上海皙全純水設(shè)備分析：脫硫廢水零排放是迫切和必要
1脫硫廢水概述
1.1脫硫廢水的水質(zhì)特點及慣例處置工藝
典型熱電廠脫硫廢水中一般含有大量的鹽分、硫酸根離子、重金屬離子及氯化物，并含有難處理的COD等，pH值一般在5-6之間，水質(zhì)呈弱酸性。處置時需要在水中加入CaOH2將pH值調(diào)節(jié)到8.5-9.0之間，使得重金屬離子(如銅、鐵、鎳、鉻和鉛)生成氫氧化物沉淀;同時反應(yīng)過程中還會生成CaCl2CaF2CaSO3CaSO4沉淀物，以分離氯根離子、氟化物、亞硝酸鹽、硫酸鹽等鹽類物質(zhì);對于汞、銅等重金屬，純水設(shè)備目前普遍采用15%TMT溶液替代Na2S來將其沉淀出來。
1.2脫硫廢水處置難點
從脫硫廢水慣例處置工藝中可以看出：預(yù)處置工藝中添加了大量的熟石灰，會導(dǎo)致水中硬度離子含量較高，且水中殘留有高濃度的SO42-Cl-屬于典型的高含鹽廢水。水中硬度離子含量高會導(dǎo)致處置設(shè)備結(jié)垢污堵，Cl-離子含量高會對設(shè)備、管道發(fā)生嚴重腐蝕。其次，脫硫廢水水質(zhì)成分復(fù)雜，污染物超標(biāo)嚴重，水中鎘、汞、硫化物、氟化物含量高。另外，脫硫廢水受燃煤品種、脫硫工藝、吸收劑等多種因素影響，水質(zhì)變化較大。
2脫硫廢水零排放技術(shù)
2.1多效蒸發(fā)(MED技術(shù)
將多個蒸發(fā)器串聯(lián)起來，前一個蒸發(fā)器的二次蒸汽作為下一個蒸發(fā)器的加熱蒸汽，下一個蒸發(fā)器的加熱室便是前一個蒸發(fā)器的冷凝器。多效強制循環(huán)蒸發(fā)系統(tǒng)在國內(nèi)化工制鹽、食品、制藥等工業(yè)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，能夠同時實現(xiàn)濃縮和結(jié)晶。該工藝設(shè)備占地面積大，消耗蒸汽量大，上海純水設(shè)備能夠自動運行，設(shè)備投資利息低。2蒸汽動力壓縮式(TVR技術(shù)。使用蒸汽噴射泵，以少量高壓蒸汽為動力，將局部二次蒸汽壓縮并混合后一起進入加熱室作加熱蒸汽用。蒸汽動力壓縮式蒸發(fā)系統(tǒng)只能利用大部分二次蒸汽(70%左右)其余的二次蒸汽送往冷凝器冷凝，因此在能量利用率上不及機械壓縮式蒸發(fā)系統(tǒng)。但其結(jié)構(gòu)簡單，費用低廉，消耗蒸汽而不耗電，可在投資較少的前提下取得較大的節(jié)能效果和經(jīng)濟效益。相比于多效蒸發(fā)技術(shù)，該工藝設(shè)備占地面積相對小，消耗蒸汽量較少，全自動運行，設(shè)備投資利息偏高。3機械壓縮式(MVR技術(shù)。從蒸發(fā)器進去的二次蒸汽進入壓縮機，壓縮機中絕熱壓縮，溫度、壓力升高，又送入蒸發(fā)器作加熱蒸汽用，加熱室中冷凝后排出。這種蒸發(fā)器只在啟動階段需要發(fā)生蒸汽，但消耗電能。工業(yè)純水設(shè)備相比于MED技術(shù)和TVR技術(shù)，該工藝設(shè)備占地面積小，可以實現(xiàn)全自動化運行，一次性投資利息高，需要定期更換機械密封。
2.2蒸發(fā)結(jié)晶技術(shù)
目前國內(nèi)采用脫硫廢水“零排放”工藝的有兩家電廠。某電廠采用“二級預(yù)處理+蒸發(fā)結(jié)晶”系統(tǒng)總投資9750萬元，預(yù)處置系統(tǒng)采用兩級反應(yīng)+沉淀和澄清處理，一級投加CaOH2二級投加Na2CO3軟化水質(zhì)。蒸發(fā)結(jié)晶處置采用四效立管強制循環(huán)蒸發(fā)結(jié)晶工藝，蒸發(fā)系統(tǒng)分為熱輸入部分、熱回收部分、結(jié)晶轉(zhuǎn)運局部和附屬系統(tǒng)局部，結(jié)晶通過離心機和干燥床制得固體結(jié)晶鹽。河源電廠脫硫廢水自身水質(zhì)相對較好，經(jīng)過軟化預(yù)處置后鈣鎂離子含量降低至1-2mmol/L濁度<2NTU干燥后得到鹽結(jié)晶品質(zhì)較好。該工藝系統(tǒng)極高的能耗限制了其在脫硫廢水零排放處置領(lǐng)域的推廣。
2.3納濾膜
納濾膜對二價或高價離子特別是陰離子的截留率比較高，可<98%而對一價離子的截留率一般<90%納濾處理的一個優(yōu)點是能截留透過超濾膜的小分子有機物，上海純水設(shè)備又能透析反滲透膜所截留的局部無機鹽，也就是能使“濃縮”與脫鹽同步進行。納濾通常與反滲透組合使用。2RO膜：高壓卷式反滲透膜和高壓平板反滲透膜。高壓卷式反滲透膜(一般指海水反滲透)壓力達到8MPa處置含鹽量8%10%海水時，其回收率達到40%60%該工藝應(yīng)用幼稚，運用于脫硫廢水系統(tǒng)中和實際的海水淡化系統(tǒng)相似，系統(tǒng)簡單，易操作、控制和維護，工藝幼稚，設(shè)備投資低。高壓平板膜系統(tǒng)是一種超高壓力的反滲透系統(tǒng)，具有抗污染、耐高壓的特性，最高操作壓力可達160MPa適于高CODBOD5含鹽廢水、海水、垃圾滲濾液以及各種高濃度水性物料的高倍數(shù)濃縮和處理。當(dāng)運行壓力達到14MPa時，廢水含鹽量甚至可濃縮至12%左右。相比于高壓卷式反滲透，高壓平板膜的運行藥劑費用低，但是由于在高壓下運行，對設(shè)備的質(zhì)量要求很高，因此前期投資費用較高。3正滲透膜法。正滲透是提取液產(chǎn)生巨大的滲透壓驅(qū)動力下，水分子自發(fā)并有選擇性地從膜的高鹽水側(cè)擴散進入提取液側(cè)。提取液是特定物質(zhì)的量比的氨和二氧化碳氣體溶解在水中形成的碳酸銨溶液，可以使廢水含鹽量濃縮至15%左右。提取液通過加熱蒸發(fā)循環(huán)利用。4電滲析。電滲析是陰極與陽極之間放置若干交替排列的陽膜與陰膜，由于離子交換膜的選擇透過性，當(dāng)兩端電極接通直流電源后，水中陰、陽離子分別向陽極、陰極方向遷移，形成了交替排列的離子濃度減少的淡室和離子濃度增加的濃室，從而實現(xiàn)溶液的濃縮、淡化和提純。電滲析具有占地面積小、操作簡單、環(huán)境污染小、對進水水質(zhì)要求不高等優(yōu)點，但也存在裝置復(fù)雜、脫鹽效果不徹底、水回收率低的問題。
2.4煙道噴霧蒸發(fā)工藝
煙道噴霧蒸發(fā)工藝是將脫硫廢水霧化后噴入空氣預(yù)熱器(APH和電除塵器(ESP間的煙道，利用熱煙氣使廢水完全蒸發(fā)，廢水中的污染物轉(zhuǎn)化為結(jié)晶物或鹽類等固體，隨煙氣中的飛灰一起被電除塵器收集下來，從而除去污染物。煙道噴霧蒸發(fā)工藝處置的廢水量小，容易造成煙道腐蝕、結(jié)垢和堵塞，噴頭的布置對蒸發(fā)固化效果影響很大，對爐后煙道裝置位置要求高，低低溫改造后布置困難，工業(yè)純水設(shè)備可能增大機組正常平安運行的風(fēng)險。
2.4蒸發(fā)塘工藝
蒸發(fā)塘利用自然蒸發(fā)的原理將高鹽水中的水分蒸干，使鹽分濃度達到飽和而結(jié)晶析出。相比于多效蒸發(fā)、機械壓縮再蒸發(fā)等技術(shù)具有處置利息低、運營維護簡單、運行可靠、使用壽命長、抗沖擊負荷好等方面的優(yōu)勢。但同時，蒸發(fā)塘占地面積大、基建利息高，無法做到水的回收利用，受氣候影響大(只適合干旱少雨的地區(qū))等原因，制約了蒸發(fā)塘的應(yīng)用。上海純水設(shè)備蒸發(fā)塘加機械霧化蒸發(fā)器處置技術(shù)可大大減少蒸發(fā)塘的面積(可節(jié)省土地90%以上)但蒸發(fā)塘的占地面積依然不小。
結(jié)語
脫硫廢水零排放技術(shù)多種多樣，但歸根到底離不開預(yù)處理、濃縮減量和固化。
目前預(yù)處置技術(shù)均需投加化學(xué)混凝藥劑，雖然有些脫硫廢水可以使用膜過濾，但離不開化學(xué)混凝藥劑的投加，藥劑使用量大，運行費用很高。濃縮減量技術(shù)包括熱法減量和膜法減量。熱法減量技術(shù)工藝流程簡單，但是運行費用高。膜法減量工藝流程長，但運行費用低，膜法減量技術(shù)可以由各種不同的膜處置技術(shù)組合而成，方式多變，發(fā)展較快純水設(shè)備。
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