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污水處理技術工藝

火電廠廢水治理現狀與方案

發布日期:2019-07-02 / 發布者:鴻淳環??萍?/ 點擊:

近年我國越來越重視水環境保護:2013 年印發了《關于加快推進水生態文明建設工作的意見》;2015 年施行了新的《中華人民共和國環境保護法》,頒布《水污染防治行動計劃》(即“水十條”),修訂了《取水許可管理辦法》;2016 年印發了《控制污染物排放許可制實施方案》(即排污許可證制度),修訂了《中華人民共和國水法》;2018 年施行新的《中華人民共和國水污染防治法》。

我國火電工業用水量占工業用水量的40%以上,排污量占廢水排放總量的0.4%?;痣姀S節水廢水處理對生態文明建設具有積極的推動作用。國家對火電廠廢水處理提出了具體要求?!段廴痉乐涡袆佑媱潯芬笾鸩教岣唠姀S使用可再生水的比例,新建電廠必須使用城市用水;發電企業必須對廢水進行深入處理和再利用;排放廢水標準,集中減少高鹽廢水;減少水的攝入量和外部位移,并排放符合排放標準的污水。“排放許可證制度”率先向火電行業企業發放排放許可證。

1發電組的廢水排放要求

發電集團致力于推動科技進步,打造優秀節能環保企業,積極履行環保責任,積極開展火電廠廢水處理相關研究。截至2017年8月,本發電集團已投產的114座火電廠中,39%的發電廠不允許安裝排污口。其他有排污口的電廠(主要污染物種類及限值)排放要求見表1。

發電機組火力發電廠廢水的主要污染物類型和限度

1)根據表1,可以看出發電組22個火力發電廠排放的廢水實施了一級污水綜合排放標準(GB8978-1996)。

2)其37座熱電廠主要執行電廠所在地的地方排放標準。與《污水綜合排放標準》(GB8978-1996)相比,地方排放標準的排放限值較低,總氮限值要求較高。此外,遼寧省地方排放標準

提高了氯化物的排放要求,提高了山東省的地方排放標準。

3)市區8個下屬火電廠的污水排入城市污水處理廠,“污水排放到城市污水水質標準”(GB / T 31962-2015)的C級標準為實現。該標準要求低水平的常規污染物懸浮液,化學需氧量(COD),氨氮,總氮和磷排放,但需要有限量的鹽。

4)沿海地區兩座發電廠排放的污水排入海洋,執行《海水水質標準》(GB 3097-1997)三項標準。

水處理系統的2個典型問題

2.1脫硫廢水處理系統

脫硫廢水處理系統大多采用傳統的三槽工藝,少數電廠采用電絮凝工藝。脫硫廢水處理系統的主要問題如下。

(一)煙氣超凈排放轉化產量不足,脫硫吸收塔入口處煙氣溫度降低,而一些電廠脫硫吸收塔的加水量沒有相應減少,導致脫硫吸收塔排出的水量增加。脫硫廢水超過了原脫硫廢水處理系統的產量。

2)進水固體含量超過設計值。由于脫硫系統,旋風分離器的設計能力和旋流噴嘴的尺寸往往選擇不當,或旋風噴嘴受到廢水的旋轉效應,而廢水旋風分離器的頂部含有固體含量超過4%,超過三箱系統進水固體含量的設計值。因此,脫硫廢水處理系統通常存在諸如連接管道堵塞,混合器過度攪拌,攪拌電機燃燒以及污泥過濾系統過載運行等問題。

3)三室澄清池的設計缺陷往往是由于三室澄清池在脫硫系統中停留時間短、絮凝效果差、明礬粒徑小,造成泥水分離效果差、出水濁度高、懸浮物含量高、水質差。

4)加法系統缺陷部分電廠脫硫廢水中氟化物離子濃度高,但加法系統只加用nefer溶液,只能調節ph值,對氟離子沒有去除能力,產生脫硫廢水處理系統。水氟離子不符合標準。此外,部分電廠石灰噴射系統采用機械振動、氣動流化放電方式,存在排放困難、測量不準確等問題。

5)污泥脫水系統的缺陷有些電廠采用離心脫水機作為脫硫廢水處理系統的污泥脫水設備,在運行過程中無法正常工作。脫硫廢水處理污泥硬度比較大,離心脫水機耐磨性差,易磨損;同時離心脫水機要求進料固含量穩定,固體含量波動會使離心機轉動不平衡,易損壞。此外,與進口板框式壓濾機相比,國產板框式壓濾機故障率高,污泥含水率高,易夾緊。

2.2 循環水系統

循環水補充水來源為中水熱電廠,循環水補充水一般采用石灰混凝澄清工藝處理,主要去除臨時硬度、懸浮物、磷及部分有機物;循環水補充水為地表水熱電廠,循環水補充水一般采用混凝澄清工藝處理,主要去除懸浮物。

設有冷卻塔的濕冷熱電廠約有50%的廠房以城市水作為循環用水補充水源,但其他一些電廠沒有城市水處理設施或城市水處理設施運行不暢,導致回收用水濃度低(小于3.0倍)。電廠的進水量和污水排放量較大,循環用水濃度比有待進一步提高。

一些發電廠對循環水排放進行了深度處理和循環利用。當使用“凝結澄清 - 過濾 - 反滲透”工藝處理循環水排放時,通常存在反滲透膜污染,并且安全過濾器的壓力差快速上升。系統恢復率不符合設計要求和其他問題。

2.3其他廢水處理系統

2.3.1工業廢水處理系統

火電廠工業廢水處理系統一般采用混凝澄清,混凝澄清 - 過濾,混凝澄清 - 氣浮 - 過濾工藝。工業廢水處理系統存在的主要問題是:1)加藥系統腐蝕嚴重; 2)曝氣風扇,攪拌電機和澄清器刮

機械設備老化,故障率高;3)工業廢水池容積小,不能充分儲存機組啟停排水、鍋爐酸洗廢水、空氣預熱器沖洗水等非經常性工業廢水;4)工業廢水不回用,直接或間接排放,造成浪費水資源。

2.3.2家庭污水處理系統

目前,火電廠生活污水大部分采用埋地接觸氧化和生物曝氣過濾技術。生活污水處理系統存在的主要問題如下:1)雨水,工業用水和工業廢水混入生活污水處理系統。生活污水處理系統有大量的進水,有機物濃度低,生活污水處理系統的微生物活性低,處理效果好。較差的; 2)埋設設備操作不良,維護困難; 3)生活污水中大量懸浮固體雜質未被攔截和清除,導致處理系統堵塞和淤積; 3)生活污水不能重復使用,直接或間接外排,造成水資源浪費。

2.3.3煤廢水處理系統

目前,火電廠含煤廢水的處理一般采用化學絮凝法和電絮凝法。含煤廢水處理系統的主要問題如下:火力發電廠含煤廢水來源豐富,分布分散,部分火力發電廠的采煤系統不完善;

設計不充分,反應裝置中的懸浮固體高于設計值,導致后續處理裝置堵塞,操作壓力高; 3)煤處理系統采用高鹽廢水,造成設備腐蝕,導致設備無法運行; 4)處理含煤廢水該設施已投入運營,但在雨季期間

總產量不能滿足含煤雨水的初期處理。

某火電廠廢水處理的3項措施

對發電集團下火電廠的現狀和存在問題進行了系統的調查,并結合相關法律制定了“火電廠污水排放控制指導意見”(以下簡稱“指導意見”),指導他們的火災的法規,標準和文獻。電廠進行廢水處理工作。污水處理步驟:第一步是進行水質檢查,改進污水監測系統;二是加強節水管理,優化污水處理方案設計;第三步是加強項目建設和項目管理,加強運營和維護。

3.1水平衡試驗及排水監測系統的改進

火電廠應在總結和積累日常節水管理相關數據的基礎上,根據相關技術標準進行水平衡試驗,梳理出全電廠與各系統的水平衡關系;找出廢水處理的關鍵點。

火電廠應改進現有的全廠水系統計量儀表,實現主要水量的在線監測,主要供排水流量(閘門流量計)的監測和數據記錄,及時發現和消除異常用水發電廠。所有儀表應連接到控制系統并與工廠級監控信息系統同步,以使整個工廠水系統的在線數據與離線數據緊密集成。儀表的記錄,采集周期,定期維護檢查和存儲模式必須滿足運行分析和技術監督的需要。

加強全廠水系統主要水質監測。監測對象包括全廠水源、處理后的生活污水、工業廢水、脫硫廢水以及全廠排放的廢水總量。根據相關技術標準和管理制度,對上述水質進行定期或不定期的監測分析,并將監測結果及時錄入運行管理制度。采樣、檢測是監測的主要手段,可根據環境保護風險的具體情況配置必要的在線監測設備。

3.2加強節水管理,優化廢水處理方案的設計

3.2.1加強水管理

1)優化全廠的水流。具體措施包括:避免設備冷卻水直接排放,循環利用到冷卻塔;消除輸煤系統、灰渣系統、脫硫系統中的新鮮水“優質低耗”現象;保證消防用水系統在正常情況下不消耗水;以及合理控制生活用水量。

2)調整操作模式。具體措施包括:過濾設備自用水,僅1項懸浮質量濃度高于原水,并可循環至原水預處理系統或工業廢水系統再利用;化學車間的回滲透濃縮水可用作脫硫工藝水;可根據高鹽和低鹽廢水分類收集精細處理和化學再生廢水,將低鹽廢水送到工業廢水系統處理和再利用;并將高鹽廢水與脫硫廢水結合處理,調整運煤補水和排渣系統,實現含煤廢水和礦渣溢流的循環利用。綠化用水不使用工業用水,經標準處理后的生活污水可使用[3,9]及……

3.2.2優化污水處理計劃的設計

進行可行性研究。根據當地環保政策的發展趨勢和電廠的實際要求,結合電廠的實際情況,經過充分的技術經濟比較和選擇,設計了一個具有一定前瞻性的改造方案,并根據實際情況,對該方案涉及的核心工藝進行了分析。對循環水、污水回用處理工藝、末端出水濃度等方案進行了試驗和論證。

3.3加強項目設立以及工程管理和業務維護

根據集團批準的相關要求,將審查可行性研究計劃。評估專家涉及電力規劃院,電力設計院,發電公司,電廠化學,環保,技術等專業的不同單位,并嚴格控制。

選擇具有豐富工業工程經驗的設計單位進行污水處理工藝初步設計;加強設備供應控制,特別是關鍵設備和核心工藝包的供應;注重項目實施管理,選擇信譽好、技術力量強的承包商。加強施工管理,確保工程質量;項目投產后,選擇具有豐富經驗和咨詢資質的第三方單位進行污水處理工藝初步設計。對項目的績效進行評估,對項目的質量和體系的績效進行檢查,保證項目的預期效果。各電廠應加強設施的運行和維護,包括及時更換腐蝕管道和配件,避免管道泄漏;應根據運行數據定期進行膜處理設備的維護清洗或離線化學清洗,以提高膜處理設備的使用壽命。零部件及設備輸出;根據實際情況及時更換濾芯、濾料等易耗品;做好日志記錄。

4火電廠高鹽廢水處理技術

高鹽廢水的處理是火電廠廢水處理的難點和關鍵?;痣姀S高鹽廢水主要包括:脫硫廢水,精制處理系統的煉油廢水,化學脫鹽系統的再生廢水,循環污水膜處理系統的濃縮水。高鹽廢水水質復雜。以脫硫廢水為例,其水質具有硬度高,鹽度高,濁度高,腐蝕性強的特點。標準處理后,控制重金屬,懸浮物和pH值等環境指標。然而,離子質量濃度基本上是恒定的,因此需要進一步處理。在進行高級處理和濃縮干燥時,必須考慮工藝設備的特性,如防垢,防腐和生物污染。

高鹽廢水的濃縮可分為兩個階段:軟化預處理階段和濃縮還原階段。濃度降低階段包括膜濃度和熱濃度。根據不同的蒸發熱源,末端高鹽廢水的蒸發干燥技術可分為蒸發結晶和煙氣余熱干燥。高鹽廢水經濃縮、干法處理后的固體物包括雜鹽、混合鹽、工業鹽、含粉煤灰鹽等。綜合利用的方式和成本直接影響高鹽廢水零排放工藝路線的選擇。

4.1高鹽廢水的改性預處理

高鹽廢水的軟化處理包括石灰 - 碳酸鈉軟化,氫氧化鈉 - 碳酸鈉軟化,化學反應 - 管微濾過濾軟化,硫酸鈉軟化,離子交換軟化,納濾膜軟化等。

石灰-碳酸鈉軟化工藝和氫氧化鈉-碳酸鈉軟化工藝是兩級化學反應和沉淀澄清處理。采用化學試劑反應去除高鹽廢水中的鈣、鎂離子和硅酸鹽,滿足后續膜濃縮工藝防垢的要求?;瘜W反應管式微濾軟化是將化學反應軟化與膜過濾技術相結合的一種軟化分離工藝。在一定條件下,它可以替代兩級化學反應軟化澄清工藝。硫酸鈉軟化是利用硫酸鈣具有相同的離子效應和低溶解性的特點,進一步提高硫酸鈣在水中的過飽和度,誘導硫酸鈣過飽和溶液自發結晶,從而在一定程度上降低鈣離子的質量濃度。達到軟化的目的。納濾膜具有選擇性的離子分離能力,可用于高鹽廢水的預處理。納濾膜有兩種類型:滾動式納濾膜和振動式納濾膜。振動膜是近年來出現的一種新型膜分離技術。該技術的主要特點是采用振動剪切強化過濾技術解決靜態膜分離中膜污染和堵塞問題。離子交換軟化是一種非常成熟的軟化脫鹽工藝,廣泛應用于電廠水處理系統中。但高鹽廢水的硬度很高。如果直接使用離子交換軟化,樹脂會很快失效,需要頻繁再生。因此,它只能與其他軟化工藝結合使用,也可以在化學劑軟化后作為系統的軟化保障設備進行布置。為了保證軟化過程出水水質的穩定性。

4.2高鹽廢水的濃縮處理

4.2.1膜濃度降低處理過程

膜濃縮過程包括納濾、反滲透、電滲析、正滲透和膜蒸餾。在高濃度含鹽廢水的濃縮和還原過程中,特別是后期需要進行鹽結晶時,納濾工藝是一種較為合適的濃縮工藝。納濾膜對二價離子具有很高的分離效率,可以分離氯化鈉和硫酸鈉的混合溶液。納濾水的主要成分是氯化鈉,它可以被送到結晶系統中生產精制工業鹽。

目前用于高鹽廢水濃縮的反滲透技術主要有:海水反滲透(swro)、盤管反滲透(dtro)和高效反滲透(hillor)。dtro適用于分離高濃度的原料,具有適合于高濃度、高含鹽量污水處理的膜成分。在垃圾滲濾液的處理方面有多年的工程經驗,但在高鹽廢水處理中仍需解決廢水結垢問題。

電滲析(ED)是一種膜分離技術。在外部DC電場的作用下,離子交換膜的選擇性滲透性用于實現溶液的濃縮和分離。與反滲透技術相比,電滲析具有較高的廢水濃度,溶液可濃縮至含鹽量15%以上,最高可達20%。 FO是一種新穎的膜分離過程,由自發滲透驅動,使用溶液之間的滲透壓差。正向滲透濃縮過程包括兩個正向滲透膜處理和提取液回收循環系統,并且回收提取液所需的能量占整個系統的絕大部分能量消耗。 FO主要適用于超高溫鹽處理,超出反滲透經濟處理范圍或不能通過反滲透處理。

MD是膜分離與蒸餾相結合的分離過程,即水在熱側溶液中在膜表面蒸發,經膜進入冷側后冷凝成蒸餾水。該技術仍處于實驗室或小型工廠的試驗階段。

4.2.2熱濃度和還原處理工藝

熱濃縮是一種傳統的化學過程,包括蒸汽加熱蒸發,煙氣蒸發,自然蒸發,加濕和除濕。其中,蒸汽加熱蒸發包括多效蒸發(MED),機械蒸汽再壓縮(MVR),熱蒸汽再壓縮(TVR)等[15];自然蒸發主要包括蒸發池和機械噴霧蒸發;煙氣蒸發是火力發電廠一種獨特的蒸發濃縮方法,主要利用煙氣的余熱蒸發濃縮;加濕和除濕主要包括自然蒸發和脫鹽(NED),低溫蒸發結晶(LTEC)和載氣提取(CGE)。為降低高鹽廢水熱預富集預處理成本,提出了一種硫酸鈣晶種降膜蒸發技術。該方法的核心是向蒸發液中加入硫酸鈣“晶種”,以提供硫酸鈣沉淀晶體生長。晶核實現了防止硫酸鈣結垢的目的。

熱濃縮還原處理工藝的蒸發過程是將含有非揮發性溶質的溶液加熱煮沸,使溶劑部分蒸發,達到濃縮溶液的目的。為了保證連續蒸發,必須不斷地向溶液提供熱能。為了提高蒸發能源效率,開發了MED、MVR、TVR等節能技術,可根據項目具體情況進行選擇。另一種降低熱濃縮過程熱耗和高鹽廢水減量的技術途徑是利用電廠鍋爐尾部煙氣蒸發的廢水,主要包括低溫煙氣蒸發工藝和煙氣廢H。吃閃蒸過程。低溫煙氣蒸發工藝將脫硫廢水濃縮塔與電廠電除塵器和脫硫塔相連,使脫硫廢水在濃縮塔中循環蒸發。煙氣余熱閃蒸工藝利用電廠鍋爐尾部除塵器入口煙氣余熱蒸發產生的廢水,采用多效強制循環蒸發器按“種法”工藝運行。

此外,利用自然蒸發原理的蒸發池過程、機械噴霧蒸發增強的自然蒸發過程、載體氣體的加濕除濕過程等都在處理高鹽廢水集中還原過程中得到了不同程度的研究和應用。

4.3高鹽廢水干燥處理工藝

在高含鹽廢水的干燥處理過程中,需要利用外部加熱能量將廢水中的殘余水蒸發,產生固體鹽。根據蒸發熱源的不同,終端高鹽廢水的蒸發干燥技術可分為兩類:蒸汽熱源和煙氣余熱。

4.3.1蒸汽熱源的蒸發和結晶過程

蒸汽熱源蒸發結晶過程使用蒸發結晶器進一步蒸發和沉淀末端高鹽廢水進行分離和固化,干燥后包裝并包裝成固體鹽。當采用不同的結晶方法時,可以使用不同的結晶器,例如真空冷卻結晶器,強制循環蒸發結晶器,Oslo(OSLO)蒸發結晶器,引流管加擋板(DTB)蒸發結晶器等?;鹆Πl電廠末端高鹽廢水的結晶過程通常使用強制循環蒸發結晶器。

蒸發結晶過程的最終產物可以是混合鹽、混合鹽或工業鹽,這取決于預處理和濃縮階段的選擇。從國內鹽市場的現狀來看,由于法律、標準和技術的限制,很難實現資源的有效利用和市場化?;厥整}的質量存在不確定性。如果判斷為固體廢物甚至危險廢物,處理成本過高,影響了主體產業的可持續發展。此外,如果將回收的鹽作為產品出售,則需要獲得鹽業和環境保護部門的許可。因此,在選擇高含鹽廢水的干燥處理工藝時,需要充分的技術經濟論證。

4.3.2煙氣廢熱蒸發干燥工藝

煙氣余熱蒸發干燥過程利用電廠鍋爐尾部的煙氣熱量直接接觸煙氣與終端廢水進行熱交換,使終端廢水中的水迅速蒸發,沉淀將固體鹽與煙道氣飛灰混合并收集和處理。煙氣余熱蒸發干燥過程將末端廢水霧化成細小液滴,直接噴入空氣預熱器和靜電除塵器之間的煙道中;或者噴射到單獨布置的旁路煙氣蒸發器中,并在空氣預熱器之前提取的少量煙氣直接暴露于加熱和蒸發。將終端廢水直接噴入煙道的過程受鍋爐負荷波動,水量波動,煙道布置,流場變化等影響,容易出現煙道結垢,噴嘴堵塞等問題,有一定的問題。技術風險。旁路煙氣蒸發干燥過程分別設置煙氣蒸發器,該煙氣蒸發器相對獨立于主煙道系統并具有高可靠性。該工藝系統簡單,設備小,投資和運行成本低,能耗小,無需額外的熱量輸入。無液體排放,無二次污染,鹽分蒸發成粉煤灰,無多余固體。但是,繞過煙氣

熱蒸發干燥過程具有高溫條件,含氯化鎂的結晶水分解產生氯化氫氣體,導致后續脫硫吸收塔中的氯離子上升,破壞原吸收塔的氯平衡,影響結晶鹽進入飛灰的質量。需要證明這個過程。旁路煙氣余熱蒸發干燥技術已在中國完成現場工業試驗,大型工程建設也在快速推進,具有良好的應用前景。

5 結 語

一個發電小組根據對下屬火力發電廠用水現狀和存在問題的調查,結合有關法律法規、標準,編制了《火力發電廠廢水排放控制指南》,以及文獻資料,使火電廠能夠進行廢水處理工作.有規矩要遵守?;痣姀S廢水處理項目應采取以下步驟:第一步是進行水檢,改進廢水監測系統;第二步是加強節水管理,優化方案設計;三是加強項目建設和項目管理,加強運營和維護。高鹽廢水的處理是火電廠廢水處理的難點。該組對各種預處理、濃縮和干燥工藝進行了大量研究。但由于各廠條件不同,尚未形成統一的技術路線。根據各電廠的實際情況,選擇經濟合理的技術方案。

火電廠廢水治理現狀與方案

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