广东国华粤电台山发电有限公司 529228
摘要:本文阐述了脱硫废水的常用处理方法,对现有脱硫废水处理技术进行说明,做出脱硫废水对渣水系统的腐蚀影响分析,希望对我国脱硫废水处理的发展有所帮助。
关键词:脱硫废水;渣水系统;腐蚀影响
一、脱硫废水的常用处理方法
脱硫废水是火电厂最难处理的废水。目前常见的脱硫废水处理方法是基于脱硫废水的水质特征,专门针对不同类型的污染物设计,确定了脱硫废水处理的原则。今天,我国大部分脱硫废水处理采用物理化学处理直接排放水。
1、排至水力除灰系统。该方法是将脱硫废水不经处理直接排入水力除灰系统。脱硫废水中的酸性物质和重金属与灰渣中的氧化钙反应,形成固体物质并将其去除,从而达到废物处理的目的。脱硫废水的水流量一般很小,因此当脱硫废水混入水力除灰系统时,对除灰系统的影响很小。因此,该方法不需要对水力除灰系统进行任何改造,也不需要额外的水处理设施。因此,该方案的优点是投资少,运行管理少。该方法操作方便,可作为脱硫废水的事故排放。本方案的缺点是脱硫废水的排放会导致除灰系统中氯离子的积累增多,加剧除灰系统设备的腐蚀,影响系统的正常运行。不综合利用副产物的湿法脱硫技术是合适的。对于这个方法。
2、化学沉淀法。化学沉淀处理过程主要由中和、沉淀、混凝和澄清四个步骤组成。中和沉淀是调节废水的酸碱度,一般使用的碱性中和剂是NaOH、CaCO3、石灰,碱反应后再向废水中添加有机硫或S2-,使铅离子、汞离子等离子体形成重金属硫化物沉淀,常用的固化剂是Na2S、H2S、FeS、有机固化剂,TMT15是我国许多火电厂常用的有机固化剂。混凝沉淀主要是用铁盐絮凝剂和高分子絮凝剂去除废水中的SS。澄清是混凝废水进入澄清池,根据自身的重力沉淀,沉淀浓缩,达到标准后排出上层液体。(FGD)废水化学处理可有效降低脱硫废水中的SS,F-,重金属离子等,从而达到脱硫废水的排放,但处理后的盐含量仍然很高,尤其是氯离子含量最高可达5%。如果它继续排放很长时间,它将影响周围的生态环境。该方法在中国具有最广泛的应用,用于废水处理,这是出水水质标准所不需要的。
3、脱硫废水的蒸发和浓缩。通过蒸发干燥设备,可以将脱硫废水分离为优质的水或水蒸气和固体废物,实现水的循环利用,完成火力发电厂零排放。这种方法的缺点是需要很高的投资。目前,我国还没有实际案例。脱硫废水蒸发系统由输入热、回收热、排放热和辅助系统四个部分组成;每个阶段得到的蒸汽凝结水由热交换管下端的蒸馏水盘收集,达到固体液体分离。该工艺工艺操作简单,蒸发回收水质良好。该工艺的高投资成本限制了其在实际脱硫废水工程中的应用。
二、现有脱硫废水处理技术
由于脱硫废水水质的特殊性,脱硫废水处理难度较大;同时,由于金属离子对环境有很强的污染性,因此必须对脱硫废水进行单独处理。现有脱硫废水处理技术主要包括沉降池、化学沉降、生物处理、零排放技术(蒸发池、完全循环、与飞灰混合等)、其他技术(人造湿地、蒸汽浓缩蒸发等)等。进一步,可以将脱硫废水的处理技术分为4种:传统技术、深度处理技术、零排放技术及其他技术。并以此为基础,对各技术的特征及优缺点进行概述。
1、传统工艺。沉降池通过重力作用去除废水中颗粒物,基于此原理,必须保证废水在沉降池内有足够的停留时间。沉降池处理成本低,对浮颗粒物有一定的去除作用,但是不能除去废水中溶解的金属盐类,不能满足排放标准的要求,一般只用于其他技术的预处理。化学沉淀法对大部分金属和悬浮物有很强的去除作用,但是对氯离子等可溶性盐分没有去除效果,对硒等重金属离子的去除率不高,且运行费用高。
2、深度处理工艺。生物处理是利用微生物处理可生物降解的可溶的有机污染物或是将许多不溶的污染物转化为絮状物。污染物的去除可通过有氧、无氧或缺氧段三种方式去除。一般电厂利用有氧方式去除BOD5,通过厌氧或缺氧的方式去除金属或是营养盐,微生物可以通过呼吸作用将硒酸盐或亚硒酸盐还原为元素态的硒,吸附在微生物细胞表面。
生物处理可以有效地去除脱硫废水中的硒(降至μg/L级)、汞(降至ng/L级)等重金属元素,但是其系统复杂,造价高且容易形成有毒的有机硒和有机汞,造成二次污染。
3、零排放技术。脱硫废水和飞灰混合如果电厂的飞灰用于填埋处理,可将排放的脱硫废水用于飞灰的增湿,这有利于运输过程中减少粉尘的飞扬和容积。但若飞灰用于商用(如制砖、作为水泥添加剂),则往往很难接受过高的Cl−含量。此外,此技术会使脱硫废水中的重金属转移到飞灰中,可能会影响飞灰的综合利用。蒸发池是通过自然蒸发减少废水体积的一种方法,在美国有10余个电厂应用此技术进行脱硫废水的处理。蒸发池的处理效率取决于废水水量而非污染物浓度,因此适用于处理高浓度、总量少的含盐废水。此外,蒸发池处理废水成本低,适用于土地价格低的半干旱或干旱地区使用。但是此技术需要作防渗处理,且当废水处理量大时,所需土地面积增加,处理成本增加。
三、脱硫废水对渣水系统的腐蚀影响
采用动态失重法和电化学法,系统地研究了添加不同比例脱硫废水的捞渣机补水混合液,对渣水系统中捞渣机、链条、水冷壁、关断门和冷灰斗等一系列直接接触混合液的关键部件金属材料的腐蚀影响,考察了温度、pH和电导率对材质的腐蚀规律;探讨了多因素共同存在下对金属材料的腐蚀规律;并提出了防腐蚀策略。影响金属腐蚀的主要因素包括工业水温度、pH、电导率和金属材料等。本研究采用正交法设计实验,用极差法对实验结果进行分析,可直观地观察到各因素水平对腐蚀速率的影响,并得到不同因素对材质腐蚀速率的影响大小,另一方面,通过电化学方法研究不同材质的腐蚀规律。①腐蚀评价正交实验设计。腐蚀实验所用材质,实验采用水平进行正交实验,其中,因素分别为温度、pH、电导率,水平为温度(50、65、80℃)、pH(5、7、9)、电导率(15、30、45mS•cm-1),每个数据点作3个平行样。实验结果中系数K表示水平对腐蚀速率的影响强弱,K值越大,影响越强;极差R表示因素对腐蚀速率影响的显著性大小,R值越大,影响则越大。
腐蚀实验。样片上的防锈油脂先用滤纸擦拭干净,然后置于丙酮和无水乙醇中用脱脂棉擦洗,擦洗干净后用滤纸吸干,放入干燥器中4h,再用分析天平(赛多利斯,型号:BSA224S)进行称重(精确到2mg);待按实验要求配制好的实验水样达到指定温度时,挂入实验用试片,启动旋转挂片腐蚀实验仪;达到实验指定时间时,取出试片进行外观观察及记录,然后将试片用毛刷刷干净,并在酸洗溶液中清洗30s,接着取出用水冲洗后用滤纸擦拭吸干水分,于无水乙醇中浸泡3min,取出置于滤纸上吸干,再放入干燥器中4h后称重。同时做试片的酸洗空白实验,以矫正酸洗失重。具体实验步骤参照GB/T18175-2014进行。通过对不同材质的腐蚀减重进行分析,筛选不同材质的最优工艺条件;在最优工艺条件下进行电化学实验,对不同材质的腐蚀机理进行分析。
四、总结
就目前国内脱硫废水的排放标准而言,除沉降池外,其他技术,如化学沉淀、烟道蒸发等技术都能使脱硫废水达标排放。但通过对国内形势的分析,认为未来一段时间内,传统工艺应用受限,深度处理工艺不适用,而作为零排放的蒸发池、烟道蒸发会引起广泛关注,但是其面临的重大技术缺陷需要被重新评估与攻克。
参考文献
[1]林晓锋,钟天东,童鑫红,陈光宇,张净瑞,郑煜铭.脱硫废水对渣水系统的腐蚀影响[J/OL].环境工程学报:1-12[2020-08-08].http://kns.cnki.net/kcms/ detail/11.5591.X.20200520.1428.006.html.
[2]胡石,丁绍峰,樊兆世.燃煤电厂脱硫废水零排放工艺研究[J].洁净煤技术,2015,21(02):129-133.
[3]陈嘉伦.火电厂脱硫废水零排放设备改造探讨[J].科技创新与应用,2015(32):103-104.
[4]马双忱,于伟静,贾绍广,柴峰,张润盘.燃煤电厂脱硫废水处理技术研究与应用进展[J].化工进展,2016,35(01):255-262.
[5]康梅强.脱硫废水烟道蒸发处理工艺系统设计与试验研究[D].重庆大学,2013.