煤电厂脱硫废水零排放现场中试研究.docx

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1、煤电厂脱硫废水零排放现场中试研究［摘要］燃煤电厂脱硫废水成分复杂，具有含盐量高、腐蚀性强、易结垢等特点，是电厂实现废水零排放的重点和难点。针对该废水的特点，采用“两级软化+过滤+高级氧化”预处理、“纳滤+碟管式反渗透”膜处理、“机械式蒸汽再压缩”蒸发结晶组合工艺进行了现场中试研究。结果表明，工艺运行稳定，膜系统产水及蒸发冷凝液均满足回用要求，回收的氯化钠达到工业盐标准，完全实现了脱硫废水零排放和资源化利用的目标。    ［关键词］脱硫废水；零排放；软化；膜处理；蒸发结晶    燃煤电厂烟气脱硫主要采用石灰石-石膏湿法工艺，在此过程

2、中会产生一种呈酸性、盐度高、硬度高、腐蚀性强、易结垢、含多种重金属的脱硫废水。该废水污染物组成复杂，水质、水量波动大。电厂普遍采用传统“三联箱”（中和、沉淀、澄清）工艺对其进行处理，但处理效率较低，对废水总溶解性固体（TDS）、钙镁结垢因子、氯化物的去除效果差，往往难以实现稳定运行和处理废水的达标排放。随着环保要求的日益严格，膜分离、蒸发结晶等零排放技术逐渐兴起，电厂废水零排放逐渐提上日程。然而，脱硫废水作为电厂最难处理和回用的末端废水之一，仍是制约全厂废水零排放的关键性因素。    本研究以我国华中地区某燃煤电厂（装机总容量44

3、00MW）脱硫废水为对象，针对该废水的实际水质特点，开发了“两级软化+过滤+高级氧化”预处理、“纳滤（NF）+碟管式反渗透（DTRO）”膜处理、“机械式蒸汽再压缩（MVR）”蒸发结晶组合工艺，并开展了现场中试研究和可行性验证，以期为脱硫废水零排放提供工艺方案和工程设计参考。    1脱硫废水水质    脱硫废水污染物成分受烟气特点、补充水水质、石灰石品质、脱硫运行工况等诸多因素的影响，组成复杂。某燃煤电厂脱硫废水排放量约125m3/h，水质分析结果如表1所示。    水质分析结果表明，该脱硫废水具有高含镁特征，其Mg2+质量浓度（

4、13536mg/L）是行业常见水平（3000~6000mg/L〔2〕）的3~4倍，系该电厂烟气脱硫所用的石灰石含镁过高所致；同时废水中含有大量Ca2+、SO42-及一定量的Ba2+、Sr2+、SiO2，因此硬度高，易导致结垢。废水呈酸性（pH为6.5），TDS在37330~72180mg/L范围内波动，并含有高浓度的Cl-，腐蚀性强。Hg、Pb、Ni、As、Cd、Cr等重金属离子含量超标，毒害性强。废水中含有一定量的COD，主要系有机物和还原性无机物（亚硫酸盐、硫代硫酸盐）导致。脱硫废水的如上特点，极易导致膜材料的污染、结垢、堵塞

5、、氧化等，并对设备、管路（特别是蒸发结晶器）材质的耐腐蚀性提出了很高要求。    2工艺流程及参数    2.1工艺流程    根据脱硫废水水质特点，现场中试试验采用的废水零排放处理系统主要由预处理、膜处理蒸发结晶3部分构成，设计处理水量1m3/h，试验周期35d。工艺流程见图1。    2.2预处理系统及参数    预处理系统的作用是最大限度去除废水中的结垢因子，保障膜系统、蒸发结晶系统的安全稳定运行。因废水Mg2+含量高，化学软化处理后产泥量大，因此对一级软化单元配备了板框压滤机，二级软化单元配备了高效沉淀池。脱硫废水（1m3

6、/h）首先经均质罐提升至一级软化池（池容1.2m3），投加石灰调节pH至11，以去除Mg2+、SO42-等离子。泥水混合物经板框压滤机分离，泥饼外运处理，压滤液经中间水箱泵入二级软化-高效沉淀“一体化”反应池（见图1）。一体化反应池分为3个反应段：第1段池容0.72m3，投加NaOH进一步除Mg2+；第2段池容0.72m3，投加Na2CO3及Fe3+、PAM助凝剂（投加量分别为32.2kg/m3、80g/m3、1g/m3），主要脱除Ca2+；第3段池容3.18m3，为高效斜板沉淀池，水力停留时间8h。第3段沉淀池出水经过砂滤（pH

7、调至7~9）后，采用臭氧多相催化氧化进行深度处理，氧化塔直径0.9m，高3.7m，内置多孔无机材料负载型催化剂床层，有效体积2m3，水力停留时间2h。    2.3膜处理系统及参数    膜处理系统采用耐污染能力强、回收率高的NF+DTRO组合工艺，以实现废水浓缩减量，降低后续蒸发系统规模。其中NF可截留二价、高价离子和小分子有机物，达到初步分盐和预浓缩的目标。本试验采用两级卷式NF膜组件，设计处理水量1m3/h（pH为6~7，SO42-质量浓度约为2000mg/L），工作压力1.0MPa；设计产水0.75m3/h（SO42-质量

8、浓度<100mg/L），浓水0.25m3/h，回收率75%，回流量1m3/h。NF浓水回流至原水均质罐，产水经DTRO处理后，清水回收利用，浓缩液进入蒸发结晶系统。DTRO单元设计处理水量1m3/h（pH为6~7，TDS约为30000mg/L），工