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火电厂脱硫废水资源化回用处理工艺研究

关注:日期:2018-03-17

摘要

为解决现阶段脱硫废水回用及零排放工艺投资成本、运行费用高的问题,根据脱硫废水水质特点,提出超滤-纳滤-反渗透-电解制氯的脱硫废水资源化回用工艺,并通过中试对工艺中的核心系统超滤、纳滤系统进行可行性研究。结果表明,超滤-纳滤系统可有效将脱硫废水中1价离子、2价离子进行分离,1价离子进入纳滤产水,2价离子截留在纳滤浓水中,超滤出水浊度、SDI分别<0.5NTU、<3,纳滤1价离子透过率在20%~30% ,2价离子SO42-,Mg2+、Ca2+透过率分别<0.2%,<2.5%,<9%。纳滤产水浓缩后电解制氯,纳滤浓水直接回至脱硫塔,实现脱硫废水的资源化利用以及零排放。

关键词:脱硫废水;超滤;纳滤;反渗透;电解制氯;资源化回用

在深度节水工作开展的基础上,火力发电厂最终产生的末端废水主要为脱硫废水。由于脱硫废水成分复杂、含盐量高、致垢性强,较难实现零排放及回用。

现阶段真正实现脱硫废水回用并达到零排放的电厂很少,主要采用的是蒸发结晶工艺。通过对脱硫废水进行蒸发、浓缩、固化,回收蒸发过程中产生的冷凝水,同时将废水变为固态盐外运,实现废水零排放同时对废水进行了回用。但该工艺投资成本、运行费用均较高,并且系统较为复杂,难以推广。

本研究根据脱硫废水自身水质特点,提出了脱硫废水资源化回用的新工艺,并通过实验对工艺的核心系统性能进行了研究,以期在实现脱硫废水回用同时实现零排放。

1 实验部分

1.1 脱硫废水特性

对不同火力发电厂脱硫废水主要指标进行分析,结果见表1。

表1 不同电厂脱硫废水主要水质指标


由表1可知脱硫废水其中盐主要以1价盐NaCl和2价盐Na2S04、CaS04、 MgSO4为主。2价盐中CaSO4、MgS04与脱硫塔内的脱硫浆液主要成分相同,可直接回收至脱硫塔内。

1.2 资源化回用工艺路线

针对上述水质特点,考虑将脱硫废水中的1价盐和2价盐进行分离,分离出的2价盐直接回收至脱硫塔内,1价盐则可以进一步浓缩,对其NaCl进行资源化利用,提出新的脱硫废水资源化利用工艺。主要工艺流程见图。


将脱硫废水经预沉后,采用超滤进行过滤,去除脱硫废水中的悬浮物;

超滤出水采用纳滤进行1价盐与2价盐的分离,纳滤膜属于离子分离膜,它可将废水中的1价、2价离子进行分离;

经纳滤膜处理后,2价离子会被截留在纳滤浓水侧,1价离子透过纳滤膜进入纳滤产水测,因此经纳滤处理后,脱硫废水中的2价盐CaS04, MgSO4截留在纳滤浓水侧,直接回收至脱硫塔,1价盐NaCl进入纳滤产水;

纳滤产水进入反渗透进行浓缩,反渗透产水进入回用水箱回用,反渗透浓水进入电解制氯系统;

反渗透浓水为浓NaCI溶液,通过电解制次氯酸钠系统电解生成次氯酸钠溶液,可直接作为杀菌剂使用。

该工艺在脱硫废水资源化利用的同时,实现了脱硫废水的零排放。其核心系统为超滤、纳滤,但由于脱硫废水悬浮物含量很高,并且结垢倾向很高,因此超滤系统是否能够稳定运行需要通过实验进行验证;同时纳滤虽为离子分离膜,但对不同水质的分离效果也不尽相同,也需要通过实验进行验证。因此选择某沿海电厂进行现场中试,进行可行性研究。

1.3 实验设备与方法

浸没式超滤中试装置、纳滤中试装置。超滤膜型号ZW5OOD,纳滤膜型号DK4040-F30。

1)超滤实验。取预沉后脱硫废水进行实验,控制超滤系统通量为15L/(m2/h),在该条件下对超滤系统压力,出水浊度、污染指数(SDI)以及出水致垢离子进行测定,通过测定结果对超滤系统运行性能进行分析。

2)纳滤实验。去超滤系统出水进行实验,在不同回收率条件下,测定纳滤系统压差、运行压力、纳滤浓水和淡水中离子含量,根据测定结果对纳滤性能进行分析。

实验采用某沿海电厂脱硫废水,其pH为6.37,电导率30.7mS/cm,Ca2+、Mg2+的浓度分别为54.53、64.87mmol/L,Na+、SO42-、Cl-、盐的质量浓度分别为4.840、3.173、10.14、27.47g/L。

2 结果与讨论

2.1 超滤

2.1.1 运行压力

对实验期间超滤系统运行压差△p进行分析,结果见图2。



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