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脱硫废水回用​常规处理及零排放介绍

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脱硫废水回用​常规处理及零排放介绍
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编辑时间 : 2019-10-09

脱硫废水回用常规处理及零排放介绍


石灰石的主要成分为CaCO3,含有各种杂质如MgO、Fe2O3、Al2O3、SiO2等,这些杂质是脱硫废水悬浮物的主要组成。煤和石灰石中还含有少量重金属,在呈弱酸性的脱硫废水中具有较好的溶解性,而电厂的电除尘器对<0.5μm的细颗粒脱除困难,造成很多重金属在吸收塔洗涤过程中进入FGD浆液内富集,同时硒也是煤中极易挥发的有害痕量元素之一,在燃烧过程中几乎全部挥发,在脱硫废水中以+6价硒酸盐的形式存在,具有很强的毒性。所以脱硫废水存在很大的意义。


由于脱硫装置浆液内的水在不断循环的过程中会富集重金属元素、Cl-和微细的颗粒等,加速脱硫设备的腐蚀,影响脱硫效率,另一方影响石膏的品质。因此脱硫装置要排出一定量的废水,进入脱硫废水处理系统,经中和、沉降、絮凝、沉淀和脱水处理过程,达标后排放至工业废水调节池。


1.1中和反应


首先来自脱硫系统吸收塔的废浆液收集在废水缓冲箱中,由泵送至废水处理系统的反应槽中和箱。中和箱内加入定量的石灰乳,将废水的pH值调升至9~9.7范围,降低废水的腐蚀性,同时使水中大部分重金属以氢氧化物的形式沉淀出来,废水中呈溶解态的氟化物以氟化钙沉淀形式去除。氢氧化钙药液本身也可以起絮凝剂作用。废水经pH调整处理后可以改善后续絮凝、澄清处理效果,减少后续药剂的投加量。


1.2沉降反应


有机硫化物药液投加处理的目的是去除废水中残留的以及无法以氢氧化物沉淀形式去除的重金属离子。通常脱硫废水中重金属离子以两种不同形态存在:一种呈游离态,另一种以溶解的络合物形式存在。游离态重金属离子一般可以加氢氧化钙沉淀去除,但因络合态重金属溶解物的溶度远低于其氢氧化物的溶解度,因此无法通过投加氢氧化钙去除。为此只有通过寻求一种溶解度较络合态重金属溶解物溶解度更低的金属沉淀物才能去除这类金属,大部分重金属的硫化物沉淀能满足该要求。某些重金属如汞和废水中的氯离子形成的化合物不能通过加氢氧化钙去除,但加硫化物能满足要求。尽管大部分重金属离子可以形成金属硫化物沉淀,但形成金属硫化物沉淀所用的硫化物(如硫化氢、硫化钠)通常具有高毒性,且形成的的金属硫化物沉淀常常是高分散的,极端情况下甚至沉现低沉降性或沉积的自然胶体状。因此常采用有机硫化物,而有机硫化物(如TMT15一方面无毒、环保,另一方面形成的沉淀物具有较好沉降性。


1.3絮凝反应


在絮凝系统中,通过升高pH值和加入聚铁、有机硫进一步除去水中的重金属,通过pH值控制Ca(OH)2加药。聚铁和有机硫的加药量通过调试确定,根据废水量按比例加入。在沉淀系统中,加入助凝剂以便使沉淀颗粒长大更易沉降。


1.4沉淀和脱水系统


悬浮物从澄清/浓缩箱中分离出来后,一部分稀污泥通过污泥循环泵返回中和箱,另一部份澄清水排入清水箱回收。澄清/浓缩箱底污泥输送到压滤机,制成饼状,用卡车运到灰场


2脱硫废水零排放的原理及工艺流程


脱硫废水零排放系统首先通过抽取吸收塔入口烟道内高温烟气进行废水的浓缩,然后对浓缩后的废水进行调质并进行分离,最后对于分离出来的废水输送至干燥床进一步进行加热,干燥床利用热二次风作为干燥介质,将浆液浓缩干燥为含尘气体进入静电除尘前烟道,与粉煤灰共同收集。废水零排放工艺(见图2)系统由烟气系统、浓缩系统、浓缩调质、分离系统、浆液干燥系统组成。


2.1烟气系统


通过抽取脱硫塔前烟道中的高温烟气作为蒸发介质(烟气温度110℃左右),高温烟气进入浓缩塔后作为蒸发介质,经过废水降温喷淋后返回脱硫塔前烟道。为克服浓缩塔装置的系统设备、烟道阻力,在浓缩塔上游原烟气侧设置两台离心风机。烟气经过增压风机后进入吸收塔,降温喷淋至50℃左右后,返回脱硫塔前烟道,与原烟气一并进入吸收塔2.2浓缩系统烟气从浓缩塔中下部进入与通过浓缩塔内的浆液循环泵的上部喷淋进行废水逆流接触,在塔内进行蒸发,实现废水的浓缩,废水中的氯离子、硫酸根离子、镁离子不断富集。经浓缩塔洗涤后的低温饱和烟气,通过除雾器除去雾滴后由浓缩塔上侧引出,然后返回脱硫塔前烟道。2.3浓缩废水调质、分离系统浓缩后的废水,经过消石灰加药调节pH值,然后进入澄清池处理,上部清液经溢流后输送至干燥系统,底部浆液由泵送至现有废水车间浓缩澄清池,并最终通过压滤机压滤排固,压滤后的固体在输送至煤场进行掺烧,实现废水的零排放。


2.4浓缩浆液干燥系统


从二次风再循环管上抽取热二次风作为干燥介质,通过热风风机增压后进入惰性载体干燥床。运行中保证床内的惰性载体粒子处于流化状态,将浆液喷涂在惰性粒子表面。与高温热风进行热质交换,干燥后的浆液通过惰性粒子之间的碰撞研磨后,从惰性载体表面脱落,被气体携带离开干燥床,进入静电除尘器前烟道。利用静电除尘器捕集后混入粉煤灰,实现废水的零排放。


3脱硫废水回用零排放的对比


(1)脱硫废水零排放造价成本高,设备系统复杂,后期维护成本远高于废水常规处理的系统。


(2)废水零排放节约了能源,在废水排放中实现了高效率的资源利用。


(3)真正实现高盐度脱硫废水零排放,完全没有污水排放,实现了机组的清洁高效。


(4)通过旁路烟道蒸发脱硫废水,达到废水零排放的要求,利用了高温烟气进行蒸发,无需额外的热源,运行能耗低,实现了节能、环保的要求。


(5)废水零排放实现了对吸收塔入口烟道的烟气进行部分处理,降低了烟气中粉尘进入吸收塔内的含量,优化了整个脱硫系统。


(6)由于通过烟气的蒸发技术,减少了废水的加药环节,节约了成本。

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废水回用的消毒处理


为了使水质符合细菌学标准,水经过滤后还必须消毒。某些地下水可不经净化处理,但通常仍需消毒。


饮水消毒剂的选择,应考虑以下因素:①杀灭病原体的效果;②控制和监测的难易;③剩余消毒剂的有无;④对水的感官性状的影响;⑤副产物对健康的影响,以及预防或消除的可能性;⑥经济技术上的可行性。


美国安全饮水委员会通过对12种消毒剂的评价后指出:氯、臭氧、二氧化氯和氯胺,是可供公共给水选择的消毒剂;紫外线只适用于单位供水。


为了方便叙述,以下将氯胺消毒放在氯消毒项下一并介绍。


1.氯化消毒(氯消毒)  氯在常温下为黄绿色气体,具强烈刺激性及特殊臭味,氧化能力很强。在6、7个大气压下,可变成液态氯,体积缩小457倍。液态氯灌入钢瓶,有利于贮存和运输。


除氯外,漂白粉[Ca(ocl)Cl)和漂粉精][Ca(OCl)2]等也能用于消毒。含氯化合物中,氯的价数大于一l者,称为有效氯,具有杀菌作用。漂白粉含有效氯约为30%,漂粉精约含60-70%。


(1)氯消毒原理:氯溶于水后起下列反应:


C12十H20——HOCl十H+十Cl-。


HOCl=====H+十Ocl-


漂白粉在水中也能水解成次氯酸,氯的杀菌作用,主要是次氯酸体积小,不荷电,易穿过细胞壁;同时,它又是一种强氧化剂,能损害细胞膜,使蛋白质、RNA和DNA等物质释出,并影响多种酶系统(主要是磷酸葡萄糖脱氢酶的巯基被氧化破坏),从而使细菌死亡。氯对病毒的作用,在于对核酸的致死性损害。上述反应是可逆反应,因而一氯胺和二氯胺的杀菌原理仍是次氯酸的作用,只是在次氯酸被消耗后,反应才向左进行;氯胺本身也有杀菌作用,但需较高的浓度和接触时间。


(2)影响氯消毒的因素:


①加氯量和接触时间:加氯量除需满足需氯量外,尚应有一定量的剩余氯。需氯量是指因灭菌、氧化有机物和还原性无机物以及某些氯化反应等所消耗的氯量。所需余氯量的多少,与余氯性质有关。就游离性余氯而言(指HOCl和OCl—),则要求接触30分钟后,有0.3-0.5mg/L余氯;对于化合性余氯(指NH2Cl和NHCl2),要求接触1-2小时后,有1-2mg/L。


②水的pH值:次氯酸是弱电解质,其离解程度取决于水温和水的pH值。在0℃和20℃下,不同pH值时HOCl和OCl-的比例。可见,当pH值<6.o时,HOCl接近100%;pH=7.5时,HOCl和Ocl-大致相等;pH>9十,Ocl-接近100%。HOGI的杀菌效率约较Ocl-高80倍。因此,消毒时水的pH值不宜太高。


用漂白粉消毒时,因同时产生Ca(OH)2,可使pH值升高。故当漂白粉因保存不当或放置过久而使有效氯含量降低时,消毒效果会受影响。


二氯胺的杀菌效果较一氯胺高,三氯胺则几乎无杀菌作用。它们之间的生成量比例,取决于氨和氯的相对浓度、pH值和温度等因素。一般而言,当pH>7时,一氯胺的生成量较多;pH=7.0时,一氯胺和二氯胺近似相等;pH<6.5时,主要为二氯胺;三氯胺只有当pH<4.4时才存在。因二氯胺很臭,故主要应以一氯胺消毒。


③水温:水温高,杀菌效果好。水温每提高10℃,病菌杀灭率约提高2、3倍.


④水的浑浊度:悬游颗粒对消毒的影响,因颗粒性质、微生物种类而不同。如粘土颗粒吸附微生物后,对消毒效果影响甚小,而粪尿中的细胞碎片、或污水中的有机颗粒与微生物结合后,会使后者获得明显的保护作用。病毒因体积小,表面积大,易被吸附成团,因而颗粒对病毒的保护作用较细菌大。


⑤水中微生物的种类和数量:不同微生物对氯的耐受性不尽相同。但概括地说,除腺病毒外,肠道病毒对氯的耐受性较肠道病原菌强。


消毒往往不易达到100%的杀灭效果,故常以99%、99.9%或99.99%的效果为参数.由此可见,如消毒前水中细菌过多,则消毒后水中细菌数就不易达到卫生标准的要求。


(3)氯消毒方法:


①普通氯化消毒:是指水的需氯量较低,且基本无氨,用少量氯即可达到消毒目的的一种消毒法。此法产生的主要是游离性余氯,所需接触时间短,效果可靠。但要求原水污染较轻,且基本无酚类物质(否则会产生氯酚臭);原水为地面水时,往往会使饮用水具有致突变性,以及含有三卤甲烷。


②氯胺消毒法:本法相当于前述加氯量控制在C点前的消毒,不同的只是人为地加氨(液氨、硫酸铵或氯化铵)。氨与氯的比例应通过试验确定,其范围一般为1:3-1:6。与普通氯化消毒法相比,本法产生的三卤甲烷明显较低;消毒后的饮水,在Ames试验中其致突变性亦较弱;如先加氨后加氯,则可防止氯酚臭;如先加氯,消毒后再加氨,则可使管网末梢余氯得到保证。但本法的消毒作用较弱,故要求的接触时间较长,余氯浓度较高;费用较贵:一氯胺在大肠杆菌回变试验中呈阳性反应。


③折点消毒法:本法的优点是:消毒效果可靠;能明显降低锰、铁、酚和有机物含量;并具有降低臭味和色度的作用。缺点是耗氯多,并因而有可能产生较多的氯化副产物;需事先求出折点加氯量,且有时折点不明显;会使水的pH过低,故必要时尚需加碱调整。


④过量氯消毒法:当有机污染严重,或需在短时间内达到消毒目的时,可加过量氯于水中,使余氯达到1-5mg/L。消毒后的水,需用S02、亚硫酸钠或活性炭脱氯。


氯消毒法还可根据加氯点不同而分为预氯化法,后氯化法和中途加氯法。预氯化法是指在混凝沉淀前加氯,其主要目的在于改良混凝沉淀和防止藻类生长。但易生成大量氯化副产物。后氯化法即在滤后水中加氯,它是最常用的氯消毒法。中途加氯又称二次加氯,是在管网中途的加压泵站或贮水池泵站的补充加氯。管道很长时,采用此法既能保证末梢余氯,又不致使水厂附近的管网水含余氯过高。


(4)加氯设备:大中型水厂一般均用液氯。氯的投加设备种类很多,常用的有真空加氯机和转子加氯机。来自氯瓶的氯气首先进入旋风分离器,以分离悬浮杂质;再通过弹簧膜阀、控制阀、转子流量计和中转玻璃罩,以调控和测定加氯量;然后氯气经水射器与压力水混合、溶解,并被输送至加氯点。


小水厂也可用漂白粉消毒。


(5)氯化副产物的防治:概括地说,可采用以下措施:尽可能选择有机前体物含量低的水源;加强混凝沉淀和过滤等净化措施,并防止藻类在此等构筑物内的生长,以降低有机前体物的含量;改善氯化方法,如避免预氯化,采用中途加氯等,以减少氯化副产物的形成;采用颗粒活性炭滤池过滤,以去除氯化副产物。此外,尚可考虑采用其他消毒剂的可能性。


2.二氧化氯消毒;C102是橙黄色气体,在大气压下,液化温度为9.7℃。C102易挥发,遇光又易分解成C10和[o],故需在临用时就地制备。C10:易溶于水,其水溶液在密闭、避光条件下保存于冷处很稳定,如轻度酸化,则更稳定。  C102水溶液常按下列反应制备:


2NaClO2十C12—2C102十2NaCl。为获得满意的产量,氯溶液的加量应较上述反应式大2—3倍。在此条件下,溶液中有大量氯,且尚有以下副反应:


2C102十HOCl十H20—2C103-十2H+十HCl。


废水回用为防止氯化副产物的形成,近年来一直在探索无氯的C102制备法;据报道,如用4g/L浓度的氯溶液,并加入适量盐酸(使制得的C102溶液的pH在2、3范围内),然后才让氯与亚氯酸钠反应,则产品中的氯很少,并可获得95%的产量。此法制得C102浓度为6-10g/L,应立即稀释成1g/L。使用时,配成6-8mg/l的操作液。


C102的消毒效果及余氯的稳定性,均较氯高,且不受pH值的影响(9H6、10),不与氨反应,不产生三卤甲烷(有溴离子时除外)和致突变性;C102的氧化能力为氯的2倍,因而对铁、锰、嗅味和色度的去除效果均较氯优。同时;C10s系统和氯化系统在运转上十分类似,因而国外已有不少水厂改用C10:消毒或用于前处理.但clO2消毒的成本较氯和臭氧高。此外,动物实验还揭示:C10 2及其歧化产物ClO2-和C103-均能引起溶血性贫血和变性血红蛋白血症;C102尚具有降低血清甲状腺素的作用。因此,美国规定,水中C10s的最高污染水平为1mg/L;美国水厂协会建议,管网中cl02和C102-的总浓度不应大于0.5mg/L。


3.臭氧消毒  O3是极强的氧化剂。它在水中的溶解度约较02大13倍。O:极不稳定,需在临用时制备,并立即通入水中。


O3用于消毒的投加量一般不大于1mg/L。要求接触时间为10-15分钟;剩余o3为0.4mg/I。


03消毒的优点是:效果较C102和C12好;用量少;接触时间短,pH值在6-8.5范围内均有效;不影响水的感官性状;除水中有溴离子外,不产生三卤甲烷;用于前处理时尚能促进絮凝和澄清,降低混凝剂用量,并因而能减少化学污泥量。缺点是:投资大,消毒费用也较氯和氯胺高;水中O3不稳定,控制和检测O3均需要一定技术;出厂水无剩余O3(O3对水管腐蚀作用强,也不允许有剩余O3),故需使用第二消毒剂,以防止细菌后生长;与有机物、铁和锰反应,可产生微絮凝,使水浊度提高。


4.紫外线消毒  波长200-295nm的紫外线具有杀菌作用,其中以波长254nm的紫外线杀菌作用最强。紫外线光源为高压石英水银灯。用于饮水消毒的设备有两种,即浸入式和水面式,前者消毒效率较高,后者构造简单。利用紫外线消毒时,水的色度和浊度要低,水深最好不超过12cm。


紫外线消毒的接触时间短,效率高,不影响水的嗅味,管理简单;但无持续杀菌作用,成本也较贵。故除单位供水外,未获广泛应用。