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鍋爐脫硫廢水零排放技術

發布時間:2021-1-22 14:41:22  中國污水處理工程網

  近年來,我國加大了對城市和企業污水處理廠產生污泥的處置力度,燃煤耦合污泥作為熱電聯產的燃料已經成為國內污泥處置的主流工藝之一,相應的鍋爐煙氣脫硫廢水零排放也在不斷地研究和實踐中。嘉興新嘉愛斯熱電有限公司積極探索創新,在原來熱電聯產基礎上,建成了日處理2500噸的污泥干化焚燒綜合利用項目,采用污泥耦合燃煤作為循環流化床鍋爐燃料,煙氣處理采用爐內噴鈣+高效靜電除塵+活性碳噴霧+布袋除塵+石灰石膏法脫硫+濕式電除塵工藝,煙氣達到了排放超低排放要求。并在脫硫廢水零排放工藝線路上勇于研究實踐,取得了良好的效果。

  一、技術線路研究

  1.1 原有脫硫廢水處理技術線路

  原有的脫硫廢水處理采用中和—沉降—絮凝—濃縮澄清—污泥處理工藝,具體流程為:

  (1)中和及沉降:在脫硫廢水加入石灰乳溶液提高pH至9.0以上,使大多數重金屬離子在堿性環境中生成難溶的氫氧化物沉淀。加入有機硫化物,使其與剩余的大部分Ca2+、Hg2+反應形成沉淀物沉積下來。

  (2)絮凝和濃縮:在廢水中加入絮凝劑FeClCO4,使細小顆粒凝聚成大顆粒而沉積,在澄清池入口中心管處加入混凝劑PAM強化顆粒長大,使細小的絮凝物發生凝聚和聚集后分離出來。廢水溢流進入澄清池中,絮凝物沉積在底部濃縮成污泥。污泥排到板框式壓濾機,小部分污泥返回中和反應箱提供沉淀所需的晶核。

  (3)污泥處理系統:將污泥輸泵送至板框壓濾機中進行脫水,壓出的壓濾機濾液送至溢流坑,溢流坑液位達到一定液位后,送入中和箱與新的脫硫廢水進入下一輪的處理循環繼續處理。在濕法脫硫過程中,為防止漿液中Cl-1濃度過高,需要從系統中排放一定量的廢水以維持脫硫系統中物料平衡。由于脫硫廢水中有很多物質屬于國家環保標準中要求嚴格控制的污染物,所以,脫硫廢水要求零排放或者必須經過降鹽類處理才能進行排放。原來的方案由于脫硫廢水經過以上絮凝去除懸浮物后未能除去可溶性的鹽,按照環保要求不能排入工業或市政污水管道。因此,此種脫硫廢水工藝存在技術局限。

  1.2 目前火電廠各類廢水零排放工藝技術

  (1)預處理+傳統蒸發結晶(MED&MVR)。通過投加石灰、絮凝劑等預處理,將脫硫廢水中大部分的懸浮物、重金屬及氟離子、硬度、二氧化硅等結垢物質除去,再由蒸發器進行蒸發結晶,冷凝水回用,結晶鹽另行處理。該技術成熟可靠,但投資費用高、運行成本高。

  (2)預處理+膜濃縮+傳統蒸發結晶。通過投加石灰、絮凝劑等預處理后,采用膜技術進行濃縮減量化,淡水回用,濃水進入后續傳統蒸發結晶系統,結晶鹽另行處理。該工藝中采用膜濃縮減量,終端廢水量可減少50%~60%,相應的蒸發水量也減少,因此,投資費用和運行成本相對低,但系統流程長,加藥量和污泥量大,對水質波動適應性差。

  (3)煙道噴霧蒸發。將脫硫廢水泵送至除塵器前煙道內霧化,利用煙氣溫度將霧滴蒸干,再由除塵器將顆粒物進行捕捉收集。工藝流程簡單,投資費用、運行費用較低,但該工藝廢水處理量不穩定,受機組負荷影響較大,煙氣濕度增加,電除塵低溫腐蝕嚴重。

  (4)煙氣余熱濃縮蒸發。這是一種相對簡潔的處理脫硫廢水的技術,利用鍋爐排煙余熱直接蒸發的方式將廢水濃縮10倍以上,采取引入熱二次風將濃縮液在惰性載體干燥流化床徹底干燥,再通過鍋爐除塵器捕集顆粒物。該技術對于廢水量較大的項目更適合,單位投資較低,鍋爐熱效率影響小。

  1.3 確定采用的煙氣脫硫廢水的技術路線

  我們針對燃煤耦合污泥焚燒循環流化床鍋爐的煙氣脫硫廢水進行分析研究,從工藝、安全、環保、經濟等各方面進行了細致的論證后,提出和實施了以下脫硫廢水零排放技術方案。

  (1)結合工藝特點綜合考慮,決定采用預沉降—蒸發濃縮—沉降分離—噴射蒸發工藝路線對脫硫廢水進行處理,實現廢水零排放。

  (2)利用脫硫原煙氣在蒸發塔中與逆向噴淋的廢水進行換熱,廢水吸收煙氣熱量蒸發濃縮;濃縮的廢水進入沉渣池進行沉降分離;清液通過輸送泵排至渣場,利用熱渣余熱將水分完全蒸發;沉渣池固層污泥外運集中處理。本工藝線路能耗低、運行成本小,蒸發的水分進入吸收塔,為吸收塔補水。

  (3)脫硫廢水零排放技術流程介紹。

  ①預沉降:廢水旋流器的溢流液進入廢水池中,進行重力沉降。預沉降過程中,廢水中石膏顆粒物、懸浮物在重力作用下向池底富集。

  ②蒸發濃縮:脫硫廢水量大,且固含量較低,因此需先對廢水先進行濃縮處理,經過濃縮處理后廢水量將減少至原來的1/10,含固量為原來的10倍。蒸發濃縮工藝是基于水與無機鹽和懸浮物沸點的差異實現分離的技術。利用脫硫原煙氣與廢水進行換熱增濕,水分在高溫煙氣作用下蒸發進入煙氣,最終進入吸收塔。隨著水分的蒸發,廢水濃度不斷升高,廢水量大大降低。

  ③沉降分離:當廢水濃度濃縮到15%左右,通過排出泵將濃縮廢水排入沉渣池進行沉降分離。高濃度的懸浮物在重力作用下沉降進入沉渣池底部形成污泥。沉降分離相當于對廢水進行了進一步濃縮處理。

  ④噴射蒸發:脫硫廢水經濃縮后廢水量將減至10%,濃縮后的廢水在池內沉降分離,分離后的少量6%左右的清液量和4%左右的污泥量,將沉渣池內的清液排至渣場,利用廢渣的余熱蒸發,從而達到脫硫廢水零排放的目的。

  二、工程實踐

  設計參數:脫硫廢水參數和煙氣主要設計參數見表1和表2。運行費用年運行時間折合至滿負荷運行按8000小時計,廢水零排放系統年運行費用見表3。主要經濟技術指標表4。經過試驗,對電除塵粉煤灰成份、脫硫廢水零排放能耗等指標進行綜合分析,脫硫廢水零排放處理成本控制在40元/噸以下,實現低成本脫硫廢水零排放。

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  三、結語

  國家新的環保法律、法規相繼出臺,環保要求越來越高,國務院頒發《水污染防治行動計劃》,要求脫硫廢水處理后的出水中由于含有高濃度的氯離子和重金屬離子,氯離子會嚴重腐蝕金屬設備,重金屬離子對環境造成污染,此部分廢水由于離子濃度高,難以回用,需要進行濃縮、減量、無害化處理,最終實現廢水零排放。采用煙氣濃縮蒸發技術處理脫硫廢水后,電除塵的粉煤灰氯離子含量會稍微上升。根據GB175-2007《通用硅酸鹽水泥標準》的規定,硅酸鹽水泥中氯離子濃度不得超過0.06%,硅酸鹽水泥中粉煤灰的摻比一般不超過30%,經過測試氯離子加權濃度遠小于0.06%。因此,脫硫廢水中氯離子進入粉煤灰對粉煤灰的品質影響較小,符合水泥質量要求。機組停用檢修時對電除塵內部進行了檢查,發現有2根陰極線斷裂,但是沒有明顯腐蝕現象,無法證明陰極線斷裂是項目實施引起,整體說明廢水零排放對電除塵設備未造成了不良影響。采用煙氣余熱濃縮蒸發技術處理脫硫廢水,系統和設備簡單,對機組安全運行沒有任何影響,也沒有對超低排放設備造成負面影響,投資節省、系統運行和維護費用低,實現了低成本脫硫廢水零排放。(來源:嘉興新嘉愛斯熱電有限公司)

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