烟气脱硫废水处理技术前沿分析进展.docx

《烟气脱硫废水处理技术前沿分析进展.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《烟气脱硫废水处理技术前沿分析进展.docx（10页珍藏版）》请在第一文库网上搜索。

1、烟气脱硫废水处理技术前沿分析进展综述了烟气脱硫废水的产生原因与危害、分析了脱硫废水资源回用的可行性与困难，比较与评述了国内外烟气脱硫废水处理方法的工艺、原理及效果，指出了脱硫废水处理技术的发展新方向。当前各项技术都能使脱硫废水达标排放，但各工艺侧重点不同，经济投入相差较大，且后续环境问题各有不同。通过综合经济技术比照分析发现，电驱动膜法在当前最具潜力，能真正实现脱硫废水的资源化利用，到达近“零”排放，且具有运行成本低的优点，工业应用虽未形成规模，但前景广阔。我国的石油、天然气资源与煤炭资源相比相对匮乏，因此燃煤发电仍是解决我国用电需求的主要方式。截至20*年末，我国火电装机容量99021万千瓦

2、，增长7.8%。当前我国的经济发展方式正逐渐向节约型转变，由于火力发电会释放出大量的S02,因此我国大中型电厂均已建设了脱硫工程。目前，全球绝大部分火电厂采用湿法脱硫，产生大量脱硫废水。脱硫废水成分复杂，若不经处理排放，会对土壤、水、生态环境造成严重污染，而其中的可利用成分又造成了浪费。随着“水十条”的提出、火电厂污染防治技术政策的发布和环保税法等政策的完善，排污许可管理日益趋严。当前，国内外大部分研究重点集中在脱硫废水处理后达标“零”排放，少量在研究其资源化利用。因此，研究脱硫废水的处理、回收、再利用新技术迫在眉睫。本文通过阐述烟气脱硫废水产生的原因及危害，并对国内外烟气脱硫废水处理方法的工

3、艺、原理及效果开展综合比较与评述，探讨我国当前烟气脱硫废水处理技术的发展方向和应用前景，并提供了技术与科学参考。1烟气脱硫废水产生原因及危害1.1 烟气脱硫废水的产生烟气脱硫浆液在其循环使用中浓度不断增加，PH值逐渐降低，使得脱硫效率降低。浆液中C1一浓度升高不仅对脱硫效率和石膏品质有不良影响，还会引起管道腐蚀。为了保护脱硫系统，浆液中CI一浓度一般维持在1200020000mgkgEHo因此，必须定时排出废水，控制脱硫浆液中盐分及悬浮物杂质的浓度，以维持整个脱硫系统内的物料平衡。根据湿法脱硫工艺的特点，烟气脱硫废水主要来源于两部分：一部分是烟气与石灰石浆液反应，生成的石灰浆液脱水产生的石膏浆

4、液废水，是脱硫废水的主要成分；另一部分是由于石膏浆液浓度很大，容易结垢堵塞设备，在运行过程中不断冲洗产生的工艺冲洗废水。1.2 烟气脱硫废水的危害烟气脱硫废水成分复杂，包含的污染物有悬浮物、氯化物、氟化物、COD、重金属离子等。脱硫废水处理并没有相应的国家标准，只有行业标准，火电厂石灰石-石膏湿法脱硫废水水质控制指标(D1/T99720*)中规定了总镉、总格、总碑、总铅、总汞、总银、总锌、悬浮物、化学需氧量、氟化物、硫化物、PH值的控制值或最高允许排放浓度。烟气脱硫废水对于设备和环境的危害巨大，具体表现为：(1)脱硫废水中的高浓度悬浮物容易结垢，其中的高浓度C1会使设备管道腐蚀，影响脱硫工艺的

5、运行；(2)脱硫废水含有高浓度的硫酸盐，进入水环境中会被复原成S2一,进而发生相关反应生成甲基汞，对水生生物的生存造成影响，改变水体原有生态功能；(3)脱硫废水呈弱酸性，可以溶解重金属和某些有毒物质，直接排放会对土壤和水环境产生不良影响，例如硒进入土壤与水体中会影响人体安康，长期累积还会引起慢性中毒。13综合利用的可行性国内烟气脱硫废水在实际处理方面仅有少数电厂采用灰场处置、水力除灰等方法。从20*年开始，火电厂开始严控废水排放，提倡废水循环利用，因此研究脱硫废水的综合利用是大势所趋。废水中的废酸可以用来清洗设备，节省成本，循环利用。脱硫废水经过处理后可以作为补充水，再回到脱硫塔参与脱硫反应，

6、但有一个最大的约束条件C1浓度，只有C1一去除率较高才可以实现处理水回用。烟气脱硫废水的资源化将成为废水零排放的亮点之一，应成为我国电力环保行业的重点鼓励方向之一。2国内外脱硫废水处理方法现状2.1混凝-沉淀法目前，国内外火电厂最常用的烟气脱硫废水处理方法是混凝-沉淀法。混凝剂被投入废水中形成胶团沉降，沉淀设备分离絮凝后废水的沉降物与液体。康永等人对此工艺开展了改进，对废水只需添加一种新型药剂，在混合反应箱内一次加药即可，因此也称为“一步法”。2.2化学-微滤膜法化学-微滤膜法是在化学反应池中放入微滤膜，将微滤膜作为化学工艺的后续处理。在反应池中，参加碱和Na2S等物质，使废水PH值降低，使大

7、部分金属及重金属离子变为难溶于水的颗粒物质，反应后废水经过微滤膜排出，有少量污泥生成。2.3生化法经混凝沉淀处理后的溢流水进入生化反应器，微生物的代谢和分解等作用可去除废水中部分有机物，而且微生物可吸附络合重金属，从而减少排放废水中的重金属含量。张华峰采用SBR反应器处理火电厂脱硫废水，其工艺流程如图1所示。2.4蒸发浓缩法脱硫废水利用电厂余热蒸发浓缩，蒸汽冷凝回用，浓缩液的结晶产品包装外运。蒸发出的水蒸气通过除雾器与热交换管开展热交换冷凝，每级所得的蒸汽凝结水被收集，最终实现固液分离。国内外也有多家电厂应用此法。2.5人工湿地法人工湿地法是利用湿地中土壤、人工介质、植物、微生物的物理、化学和

8、生物三重协同作用，如重力沉降、过滤、植物吸收、微生物降解、化学沉淀、氧化复原和微生物分解等实现废水净化。2. 6零价*近年来，零价*在去除地表水中重金属方面取得成功,Huang等人采用该法处理脱硫废水。零价*处理系统由四个反应器组成，铁粉作为复原剂参加R1R2和R3反应器,NaOH被参加曝气池。具体工艺流程如图2所示。2.7流化床法流化床法是丹麦学者Kruger发明的一种脱硫废水处理方法，并在丹麦Avedre电厂中试取得较好效果。脱硫废水进入流化床后，向流化床参加二价镒、亚铁离子和氧化剂（如高镒酸钾、双氧水），开展充分混合反应，上清液进入循环池后排放。2.8电驱动膜法电驱动膜法6处理烟气脱硫废

9、水是近年新兴的一种方法，重点在于对烟气脱硫废水处理后开展资源再利用，该技术在日本、沙特、新加坡都有实际应用案例。该方法中的阴/阳离子膜均为选择透过性膜，在膜制作过程中添加了一种全氟化碳聚合物，即使不清洗也可连续使用23年，减少了酸碱或食盐的再生清洗。可与循环泥渣VF澄清池联用。3脱硫废水处理技术的效益分析3. 1混凝-沉淀法该方法目前在国内应用最为广泛，适用于处理对出水水质标准要求不高的废水。康勇采用“一步法”工艺和新型药剂处理火电厂烟气脱硫废水，通过优化参数，Cu2+、Zn2+、F一的去除率分别为83.10%,80.19%、68.88%。出水水质满足火电厂石灰石-石膏湿法脱硫废水水质控制指标

10、(D1/T99720*)标准要求，但处理后废水中含盐量仍较高，其中C1一的含量可达2%4%。然而，该方法处理系统占地面积大、基建费用高，处理过程中需添加药剂。尽管有些药剂处理效果好，但费用也不低，导致整体运行费用较高。随着水污染防治行动计划的公布，国家开始加大对脱硫废水的处理力度，混凝-沉淀法的应用将会受到限制。1.1 2化学-微滤膜法周卫青等人研究了化学沉淀-微滤法处理湿法烟气脱硫废水的效果。在PH值5.2、温度60条件下，Zn2+、Cd2+、Hg2+、Cu2+、Pb2+的去除率分别为80.08%、70.43%、98.05%、92.08%、76.06%o该方法对脱硫废水中的每一种重金属都能很

11、好地去除，效果优于化学法，出水浊度值大部分维持在0.1NTU以下，出水水质很好。该方法设备简单，基建费用相对较低。但随着系统的运行，污泥浓度会随之增大，从而导致膜污染，必须开展膜清洗和定期排泥。通常价格便宜的膜使用寿命较短，更换频率高，费用增加。3.3 生化法张华峰选择SBR反应器对*某电厂脱硫废水微量重金属开展动态研究，在PH值为67、温度为20。C的条件下，Cd2+、Cr3+、Hg2+、Pb2+、Zn2+的去除率分别为73.75%、65.71%、80.00%、89.27%.63.40%o结果说明，生化法处理脱硫废水对水中重金属并未具有非常理想的去除效果。虽然运行费用较低，但该方法管道设备多

12、，基建费用高，管理检修费用高。3.4 蒸发浓缩法蒸发浓缩法可以将脱硫废水中的TDS从4000050000mg1浓缩至350000600000mg1,获得结晶盐。废水处理后的污泥不仅可用于制砖，还可以开展结晶盐提纯，且满足二级工业盐标准，真正实现了废水与结晶盐资源化综合利用。但该方法需单独建立一套废水蒸发系统，若按照2X600MW机组计算，脱硫废水处理量为25m3h,该方法的工程总投资在5500万6000万元，相对较高。而采用四效强制循环蒸发器综合费用约为180元/m3,含药耗、能耗、设备折旧与人工费用等。3. 5人工湿地法冯亚南等人模拟人工湿地，选用美人蕉、香蒲、水葫芦三种植物处理脱硫废水，污

13、水配比执行生活污水排放标准(GB1891820*)一级标准，发现美人蕉的去除率较稳定。人工湿地的植物组成很重要，在实际应用中可有效降低金属、总氮、总磷以及总悬浮颗粒物浓度。人工湿地修建时间长，基建费用高，系统运行维护费用低，但是运行的前提是必须在低氯情况下。所以脱硫废水需要预处理后才能进入人工湿地，增加了运行费用。1.1 6零价*HUang等人运用零价*去除脱硫废水中的重金属，其中汞浓度从约50g/1减少至0.005g1以下，硒从约3000g/1降到7g1,下。此外,碑、镉、平以下。研究发现,率高，特别是对硒、硝酸盐从约25mg1降低到0.2mg1以辂、铅、铜均降低至PPb水平或PPb水零价*

14、用于脱硫废水处理重金属去除汞等元素去除效果好，但零价铁和碱液的消耗量大，杂质离子影响处理效果。该方法的运行成本约为4.2元/m3,固体废物的产生量和能源的消耗量都非常低，与生物处理等技术相比，运行费用也较低。但该技术尚处于工业化试验阶段，至今并未投入实际使用。3.7 流化床法De1Una等人通过流化床结晶废水中的铅发现，在初始铅浓度为200mg1时，去除率可高达99%。在最正确条件下，该工艺对银、锌、镉等重金属离子的去除率分别为99%、97%、92%,但对汞的去除效率较低。该方法若要到达理想的去除效果，需将两个流化床串联，增加了基建费用，但运行处理费用较低。3.8 电驱动膜法某公司利用电驱动膜

15、法处理脱硫废水，S024、Ca2+、Mg2+的去除率分别为71.68%、82.80%、72.75%,对于C1-的处理效率高达72.00%。该方法基建费用相对较低，处理费用只需8.95元/m3,且可将处理后得到的废酸和出水再利用，经济效益很高。3. 9经济技术效益分析综合比照各种典型技术的处理效果和经济效益，可以得出脱硫废水处理技术的综合效益分析结果，具体如下表1和表2所示。表1各种烟气脱硫废水处理技术经济效益分析表2各处理技术对于污染物的处理率从经济效益上看，混凝-沉淀法、蒸发浓缩法，受到基建运行成本太高的限制；化学-微滤膜法受到运行成本过高的限制；由于脱硫废水离子含量高，生化法需要培养适应性

16、强的微生物，可能会消耗大量时间与金钱，且处理效果并不理想；人工湿地法、流化床法受到基建成本过高的限制，在实际应用中经济效益不高；而零价*,电驱动膜法经济效益较好。从处理效果上看，处理效果相对较好的有蒸发浓缩法、零价*、电驱动膜法，但有些技术可能存在二次污染，如人工湿地法。从技术方法上看，各工艺都有其侧重点，大部分技术主要是降低了废水的浊度、重金属和少量的硬度，含盐量没有明显降低，仅电驱动膜法则更注重于对C1一的去除。综合比较可以看出，电驱动膜法最具有应用潜力，其出水可以作为脱硫塔的回用水，而浓缩的废酸又可以再利用，经济效益进一步增加，充分表达了绿色循环的理念。4结论目前，用于烟气脱硫废水处理的技术