卷式納濾膜元件試驗(yàn)
利用卷式納濾膜元件開(kāi)展試驗(yàn)活動(dòng)，完成進(jìn)水、納濾膜、產(chǎn)水、濃水排放以及濃水循環(huán)等步驟，將納濾膜回收率控制為10%、20%與30%，測(cè)定納濾膜的進(jìn)水、濃水、產(chǎn)水中的Ca2+濃度、Mg2+濃度、Cl-質(zhì)量濃度、SO42+質(zhì)量濃度。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)測(cè)定，發(fā)現(xiàn)在納濾膜回收率不斷提升的過(guò)程中，濃水Cl-質(zhì)量濃度也會(huì)隨之提升，在產(chǎn)水中的Cl-質(zhì)量濃度為穩(wěn)定狀態(tài)，納濾膜對(duì)于Cl的透過(guò)率會(huì)隨之提升。而對(duì)于二價(jià)離子Mg2+、Ca2+、SO42-來(lái)說(shuō)，納濾膜可以起到良好的截留作用，其截留率大于98%。所以，我們可以得知在進(jìn)行卷式納濾膜元件試驗(yàn)時(shí)，可以有效截留脫硫廢水二價(jià)離子，通過(guò)納濾膜，一價(jià)離子會(huì)傳遞至產(chǎn)水，可以有效分離一價(jià)離子與二價(jià)離子。
也就是說(shuō)，對(duì)納濾膜性能進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí)，MgSO4截留率為重要依據(jù)，對(duì)于脫硫廢水中的MgSO4來(lái)說(shuō)，納濾膜截留率在98%以上;對(duì)于脫硫廢水中的Mg2+、Ca2+、SO42-來(lái)說(shuō)，納濾膜均能起到良好的截留作用;原水中離子成分決定了濃水、產(chǎn)水中離子濃度比;在試驗(yàn)過(guò)程中，對(duì)于所利用的脫硫廢水來(lái)說(shuō)，納濾膜可以起到較好的分離濃縮作用。
2.2 高鹽廢水資源化
在此電廠的高鹽廢水中，脫硫廢水Cl-具有較高的質(zhì)量濃度，控制Cl-質(zhì)量濃度為15000mg/L，其N(xiāo)aCl質(zhì)量分?jǐn)?shù)是2.47%，為讓資源化處理能耗得到有效節(jié)約，需要進(jìn)一步濃縮對(duì)分離濃縮之后的脫硫廢水。在當(dāng)前濃縮技術(shù)中，主要包含四種類(lèi)型，即正滲透、反滲透、均相膜電滲析以及熱法，正滲透NaCl質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為20%，反滲透NaCl質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為6%到8%之間，均相膜電滲析NaCl質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為15%到20%，熱法會(huì)產(chǎn)生近結(jié)晶。
資源化工藝路線對(duì)于NaCl需要濃縮的質(zhì)量濃度具有決定作用，現(xiàn)階段，結(jié)晶固體鹽是脫硫廢水處理項(xiàng)目NaCl主要濃縮目標(biāo)。對(duì)于NaCl溶解度來(lái)說(shuō)，溫度并不會(huì)對(duì)其造成較大影響。在20℃條件下，其N(xiāo)aCl質(zhì)量分?jǐn)?shù)大約是26.4%。通常情況下，在鹽類(lèi)結(jié)晶之前，礦鹽企業(yè)需要對(duì)其濃度進(jìn)行提升，讓結(jié)晶能耗得到有效節(jié)約。在鹽廢水處理過(guò)程中，結(jié)晶環(huán)節(jié)能耗、濃縮環(huán)節(jié)能耗均相對(duì)較高，需要利用自身經(jīng)濟(jì)技術(shù)來(lái)制定NaCl濃縮技術(shù)方案。
3、結(jié)論
綜上所述，針對(duì)火電廠石灰石-石膏濕法脫硫廢水進(jìn)行平板納濾試驗(yàn)、卷式納濾膜元件試驗(yàn)，可以發(fā)現(xiàn)此種納濾膜分離濃縮技術(shù)可以有效分離回收脫硫廢水中的鹽分，可以讓脫硫廢水資源化利用目標(biāo)得以實(shí)現(xiàn)，讓脫硫系統(tǒng)水平衡目標(biāo)得以實(shí)現(xiàn)。這對(duì)于我國(guó)火電廠石灰石-石膏濕法脫硫廢水的處理具有重要意義。(來(lái)源：廣州中電荔新電力實(shí)業(yè)有限公司)