火力发电厂烟气脱硫废水处理 3页

第25卷第9期工业水处理Vol.25No.92005年9月IndustrialWaterTreatmentSep.,2005火力发电厂烟气脱硫废水处理潘娟琴121,李建华,胡将军(1.武汉大学资源与环境科学学院,湖北武汉430079;2.安徽省电力科学研究院,安徽合肥230022)[摘要]湿法脱硫工艺是现阶段全世界范围内应用最为广泛的烟气脱硫工艺,在湿法脱硫工艺中,不可避免的要产生一定量的废水。文章结合烟气脱硫废水的水质特征,简要综述了烟气脱硫废水处理工艺中中和、沉淀、混凝以及污泥脱水等各步骤的处理方法和研究进展等,并指出了现阶段我国在烟气脱硫废水处理研究和设计中存在的一些不足。[关键词]烟气脱硫;废水处理;中和;沉淀;混凝[中图分类号]X703.1[文献标识码]A[文章编号]1005-829X(2005)09-0005-03PowerplantwastewatertreatmentbyFGD121PanJuanqin,LiJianhua,HuJiangjun(1.SchoolofResourceandEnvironmentScience,WuhanUniversity,Wuhan430079,China;2.AnhuiElectricPowerResearchInstitute,Hefei230022,China)Abstract:Wetlime(stone)-gypsumfluegasdesulfurization(FGD)isthemostpopularprocessatpresentworldwide,butwastewatercontainingalotofpollutantsintheprocessoccurs.Thespecialtyofthewastewaterisdescribed.Inaddition,thetreatmentmethodandprogressofresearchonthesteps,suchasneutralization,precipitation,flocculationandsludgedewatering,etc,arereviewedbriefly.Attheend,somedeficienciesoftheprocessarepointedout.Keywords:fluegasdesulfurization;wastewatertreatment;neutralization;precipitation;flocculation在各种烟气脱硫工艺中,石灰石湿法脱硫工艺综合比较火电厂的脱硫废水水质,可以得出脱硫因其适用煤种范围广、适用煤种含硫量范围大、脱硫废水的水质特点〔3～8〕:(1)脱硫废水呈弱酸性,pH一般效率高(≥90%)、系统可用率高(≥95%)、吸收剂利为4~6,明显低于GB8978—1996《污水综合排放标用率高(≥90%)、石灰石来源丰富且廉价、工艺成准》中pH6~9的排放标准。(2)悬浮物含量高,实验熟、运行可靠性高等优势而成为现阶段在全世界范证明脱硫废水中的悬浮物主要是石膏颗粒、二氧化围内应用最广泛的烟气脱硫工艺〔1,2〕硅以及铁、铝的氢氧化物。(3)脱硫废水中的主要阳。我国也已有数台机组建成或正在设计建造石灰石湿法烟气脱硫装离子为钙、镁等硬度离子,含量极高,铁、铝含量也较置。但湿法脱硫会在生产运行过程中产生废水,即脱高,其他重金属离子含量不高,但大多都远远超过了硫废水,由此带来的脱硫废水处理问题也成为火力GB8978—1996《污水综合排放标准》中规定的排放指发电厂设计、生产和科研中的一个新问题。标。(4)脱硫废水中的阴离子主要有Cl-2-2--、SO4、SO3、F1烟气脱硫废水中杂质来源及其水质特点等。这些离子主要来源于煤,煤中这些元素的含量高脱硫废水的水量与脱硫工艺、脱硫系统以及烟气成低最终会反映在脱硫废水中。(5)化学耗氧量虽然不分等多种因素相关,一般脱硫废水水量为5~20m3算太高,但脱硫废水中的化学耗氧量与通常的废水不/h。脱硫废水中的杂质主要来源于烟气和脱硫剂,同,在脱硫废水中,形成化学耗氧量的主要因素不是由于煤中含有包括重金属元素在内的多种元素,如有机物,而是还原态的无机物连二硫酸盐。F、Cl、Cd、Hg、Pb、Ni、As和Cr等,这些元素在燃烧过2烟气脱硫废水处理方法和工艺程中生成了多种不同的化合物。这些化合物一部分2.1烟气脱硫废水的处理方法随炉渣排出炉膛,另外一部分随烟气进入脱硫装置根据脱硫废水的水质特点和电厂的实际情况,吸收塔,溶解于吸收浆液中。脱硫废水的处理方法综合起来主要有如下三种:5n专论与综述工业水处理2005-09,25(9)(1)将脱硫废水与经浓缩的副产品石膏混合后排的废水中硫化物的含量也满足GB8978—1996《污至灰场堆放。这种方法适用于石膏副产品完全抛弃,水综合排放标准》中规定的排放指标。不综合利用的湿法脱硫工艺系统。我国珞璜电厂采硫化剂可采用有机硫化剂、硫化钠、硫化氢或硫用此方法进行脱硫废水的处理。化亚铁。国内电厂一般采用的硫化剂都为有机硫化(2)将脱硫废水在电除尘器和空气预热器之间的剂TMT15,但是胡将军等的实验也表明采用硫化钠烟道中完全蒸发,所含固态物与飞灰一起收集处置。作为硫化剂,也能达到较好的处理效果。这种方法因条件限制在我国很少采用,但在美、德等2.2.3混凝国家有的采用此法进行脱硫废水的处理。由于悬浮物含量很高,在进行化学沉淀时,必须(3)设置专门的脱硫废水处理系统,处理后的水同时进行混凝处理。在去除悬浮物和胶体等杂质的质满足GB8978—1996《污水综合排放标准》中规定同时,混凝生成的活性絮体,也可以吸附水中析出的的排放指标。目前国内的北京第一热电厂、杭州半山细小金属氢氧化物絮体共同沉淀,增加金属氢氧化电厂、浙江钱清电厂等电厂的脱硫装置的脱硫废水物去除的速度和效率。在脱硫废水的混凝处理中,可处理都设置单独的处理系统进行处理后排放或回收以采用两种絮凝剂,即铁盐和高分子絮凝剂。利用。从目前火力发电建设的形势看,为了石膏的综2.2.4最终中和合利用,提高火力发电厂的经济性,很多新建的工程在沉淀分离反应完成后,由于pH值大于9,超都要求将石膏进行综合利用,因此,脱硫废水的处理过了排放标准,因此需要进行后续加酸中和,将水的也将被普遍采用。pH值中和至6~9之间。一般采用一定浓度的工业2.2烟气脱硫废水处理工艺盐酸进行中和处理。通过对脱硫废水水质特点的分析,可以确定烟2.2.5泥浆脱水处理气脱硫废水处理的原则性系统流程。烟气脱硫废水一般均对澄清池底部的污泥高度进行监测,当处理工艺一般包括中和、沉淀、混凝、最终中和及泥超过设定范围时,多余的泥浆经泵送入板框式压滤浆脱水等。机进行脱水,然后装车外运。2.2.1中和2.2.6其他中和处理的主要作用包括两个方面:(1)发生酸(1)氟的处理。脱硫废水中的氟化物主要来源于碱中和反应,调整pH值至中性范围,达到pH6~9煤燃烧后产生的HF,因此其含量与煤质关系很大。一的排放标准;(2)沉淀部分重金属,使重金属生成氢般采用直接加入石灰的方法对氟离子进行处理,即在氧化物沉淀。常用的碱性中和药剂一般有石灰、石灰调节pH值时选用石灰作为碱化剂,这样一方面调节石、苛性钠、碳酸钠等,其中石灰因来源广、价格低、了pH值,另一方面也进行了除氟处理。同时,由于脱效果好而得到了广泛应用。硫废水含有一定量的镁、铁、铝等金属离子,在碱性2.2.2沉淀条件下生成氢氧化物沉淀,因此,当采用石灰进行碱胡将军等〔9〕曾研究了中和沉淀法和硫化物沉淀化处理时,通过以下三个方面的作用将氟离子去除:法处理重金属的实验。研究结果表明,随着pH的升与F-直接反应生成CaF而沉淀下来;Ca(OH)22高,废水中的重金属的含量逐渐降低。在pH值为9絮凝物吸附F-Mg(OH)2;氟化物在Al(OH)3、Fe(OH)3时,除镉和汞未达到排放标准,需要采取进一步处理沉淀物上共沉淀。研究表明〔9〕,在石灰的投加质量浓外,其余重金属的去除效果较好,其浓度均低于排放度为900mg/L时,水中氟离子质量浓度可降至10标准。研究结果还表明,由于脱硫废水中含有一定量mg/L以下,达到GB8978—1996《污水综合排放标准》的铁、铝等金属离子,在碱性条件下生成氢氧化物沉中规定的排放指标。淀,使得某些在高pH值下沉淀的重金属离子被在(2)COD的处理。在脱硫废水中,形成化学耗氧低pH值下生成的金属氢氧化物吸附而共沉,因而量的因素不是有机物,而是还原态的无机离子,主要使其在低于理论pH值时也达到最低浓度。是连二硫酸盐,可通过氧化降低其含量。氧化剂通常实验表明,经过硫化物沉淀处理后,各种重金属采用空气。系统曝气在废水箱中完成,曝气时间为6~离子的浓度进一步下降,尤其是镉和汞的浓度大幅8h,气水比为2∶1。曝气装置采用母管支管结构。实度下降,有效地补充了中和沉淀的处理。同时处理后践表明〔10〕去除率可,脱硫废水经曝气处理后,CODCr6n工业水处理2005-09,25(9)潘娟琴,等:火力发电厂烟气脱硫废水处理以达到8%~10%。情况,在今后的工作中还要更好地吸收借鉴国外同在日本,一般采用专用的吸附剂或专用树脂来行的处理技术和处理经验,并在此基础上积极开展吸附去除脱硫废水中的COD。同时吸附饱和的吸附脱硫废水处理技术的国产化研究,为工业设计和应剂或树脂能够再生循环利用,反复的进行吸附处理。用提供较为完善的设计参数和运行控制指标。目前,日本还研究开发出一种能选择吸附氟离子的[参考文献]吸附剂,并正在研究将其应用于脱硫废水的处理。[1]马新灵,邓德兵,向军,等.燃煤电厂烟气脱硫研究进展[J].华中对于脱硫废水中COD的处理的另外一种方法电力,2002,15(6):69-72是酸解,即向脱硫废水中加入无机酸,在酸性条件下[2]许涛,张岗,高翔.大型燃煤发电厂锅炉烟气脱硫技术[J].湖北加热废水,使其中的连二硫酸、氮-硫化合物分解。电力,2003,27(1):23-25这种方法也在日本得到应用。[3]管一明.燃煤电厂烟气脱硫废水处理[J].电力环境保护,1998,14(1):38-443存在的问题与展望[4]罗涛.烟气脱硫废水处理[J].四川电力技术,1999,(2):46-47随着我国火电建设力度的加大和环保要求的提[5]周祖飞.湿法烟气脱硫废水的处理[J].电力环境保护,2002,18高,火力发电厂烟气排放中二氧化硫的整治工作也(2):37-39将更加深入,湿法脱硫工艺将在火力发电厂中广泛[6]汤争光,梅拥军.石灰石-石膏湿法烟气脱硫废水处理浅析[J].采用,因此脱硫废水处理系统也将在火力发电厂中上海环境科学,2001,20(12):609-610[7]汤蕴蕾.湿式烟气脱硫废水处理[J].华东电力,1997,(12):48-49大量使用。但是现阶段脱硫废水处理在国内还处在[8]吴刚.火力发电厂烟气脱硫废水处理及系统工艺设计[A].火电试验摸索阶段,在脱硫废水处理的研究、设计和生产厂水处理技术研讨会交流资料之四[C].重庆:中国电机工程学等方面与国外相比,还存在很多不足,主要表现为:会,2003.18-22(1)研究力度不够。在国内系统地进行脱硫废水[9]胡将军,薛非,李英柳,等.脱硫废水处理试验研究[J].环境保护处理实验研究的单位主要有南京电力环境保护研究科学,2002,28(10):11-13[10]王正江,杨宝红,王璟,等.第一套国产化脱硫废水处理设备在所、西安热工研究院和武汉大学等,研究的力度远不火电厂中的应用[A].火电厂水处理技术研讨会交流资料之四及国外。相信随着我国脱硫装置的大量采用,会有越[C].重庆:中国电机工程学会,2003.50-53来越多的研究机构加入到脱硫废水的研究中来。(2)脱硫废水处理设备的国产化力度不够。由于[作者简介]潘娟琴(1979—),2000年毕业于武汉水利电力大学,现为武汉大学资源与环境科学学院环境工程专业2003年目前国内对脱硫废水的研究工作很少,现阶段,国内级硕士研究生。E-mail:apan13@sina.com.cn。投用或在建的几套脱硫废水处理设备主要是全套引[收稿日期]2005-05-22(修改稿)进外国设备,设备价格昂贵。!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!(3)对脱硫废水中的COD处理研究不够。由于水处理动态在脱硫废水中形成化学耗氧量的因素是还原态的无采用中空纤维反应器进行饮用水的生物脱氮处理——Ki-机离子,主要是连二硫酸盐。因此脱硫废水的CODtakyushuNationalCollegeofTechnology,etal.The10thAPC-处理工艺也与通常的COD处理工艺不大一致,并成ChECongress,Kitakyushu,Japan,2004.A-199为脱硫废水处理中的一个难点。国外的研究者多在采用聚砜中空纤维(膜孔径为0.1μm,经聚乙二醇亲水化研究采用专门的工艺方法处理脱硫废水中的COD,处理)作为反硝化菌的支撑物,该菌被固定于中空纤维膜表面,纤维组件被安装于管式反应器中。含NO--N但国内学者对此难点的研究明显落后于国外同行。3的模拟地下水被引入纤维的外表面,且NO--N3还原所需的氢被从中空纤维内(4)在对脱硫废水的水质特征进行分析时,人们侧传递过来。反硝化菌是自养菌仅仅需要无机碳,无机碳维持往往会忽略对其中氨氮化合物的分析。脱硫废水中在6.0mg/L的条件下,脱氮速率能保持在适当的水平,且pH氨氮化合物的来源主要也是煤燃烧后产生的氨氮化在6.5~9.5的范围内,脱氮速率较高。其次,探讨了地下水中NO--N-合物。对脱硫废水的分析结果表明其中的氨氮化合3浓度对脱氮速率的影响。采用含20~400mg/LNO3-N的模拟地下水进行脱氮试验,得出脱氮速率与NO--N3浓度的物含量也超过GB8978—1996《污水综合排放标准》关系式为r=52.2C0.79,式中:r为脱氮速率,mg/(m3·h);C为中规定的排放指标,需要经过处理后才能排放。但是NO--N-3质量浓度,mg/L。可以看出,在处理低NO3-N浓度国内目前还很少有人注意到此问题,国外相关的实水时,较异养菌有更高的脱氮速率。细菌在脱氮时需要一些验研究单位已专门立项对此进行研究。微量元素例如磷、钾和镁等,通过优化系统pH、微量元素浓度、温度和氢气压力可获得高的脱氮速率。结合我国目前火力发电厂烟气脱硫工作的实际(李绍全供稿)7