电厂脱硫废水脱硫废水经过中和沉淀、沉降、絮凝以及浓缩澄清过程工艺

来源: 铭源凯德过滤设备(北京)有限公司

电厂脱硫废水脱硫废水经过中和沉淀、沉降、絮凝以及浓缩澄清过程工艺

 石灰石/石膏湿法脱硫工艺作为当前燃煤电厂主流脱硫技术,具有脱硫效率高,技术成熟,运行稳定等优点,但为了防止循环浆液系统氯离子等元素的过度富集,脱硫系统需要定期外排一定量的脱硫废水。脱硫废水具备以下特点:

  1)水质受多种因素影响,且易随工况及煤种变化而变化;

  2)pH在4.5-6.5之间,呈弱酸性,氯离子含量高;

  3)以石膏颗粒、二氧化硅、铁铝化合物为主要成分的悬浮物含量较高;

  4)总溶解性固体含量较高,且变化范围大,一般在30000-60000mg/L,Ca2+和Mg2+等硬度离子含量高;

  5)汞、铅、砷等重金属第Ⅰ类污染物超标。因此,脱硫废水处理倍受业内关注。

 脱硫废水零排放成为燃煤电厂环保的重中之重。目前常用的处理工艺是传统化学沉淀方法,脱硫废水经过中和沉淀、沉降、絮凝以及浓缩澄清过程,大部分悬浮物和重金属离子会被去除,这一工艺能满足废水行业排放标准(DL/T997-2006),但无法去除迁移性较强的氯离子等可溶性盐分,对硒离子去除效果也不佳,无法实现真正的脱硫废水零排放。

  以蒸发结晶和蒸发技术为主的零排放技术是当前脱硫废水处理领域的研究热点。蒸发结晶技术工艺复杂,运行成本高,通过简单预处理后得到的混盐无利用价值,采用分盐工艺能得到纯度较高的结晶盐,但会进一步加大运行成本;低温烟道蒸发以及旁路烟道蒸发技术增加飞灰中含尘量,将处理压力转移至电除尘器,粉煤灰中盐分过高会影响水泥品质。

  本研究涉及一种脱硫废水烟气浓缩减量及水泥化固定工艺。 在电除尘器后设置带有液柱喷管系统的烟气浓缩塔,利用电除尘器后10%-15%的热烟气与脱硫废水液柱循环换热,实现脱硫废水5-10倍的减量浓缩。浓缩后的高盐废水与水泥、粉煤灰等胶凝材料经混合搅拌机搅拌后进入成型设备,随后转入恒定温度及湿度的养护室中进行养护,根据性能可将养护后的固化体用作混凝土或路缘石等材料。上述工艺的有益效果为:

  1)充分利用电除尘器后烟气,与脱硫废水接触进行传质传热,达到脱硫废水浓缩减量的效果,是对电厂余热资源的充分利用;

  2)液柱喷管系统能减少喷淋层设置造成的喷嘴堵塞问题;

  3)脱硫塔前烟气含湿量增加,大幅度减少脱硫系统的工艺补充水;

  4)水泥固定脱硫废水中的盐分和重金属离子,将流动性的脱硫废水转化为物化性能稳定,不易弥散的固化体,有效避免二次污染;

  5)充分利用电厂副产品粉煤灰。

  水泥固化技术具有工艺简单,原材料简单易获取,固化体性能稳定的优点,被广泛应用于放射性废物、重金属污染废水及污泥等废弃物处理领域。但固化技术用于脱硫废水处理的研究较少,且主要利用粉煤灰的火山灰反应来实现固化稳定化,考虑到脱硫废水水量巨大,固化体中水泥掺入少甚至不掺入,因此,制得的固化体抗压强度性能差,一般只能作填埋处置。Renew等研究了同时固化脱硫废水浓缩液和粉煤灰后的重金属浸出性能,水泥占总混合物的10%,用量较少,所得固化体重金属离子浸出率较低。

  然而,对于固化稳定化脱硫废水后固化体的氯离子迁移问题,还鲜有研究。在混凝土行业中,氯离子引起的钢筋锈蚀是钢筋混凝土耐久性能下降的主要原因,氯离子在水泥基材料中主要存在三种形式:

  1)与水泥中C3A相化学结合形成Friedel’s盐;

  2)被物理吸附在水化产物C-S-H凝胶上;

  3)游离在孔溶液中。

  其中,化学结合和物理吸附形式的氯离子统称为结合氯离子,孔溶液中的游离氯称为自由氯离子。自由氯离子会造成钢筋锈蚀,可用结合氯离子能力来评价混凝土中氯离子存在形式。因此,考虑到固化体的用途,实验利用模拟高盐水与水泥、粉煤灰等材料拌合制得固化体,同时探究了水泥,粉煤灰等不同组分材料对固化体抗压强度及结合氯离子能力的影响。

  1 实验部分

  1.1 固化胶凝材料

  矿渣硅酸盐水泥(425#);普通建筑用河砂;粉煤灰,取自华北地区某热电厂;模拟高盐水,实验室配制的Cl-浓度为30000mg/L的NaCl溶液;脱硫废水,某电厂经三联箱处理后的脱硫废水,热浓缩后测得其Cl-浓度为30692mg/L。

  1.2 实验方法

  (1)固化体制备将水泥、河砂和粉煤灰按一定配比拌合,加入适量模拟高盐水或脱硫废水搅拌均匀后转移至40mm×40mm×40mm的六联立方体试模,静置24h成型后置于饱和Ca(OH)2溶液中养护;

  (2)抗压强度检测固化体养护至规定龄期后,对其进行抗压强度试验。恒应力压力试验机(河北昌吉仪器有限公司,DYE-300B)以恒定速度移动,当固化体达到最大承受力时,机器停止,通过最大承受力计算抗压强度; 结合总体趋势,水泥配比低时固化体在3个龄期的抗压强度都很小,而配比过高会影响抗压强度,这是由于在高盐水量一定的条件下,水泥量的增加意味着水灰比的下降,在高盐水量能满足水化要求时,增加的水泥能充分水化,水泥浆内水化产物增多,浆体内毛细孔隙少,胶凝体积增加,因而抗压强度高。随着水泥量逐渐增加,高盐水量不足以提供水泥浆充分水化所需水量时,多余的水泥使得固化体内未结合的颗粒增多,浆体内毛细孔隙增加,抗压强度下降。当水泥配比为1.08时,固化体抗压强度性能最佳。3 结论

  (1)本文提出了一种脱硫废水烟气浓缩减量及水泥化固定工艺,将烟气浓缩后的脱硫废水与水泥、粉煤灰等材料拌合后制得固化体,从而实现污染物的水泥化固定;

  (2)固化体抗压强度随养护龄期增加而提高,水泥配比为1.08时抗压强度达到最高值,粉煤灰配比大于0.25后对抗压强度提升明显,高盐水配比越大,抗压强度越低,河砂量对固化体抗压强度影响小;

  (3)水泥配比从0.92增大至1.08,结合氯离子能力增大21.7%,粉煤灰配比从0.15提高至0.30时,结合氯离子能力仅增大了4.9%;

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