火電廠(chǎng)脫硫廢水回用處理工藝研究

　　在深度節水工作開(kāi)展的基礎上，火力發(fā)電廠(chǎng)最終產(chǎn)生的末端廢水主要為脫硫廢水。由于脫硫廢水成分復雜、含鹽量高、致垢性強，較難實(shí)現零排放及回用。

　　現階段真正實(shí)現脫硫廢水回用并達到零排放的電廠(chǎng)很少，主要采用的是蒸發(fā)結晶工藝。通過(guò)對脫硫廢水進(jìn)行蒸發(fā)、濃縮、固化，回收蒸發(fā)過(guò)程中產(chǎn)生的冷凝水，同時(shí)將廢水變?yōu)楣虘B(tài)鹽外運，實(shí)現廢水零排放同時(shí)對廢水進(jìn)行了回用。但該工藝投資成本、運行費用均較高，并且系統較為復雜，難以推廣。

　　本研究根據脫硫廢水自身水質(zhì)特點(diǎn)，提出了脫硫廢水資源化回用的新工藝，并通過(guò)實(shí)驗對工藝的核心系統性能進(jìn)行了研究，以期在實(shí)現脫硫廢水回用同時(shí)實(shí)現零排放。

　　1實(shí)驗部分

　　1.1脫硫廢水特性

　　對不同火力發(fā)電廠(chǎng)脫硫廢水主要指標進(jìn)行分析，結果見(jiàn)表1。

　　表1不同電廠(chǎng)脫硫廢水主要水質(zhì)指標

　　由表1可知脫硫廢水其中鹽主要以1價(jià)鹽NaCl和2價(jià)鹽Na2S04、CaS04、MgSO4為主。2價(jià)鹽中CaSO4、MgS04與脫硫塔內的脫硫漿液主要成分相同，可直接回收至脫硫塔內。

　　1.2資源化回用工藝路線(xiàn)

　　針對上述水質(zhì)特點(diǎn)，考慮將脫硫廢水中的1價(jià)鹽和2價(jià)鹽進(jìn)行分離，分離出的2價(jià)鹽直接回收至脫硫塔內，1價(jià)鹽則可以進(jìn)一步濃縮，對其N(xiāo)aCl進(jìn)行資源化利用，提出新的脫硫廢水資源化利用工藝。主要工藝流程見(jiàn)圖。

　　將脫硫廢水經(jīng)預沉后，采用超濾進(jìn)行過(guò)濾，去除脫硫廢水中的懸浮物;

　　超濾出水采用納濾進(jìn)行1價(jià)鹽與2價(jià)鹽的分離，納濾膜屬于離子分離膜，它可將廢水中的1價(jià)、2價(jià)離子進(jìn)行分離;

　　經(jīng)納濾膜處理后，2價(jià)離子會(huì )被截留在納濾濃水側，1價(jià)離子透過(guò)納濾膜進(jìn)入納濾產(chǎn)水測，因此經(jīng)納濾處理后，脫硫廢水中的2價(jià)鹽CaS04,MgSO4截留在納濾濃水側，直接回收至脫硫塔，1價(jià)鹽NaCl進(jìn)入納濾產(chǎn)水;

　　納濾產(chǎn)水進(jìn)入反滲透進(jìn)行濃縮，反滲透產(chǎn)水進(jìn)入回用水箱回用，反滲透濃水進(jìn)入電解制氯系統;

　　反滲透濃水為濃NaCI溶液，通過(guò)電解制次氯酸鈉系統電解生成次氯酸鈉溶液，可直接作為殺菌劑使用。

　　該工藝在脫硫廢水資源化利用的同時(shí)，實(shí)現了脫硫廢水的零排放。其核心系統為超濾、納濾，但由于脫硫廢水懸浮物含量很高，并且結垢傾向很高，因此超濾系統是否能夠穩定運行需要通過(guò)實(shí)驗進(jìn)行驗證;同時(shí)納濾雖為離子分離膜，但對不同水質(zhì)的分離效果也不盡相同，也需要通過(guò)實(shí)驗進(jìn)行驗證。因此選擇某沿海電廠(chǎng)進(jìn)行現場(chǎng)中試，進(jìn)行可行性研究。

　　1.3實(shí)驗設備與方法

　　浸沒(méi)式超濾中試裝置、納濾中試裝置。超濾膜型號ZW5OOD，納濾膜型號DK4040-F30。

　　1)超濾實(shí)驗。取預沉后脫硫廢水進(jìn)行實(shí)驗，控制超濾系統通量為15L/(m2/h)，在該條件下對超濾系統壓力，出水濁度、污染指數(SDI)以及出水致垢離子進(jìn)行測定，通過(guò)測定結果對超濾系統運行性能進(jìn)行分析。

　　2)納濾實(shí)驗。去超濾系統出水進(jìn)行實(shí)驗，在不同回收率條件下，測定納濾系統壓差、運行壓力、納濾濃水和淡水中離子含量，根據測定結果對納濾性能進(jìn)行分析。

　　實(shí)驗采用某沿海電廠(chǎng)脫硫廢水，其pH為6.37，電導率30.7mS/cm，Ca2+、Mg2+的濃度分別為54.53、64.87mmol/L，Na+、SO42-、Cl-、鹽的質(zhì)量濃度分別為4.840、3.173、10.14、27.47g/L。

　　2結果與討論

　　2.1超濾

　　2.1.1運行壓力

　　對實(shí)驗期間超濾系統運行壓差△p進(jìn)行分析，結果見(jiàn)圖2。

　　實(shí)驗采用浸沒(méi)式超濾裝置，因此超濾壓差為負值，正壓對應運行區間為系統反洗時(shí)壓差。從圖2可知，超濾系統壓差在-2.72~-4.17kPa波動(dòng)，壓差無(wú)明顯上升趨勢。

　　脫硫廢水水質(zhì)差，懸浮物、結垢離子含量均較高，直接采用超濾過(guò)濾存在一定風(fēng)險。但從實(shí)驗過(guò)程超濾運行壓差分析，采用浸沒(méi)式超濾對脫硫廢水直接進(jìn)行過(guò)濾，在控制較低通量時(shí)，超濾系統運行穩定，通過(guò)定期水汽反洗即可有效控制超濾膜污堵速度。

　　2.1.2產(chǎn)水濁度

　　超濾產(chǎn)水濁度監測結果見(jiàn)圖3。

　　從圖3可知，超濾產(chǎn)水濁度基本穩定，除個(gè)別測點(diǎn)濁度大于0.5NTU外，其余測定濁度在0.1~0.4NTU波動(dòng)，多數在0.2NTU左右。較高濁度是反洗剛結束時(shí)測定，瞬時(shí)產(chǎn)水濁度會(huì )有所增高。

　　2.1.3SDI

　　實(shí)驗期間定期對超濾產(chǎn)水SDI進(jìn)行測定，結果見(jiàn)表2

　　從表2可知，脫硫廢水直接通過(guò)浸沒(méi)式超濾過(guò)濾，過(guò)濾產(chǎn)水SDI均<3。

　　2.2納濾

　　納濾實(shí)驗進(jìn)水為超濾后脫硫廢水。經(jīng)超濾系統過(guò)濾后，能夠有效去除脫硫廢水中的懸浮物，但對離子含量無(wú)去除效果。從表2可知，脫硫廢水致垢離子含量高，而致垢離子不會(huì )透過(guò)納濾膜，從而在納濾濃水側被濃縮，因此納濾系統應控制合理的回收率，以防止系統結垢。計算不同回收率下濃水側致垢離子過(guò)飽和度，結合阻垢劑防垢性能，選擇30%回收率進(jìn)行實(shí)驗;同時(shí)考察低回收率和高回收率條件下的納濾性能，分別在20%、50%的回收率條件下進(jìn)行實(shí)驗。

　　2.2.1運行壓力

　　對不同回收率條件下納濾運行壓力進(jìn)行監測，結果見(jiàn)圖4。

　　從圖4可知，不同回收率條件下，納濾進(jìn)水壓力相差不大，回收率50%時(shí)，進(jìn)水壓力略有升高，納濾進(jìn)水壓力受回收率影響不大�；厥章�20%時(shí)系統壓差低于回收率30%、50%時(shí)壓差，在67~69kPa波動(dòng);回收率提高后壓差有所提高，在69~72kPa波動(dòng)。整個(gè)實(shí)驗過(guò)程壓差無(wú)明顯上升趨勢，基本保持穩定，納濾系統未出現明顯的污染現象。因此表明，納濾系統控制合理的回收率，并配合阻垢劑，可有效控制致垢性離子形成鹽垢。

　　2.2.2陰離子分離

　　在納濾回收率20%、30%、50%的條件下，對納濾進(jìn)水、產(chǎn)水的主要陰離子(Cl-,SO42-)含量進(jìn)行檢測并進(jìn)水流量和產(chǎn)水流量計算透過(guò)率，結果分別見(jiàn)圖5和圖6。

　　由圖5可知，納濾進(jìn)水Cl-的質(zhì)量濃度穩定在9~11g/L，不同回收率條件下，納濾產(chǎn)水Cl-的質(zhì)量濃度基本穩定在6g/L左右。第65次監測點(diǎn)后納濾進(jìn)水Cl-含量略有降低，同時(shí)產(chǎn)水Cl-含量也略有降低。綜合分析，納濾產(chǎn)水Cl-含量變化受系統回收率影響較小，在不同回收率下基本保持不變。

　　由圖5還可知，系統回收率增高，Cl-透過(guò)率增高，說(shuō)明進(jìn)入納濾產(chǎn)水的Cl-質(zhì)量越高。在回收率50%時(shí)，Cl-透過(guò)率達35%左右;而回收率20%時(shí)，Cl-透過(guò)率為僅為13%左右。

　　由圖6可知，在不同回收率條件下，納濾產(chǎn)水中SO42-的質(zhì)量濃度均<25.11mg/L;不同回收率條件下，SO42-透過(guò)率均<0.16%，說(shuō)明納濾膜對SO42-具有良好的截留作用。

　　綜合比較上述結果，納濾膜對Cl-、SO42-具有不同的截留作用，通過(guò)納濾處理，可有效的將Cl-,SO42-進(jìn)行分離。

　　2.2.3陽(yáng)離子

　　在納濾回收率20%，30%，50%實(shí)驗條件下，對納濾進(jìn)水、產(chǎn)水的主要陽(yáng)離子(Ca2+,Mg2+、Na+)含量進(jìn)行檢測分析，并計算納濾膜對他們透過(guò)率，結果分別見(jiàn)圖7~圖9。

　　由圖7和圖8可知，納濾產(chǎn)水Ca2+、Mg2+濃度基本保持穩定，Ca2+濃度平均在6.9mmo1/L，Mg2+濃度平均為1.99mmol/L。隨著(zhù)納濾系統回收率的升高，Ca2+,Mg2+的透過(guò)率均有所升高，在回收率20%和30%時(shí)，透過(guò)率相差不大;當回收率升至50%時(shí)，Ca2+和Mg2+透過(guò)率顯著(zhù)升高，分別由1.8%升至8.9%和由0.48%升至2.28%。在相同回收率條件下，Ca2+透過(guò)率顯著(zhù)高于Mg2+透過(guò)率。由此認為，脫硫廢水在通過(guò)納濾膜處理時(shí)，90%左右的Ca2+和97%左右的Mg2+被截留在納濾濃水側。具體聯(lián)系污水寶或參見(jiàn)http://www.sharpedgetext.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。

　　由圖9可知，納濾膜對Na+透過(guò)率明顯高于Ca2+,Mg2+透過(guò)率。隨著(zhù)回收率增大，Na+透過(guò)率略有降低，Na+透過(guò)率整體大于20%。

　　2.3討論

　　綜合分析上述實(shí)驗結果，納濾膜對脫硫廢水中1價(jià)離子具有良好的透過(guò)性，而對2價(jià)離子透過(guò)率極低。由此可知，納濾膜可有效的將脫硫廢水中的1價(jià)離子與2價(jià)離子進(jìn)行分離，使納濾產(chǎn)水中含的離子主要為Cl-,Na+和少量的Ca2+、Mg2+;納濾濃水中主要含SO42-,Ca2+,Mg2+以及未透過(guò)納濾膜的Na+、Cl-納濾濃水測主要離子成分與脫硫漿液成分相近，因此可直接回用回脫硫系統，而納濾淡水側主要為NaCl，通過(guò)在濃縮后可采用電解制氯方法直接制成次氯酸鈉溶液作為消毒劑使用。

　　3結論

　　采用超濾對未處理脫硫廢水進(jìn)行處理，超濾系統運行穩定，出水濁度、SDI分別<0.5NTU。

　　納濾系統可有效的將脫硫廢水中的1價(jià)離子、2價(jià)離子進(jìn)行分離。1價(jià)離子透過(guò)膜進(jìn)入納濾產(chǎn)水，2價(jià)離子被納濾膜截留，留在納濾濃水中。隨著(zhù)納濾回收率增高，Cl-、Ca2+、Mg2+透過(guò)性均有所升高，Na+透過(guò)性略有降低，SO42-透過(guò)率無(wú)明顯變化。1價(jià)離子透過(guò)率在20%~30%，2價(jià)離子SO42-、Mg2+、Ca2+透過(guò)率分別<0.2%、<2.5%、<9%。

　　采用超濾系統、納濾系統對脫硫廢水進(jìn)行處理，膜系統運行穩定，無(wú)明顯污堵現象。

　　通過(guò)實(shí)驗研究認為，超濾-納濾-反滲透-電解制氯工藝能夠有效對脫硫廢水中的離子進(jìn)行資源化回用，同時(shí)實(shí)現脫硫廢水的零排放。(來(lái)源：谷騰環(huán)保網(wǎng) 作者：毛進(jìn))