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摘要:依托石灰石湿法处理烟气脱硫废水,对环境保护起到了良好的促进作用。采用石灰石-石膏湿法烟气脱硫废水处理技术,有效控制了二氧化硫的排放,并提高了废水深层处理经济效益,全面降低了能源损失现象。主要结合石灰石-石膏湿法烟气脱硫废水的水质特征,阐明了我国脱硫废水常规处理方式。
关键词:脱硫废水;处理技术;综合利用;分析
随着我国社会经济的高速发展,人们生活质量水平得到了显著提升,人们对于生活环境质量以及环保意识逐渐提高。这一举措对我国脱硫废水处理提出了更高的要求。石灰石-石膏湿法脱硫废水处理技术具有效率高、稳定性强的特点,在电厂烟气处理中应用较为广泛。脱硫废水水质成分较为庞杂,其中涵盖了悬浮物、硫酸盐、氟化物等多种污染物,这些第一类污染物对我国环境保护造成一定影响。随着我国社会经济的高速发展,人们对生活提出了更高要求,其中,针对脱硫废水的处理,我国有关人员积极投入研究。如何结合实际情况,针对脱硫废水展开有效处理,以此提高其利用性,实现环境保护,降低能源损失,是我国现阶段有关人员的主要思考方向。
1脱硫废水的水量、水质
1.1脱硫废水的形成。为保障脱硫设施浆液循环系统的物料平衡,规避烟气中含有的氯超过标准值,提高石膏质量,须从系统中排放一定的水量。废水主要来自石膏脱水和清洗系统。废水中的杂质主要有悬浮物、过饱和亚硫酸盐、硫酸盐和重金属等,其中许多是国家环保标准中严格控制的一级污染物。
1.2影响脱硫废水水量的主要因素。在物料平衡系统中,脱硫废水的水力、烟气所含有的氯化氢、氢氟酸、吸收塔浆液C1-浓度,这些都与脱硫水水质有直接关系。脱硫废水处理过程中,C1-物料平衡如图1所示[1-3]。结合图1所示,可以通过公式得出相应脱硫废水量如下:Qp·ρp+Qf0·ρf0=Qf1·ρf1+Qg·ρg×106+Qw·ρw(1)式中:脱硫用水量为Qp,L/h;脱硫用水中的氯离子质量浓度为ρp,mg/L:废水的水量为Qw,L/h;脱硫废水水量为Qw,L/h;氯离子浓度为ρw,mg/L;石膏产量为Qg,kg/h;石膏中Cl质量分数为ρg,%;进入吸收塔的烟气量为Qf0,m3/h;进入吸收塔的烟气Cl质量浓度为ρf0,mg/m3;离开吸收塔的烟气量为Qf1,m3/h;离开吸收塔的烟气Cl质量浓度为ρf1,mg/m3。Qp、ρp、Qf0、ρf0可在脱硫工艺原始资料中得到,出口烟气、石膏的C1可视为零,进而式(1)演变为:Qp·ρp+Qf0·ρf0=Qw·ρw(2)依托式(2)可以得出,经过吸收塔内烟气量,其阈值超过标准界限,废水水量、烟气所含氯化氢、氢氟酸,脱硫用水C1-浓度,塔内C1控制质量,都存在一定的直接性联系。结合式2可以得出以下结论:(1)烟气中的氯化氢、氢氟酸,将直接决定脱硫废水的废水量。其中,烟气中的氯化氢、氢氟酸,主要源于机制燃煤,燃煤中的C1含量越高,烟气所含质量越高,致使氯化氢、氢氟酸浓度不断提高,所产生的脱硫废水量也会随之提高。鉴于此,在实践处理中,有关人员应根据原煤中Cl(F)以及烟气中的HC1(HF)的含量实施测定[4-5]。(2)吸收塔C1-的控制质量,将直接决定脱硫废水水量。浆液中的C1-会直接导致石膏的质量下降,影响脱硫效率的同时,设备防腐性质量要求提高;如在浆液中C1-含量较低,废水量就会较大,处理废水的成本以及处理量都会直线提高。鉴于此,对于脱硫废水的C1-质量,应将其控制并保持在0~20g/L,以此保障企业经济效益。(3)脱硫废水水量与脱硫工艺用水的Cl-质量浓度存在一定关系。脱硫工艺用水的Cl-质量浓度高,则会导致脱硫废水量较大。鉴于脱硫工艺用水的Cl-质量浓度不超过0.1g/L,较脱硫废水中的Cl-质量浓度而言,其浓度较小。因此,脱硫工艺用水的Cl-质量浓度,与脱硫废水的水量有直接关系。通过公式的演算,不仅可以提高脱硫废水处理效率,同时也可根据其水量进行针对性的处理,为我国生态环保建设提供有效力量。
2脱硫废水处理方法
脱硫废水是火电厂最难处理的废水之一。目前,我国较常规的处理方法是确定脱硫废水水质,针对所含污染物,进行原则性处理工艺。
2.1排至除灰系统。在处理废水中,依托水力除灰系统,将脱硫废水送至水力除灰系统,在此基础上与灰浆一起处理。酸性脱硫废水和水力除灰系统将液体熔融并中和灰水。针对干灰系统的电厂,若没有设置脱硫废水处理系统,可将脱硫废水送至干灰场。此技术具有投资节约、操作简便的优点,在实践过程中具有一定的实用性,并可以减轻企业刚性支出。但由于其系统特性,导致管道出现腐蚀性,适用于没有石膏副产品,综合利用的湿法脱硫系统。
2.2化学沉淀技术。此技术在处理中,依托化学原理,通过中和、沉淀、混凝以及澄清四个环节。在处理过程中,中和、沉淀主要负责调节废水的pH。其中,常用的碱性中和剂中,包括石灰以及石灰石。重金属沉淀主要是通过加入碱中和反应废水中的硫离子、有机硫促进Hg2+和Pb2-等离子体实现硫化物沉淀。现阶段我国电厂处理脱硫废水中,普遍采用tmt15硫化剂;在混凝、沉淀的环节中,主要负责剔除废水中的悬浮物,利用絮凝剂实现混凝处理。而澄清的处理中,依托澄清池,将进入澄清池的废水浓缩,进而形成重力沉降,上清液到达排放标准。此方式在我国应用较为广泛,适用于对出水水质标准要求不高的废水实施处理。该方式可以有效地降低脱硫废水中的悬浮物。但在现阶段我国沉淀技术处理中,处理后的废水,其中盐量成分较高,且C1-的含量可达到2%~4%,如直接排放,会对周围生态环境造成一定的影响[6-7]。
2.3喷雾蒸发处理技术。脱硫废水经预沉池初始分离后,废液经过高压泵的输送,在除尘设置前的高温烟气中停留,由烟气雾化器中的喷嘴雾化,称为喷淋蒸发处理系统。在脱硫废水处理过程中,废水液底通过吸收烟气,进而迅速蒸发形成蒸汽。废水通过蒸发处理,其含有的杂质、粉灰都被电除尘器中的电机捕获,与粉尘一起排放;在脱硫塔中,由于脱硫塔内设置喷淋冷却功能,使得水冷凝进入了脱硫塔浆液循环系统。通过水分的加入,可以排入汽提塔浆液循环系统,从一定程度上全面降低需水量,对脱硫系统的处理起到了良好的提高作用。此技术在使用的过程中,利用电厂烟气的特性,实现脱硫废水零排放的目的,对我国工业化、现代化的建设而言,此技术存在深远意义,具有较大工程应用价值。2014年6月,我国某电厂在2×600MW的机制上,进行了喷雾蒸发处理脱硫废水试运行实验。此处理技术在处理中,实现了设备少、投资轻、运行成本低、运行管理方便等优点,还在一定程度上达到了脱离废水的零排放。但此技术在我国现阶段脱硫废水处理技术中,仍存在一定不稳定、不可靠因素。
2.4蒸发浓缩技术。蒸发浓缩技术主要通过四个环节(加热、热回收、排热、附属系统)实现废水处理。首先,在加热器中,流经换热管的低压蒸汽和循环盐水经加热沸腾后,依次进入各闪蒸室。蒸发的水蒸气依靠除雾器和蒸发器上的非换热管实现换热和冷连接。在这一过程中,各级的蒸汽冷凝水,通过换热管下收集的蒸馏水,有效地形成了固液分离。此项技术工艺较为简单,且蒸发回水的水质量较为良好,但其脱硫废水处理工艺成本较大,故此在实际电厂中,此方式较为少见。
2.5膜分离技术。膜分离作为一种比较新的液体分离技术,其高效性能,一直在电力、石化等领域得到广泛的应用。我国教授针对脱硫废水,提出了反渗透浓缩法的处理方法。在国外专家实验中,采取了亲水性、疏水性微薄膜,针对沉淀脱硫废水展开了深度处理,通过实验得出,经此技术处理,其水质符合该国污染物排放的标准。此技术较其他处理技术而言,其整体投资性较低,但其自身技术特殊性,对进水有一定需求,导致在进入膜反应系统前,有关人员需对废水进行预处理,在实践处理中较为复杂,且回收水整体水质较蒸发浓缩法差,无法实现废水完全回收。
3结束语
社会现代化、工业化建设,为我国社会经济建设提供了有力支撑。在我国大力提倡生态环境保护下,人们对于生态环境的质量以及生态环境保护意识逐渐提高,加之我国对环保业的大力发展,使我国废水处理规范化、标准化。鉴于此,应全面提高废水处理重视度。其中,我国针对脱硫废水处理发展较为缓慢,多数电厂只是进行简单的物化处理后直接排放,对环境造成一定污染影响的同时,浪费了大量的水资源。为了响应国家生态环境建设,提高废水的综合利用性,针对废水处理,应进一步深度研究,全面提高脱硫废水处理效果,是我国现阶段诸多有关人员重点探析的方向。
作者:韩子华 单位:山东畜牧兽医职业学院