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电厂冲灰废水、脱硫废水、化学废水、含油废水处理工艺详解!

楼主:河南源通环保工程有限公司 时间:2018-11-26 09:11:52


不是每一个城市都有印染厂、制药厂、造纸厂,但每一个城市基本都会有一个火电厂。火力发电厂在运转中依靠水作为传递能量的介质,也是依靠水作为冷却介质来完成热量交换。水在火力发电厂中起着重要的作用。水在火力发电厂过程中,主要有两个循环系统:一是动力设备中水汽循环系统;二是冷却水循环系统。因此,电厂不仅是用水和排水大户,同时也是污染大户。虽然火电厂废水中的污染物含量不大,但由于排水量大,污染物的排放总量也相应增加,从而也将造成不同程度的环境污染。


随着我国水资源的紧张和环境保护要求的提高,电厂所面临的水资源问题和环境问题将日益突出,为了降低成本、减少环境污染,优化电厂废水处理工艺与技术,实现废水资源化,做到废水重复利用直至零排放,探索新的处理模式,提高社会效益与经济效益。


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电厂废水来源及水质特点


电厂废水来源广泛,主要分为以下几类:冲灰废水、脱硫废水、工业废水(化学废水及含油废水)。与化工、造纸等工业废水相比,火电厂的废水有以下特点:水质水量差异很大,划分的废水的种类较多;废水中的污染成分以无机物为主,有机污染物主要是油;间断性排水较多。电厂废水来源及水质特点总结于下表。


废水类型

来源

水量水质特点

冲灰废水

冲洗炉渣和除尘器排灰的废水

在整个废水中占有将近一半的比例。冲灰废水的污染物种类和含量与锅炉燃煤的种类、燃烧方式和输灰方式有关,冲灰废水中的污染物主要指标是悬浮物、pH和含盐量等。

脱硫废水

锅炉烟气湿法脱硫(石灰石/石膏法)过程中吸收塔的排放水

其高浊度、高硬度,高含盐量、污染物种类多,且不同电厂水质波动大。

化学废水及含油废水

电厂中各种工业排水的总称,包含工业冷却水排水、化学水处理系统酸碱再生废液、输煤系统冲洗废水、含油废水、冷却塔排污废水等

各类废水的污染物种类含量和排量随时都在变化,致使工业废水的成分非常复杂。工业废水的污染物主要是有机物、油和悬浮物等。


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电厂废水处理方法与流程



一、冲灰废水处理

冲灰废水是火力发电厂的主要废水之一,在整个废水中占有将近一半的比例。它主要是用于冲洗炉渣和除尘器排灰的水,冲灰废水的污染物种类和含量与锅炉燃煤的种类、燃烧方式和输灰方式有关,冲灰废水中的污染物主要是悬浮物、pH、含盐量和氟等。个别电厂还有重金属和砷等。如果冲灰废水直接排放不但会导致受纳水体的悬浮物超标,还会使附近土壤盐碱化,破坏正常的生态环境。冲灰水处理的思路一是减少水的用量,二是废水处理再利用或达标排放。如何处理,发电厂根据环保和经济的双重效果来抉择。


1、浓缩水力除灰


浓缩水力除灰是将原灰水比1:(15—20)降至1:5左右,灰水比例应根据全厂水量平衡及灰场水量平衡综合考虑来确定。实际生产中就是在不影响产量和其他指标的前提下降低灰厂的用水量。浓缩水力除灰既减少厂区水补给量,又减少了水的排放量。可谓是经济环保双赢的好方法。


2、冲灰水中悬浮物去除


冲灰水的悬浮物含量主要与灰场(沉淀池)大小等因素有关。解决冲灰水中悬浮物超标,应重点考虑冲灰废水在沉淀池中有足够的沉淀时间。


3、干除灰渣


干除灰渣是将灰渣在厂区内脱水后 ,用汽车运至贮灰场。脱水后 的灰渣含水量仅为灰渣量的 20%,这种工艺不仅节约了用水 ,又防止灰水对地下水的污染。在西欧和美国的燃煤 电厂大多采用干式气力输灰系统。在国内,随着大容量机组 的发展 ,一般都装设电除尘设备 ,相应干式 除灰也得 到了一定的发展。


4、灰水闭路循环


灰水闭路循环是将贮灰厂中除灰排水回收至厂区,再用于除灰补水,美国、加拿大、前苏联等国的火电厂湿式除灰系统多数采用再循环系统,灰水用作循环冷却水补充水,一方面节约了用水,另一方面减少了灰水的外排,其经济效益和环境效益是十分显著的 。 

灰水回收系统的主要特点是存在灰水管结垢问题。对于灰水管结垢 ,多年来国内许多单位进行了大量试验研究,提出“管前处理了pH值、闭路循环加再生液或阻垢剂”的综合治理措施。在国内部分发电厂已经使用并取得了较好的效果,但仍有一些不足之处,还需逐步完善。


5、冲灰水pH值超标治理


冲灰废水的pH值与煤质、冲灰水的水质、除尘方式及冲灰系统有关。国外一般采用加酸、炉烟CO2处理(降低pH)和直流冷却排水中和等方法。


(1)加酸中和pH


加酸方式来中和灰水的碱性是根据酸碱中和的原理。虽然这是一种成熟工艺,处理工艺简单,但由于灰水量大,耗酸量多。加酸地点有的加到灰场排放口,有的为了方便起见,加在冲灰泵入口灰浆池中。虽然都可以,但是前种加酸地点较宜,这是因为在灰浆泵入口加酸时,当加酸量大时,容易造成灰浆泵的腐蚀,当加酸量小时灰场出口排水又难于控制在废水排放标准规定的pH值范围内。


加酸用量,宜以排水pH=8.5左右来控制,即加酸中和至灰水中全部OH-碱度和1/2CO32-碱度为宜,以酚酞为指示剂时,中和到无色为止。所用的酸可以是H2SO4、HCl,也可以利用其它废酸来中和灰水碱度,达到以废治废的目的。不过要注意的是,废酸中所含杂质较多,选用前要作详细分析调查,以免一些重金属有毒元素随冲灰水一起排入水体,污染自然水源。加酸处理废水,除耗费大量酸外,还会增加灰水中SO42-和Cl-含量,即增加了水体的含盐量,这无疑对排放水体是不利的。


(2) 用循环水稀释中和pH


对于用天然水作直流系统的电厂,其排水量相当大,一般约为电厂冲灰水的100倍还要多。因此可利用直流冷却水来稀释中和冲灰水的碱度,使其pH达到排放标准。如在电厂的灰场排出口设置一个沉淀电池用泵将灰场澄清水打入循环排水沟,将灰水混合后排放。但现在大多数电厂循环水系统采用冷却塔的再循环供水系统,冷却水闭式循环,排水较少,不适合用此法来处理灰水。


(3)炉烟处理灰水


用炉烟处理灰水有两种方式,一是采用炉烟中SO2,二是采用炉器中的CO2,但目的是相同的,都是利用它们吸收水的酸性来中和灰水的碱度,使之冲灰水pH值达到环保排放标准要求。


炉烟SO2处理

SO2+H2O=H2SO3  

H2SO3=H++HSO3-  

H2SO3=2H++SO32-    

2H2SO3+O2=2H2SO4=4H++2SO42-

用炉烟中SO2处理冲灰水有一定的条件,燃煤要有一定含硫量,烟气中SO2含量低不行。


炉烟CO2处理

炉烟CO2处理灰水也是利用酸碱中和的原理,影响处理效果的因素很多,它取决于烟气中CO2含量,又取决于CO2与灰水接触时间气水比、搅拦程度、水温和液面上CO2平衡分压。

炉烟CO2的处理既减少了CO2向大气的排放又降低了冲灰废水的pH值。炉烟CO2处理的化学反应原理:

CO2+H2O=H2CO3    H2CO3=H++HCO3-      H++OH-=H2O


6、冲灰水中氟处理


一般用钙盐沉淀法和粉煤灰法等,钙盐沉淀法处理时要加入氢氧化钙和氯化钙,处理后的pH值达到9~12,且氟浓度仍大于30mg/L,达不到废水综合排放标准,还需要加酸降低pH值。粉煤灰处理含氟废水,具有工艺简单、以废治废,氟的去除率达90%上。钙盐沉淀法的离子反应原理:

  Ca(OH)2=Ca2++2OH

CaCl2=Ca2++2Cl- 

Ca2++2F-=CaF2

  H++OH-=H2O

二、脱硫废水


火电厂脱硫废水的杂质来自烟气和脱硫用的石灰石,主要包括悬浮物、过饱和的亚硫酸盐、硫酸盐以及重金属:其中很多是国家环保标准中要求控制的第一类污染物由于水质的特殊性,脱硫废水处理难度较大;同时,由于各种重金属离子对环境有很强的污染性,因此,必须对脱硫废水进行单独处理。脱硫废水与经过浓缩的副产品石膏混合后排放到电厂干灰场堆放。



1、脱硫废水预处理


脱硫废水先经预处理系统进行絮凝、沉降及中和,减少废水中的悬浮物,提高废水pH值,为深度处理做准备。废水进入脱硫废水前池,通过输送泵将脱硫废水输送至脱硫废水预处理区域的脱硫废水缓冲池。通过池内一级废水输送泵送至一级反应器。脱硫废水缓冲池设曝气搅拌装置,防止悬浮物沉降。通过曝气装置还可以进一步降低废水的COD。一级反应器分为中和箱和絮凝箱两个部分。在中和箱内,通过添加Ca(OH)2,将废水pH调整到10~11进行搅拌反应生成CaCO3沉淀和Mg(OH)2沉淀,在后级澄清器中沉淀分离。同时,在此pH值下,多种重金属离子均生成氢氧化物沉淀从废水中分离。中和箱出水自流进入絮凝箱,絮凝箱投加凝聚剂FeCl3以及助凝剂PAM以使得絮凝物变得更大更容易沉淀,以便一步能在澄清器中分离出束。同时一级反应器也预留有机硫加药界面。


废水从一级反应器自流进入一级澄清器,废水中的絮凝物通过重力作用沉积在澄清器底部,浓缩成泥渣,由刮泥装置清除,并通过一级污泥输送泵送至污泥缓冲罐。清水则上升至澄清器顶部通过环形三角溢流堰自流至中间水池贮存。二级反应器分为沉淀箱和絮凝箱两个部分。在沉淀箱内投加Na2CO3,进行搅拌反应。在絮凝箱中投加有机硫进一步降低废水中的重金属离子浓度,使出水重金属浓度完全满足排放标准。同时投加凝聚剂FeCl3使生成较大矾花从废水中除去。絮凝箱出水投加助凝剂PAM,使矾花进一步长大,以利于沉淀分离。级反应器出水自流进入二级澄清器。废水中的絮凝物通过重力作用沉积在澄清器底部,浓缩成泥渣。浓缩污泥由刮泥装置清除,并通过一级污泥输送泵送至污泥缓冲罐准备压滤。二级澄清器出水也可直接自流至清水箱。清水箱出水设有干灰加湿泵以及自用水泵。


脱硫废水是一种新型的火力发电厂废水,它是在国家加强大气环境污染源控制后的新型产物。脱硫废水就是燃煤电厂在对锅炉烟气进行脱硫时,由于煤经过燃烧会形成大量的烟气、悬浮物和杂质,石灰石在溶解后形成的浆液在去除烟气中二氧化硫的同时会生成硫酸钙和亚硫酸钙,能有效降低将夜中F-和Cl-以及灰尘颗粒的浓度。而为了确保脱硫效果,就必须保持浆液的品质,需要将产生的废液排出做进一步的处理。脱硫废水中的亚硫酸盐、硫酸盐和悬浮物较多,且脱硫废水中的酸性物质较多,腐蚀性往往较强,而这会对设备和系统带来腐蚀,甚至导致废水泄露和机械故障的出现,所以必须引起高度重视,利用合适的处理方法,做到废水处理合格排放并回收利用。


脱硫废水预处理清水箱中的废水经预热器加热后,进入蒸发系统。蒸发系统主要分为四个部分:热输入部分,热回收部分、结晶转运部分、附属系统部分。从室外蒸汽管网按人蒸汽,经减温减压器后,送至蒸汽储罐稳压后成为低压蒸汽,再送给加热室,加热废水。经热交换后的冷凝水进八冷凝水桶,冷凝水桶出口分为两路,一路经减温水泵给蒸汽管路上的减温减压器供减温水,另一路可直接排至冷水池。


电厂来减温水经冷凝水遥控阀进入减温水桶,减温水桶里的水通过启动补充冷凝水遥控阀为冷凝水桶补充冷凝水,在启动初期需要由电厂来减温水为蒸汽管路提供减温水。在加热器内,低压蒸汽与任热交换管内流动的循环盐水进行热交换,将循环盐水加热沸腾,经过盐水加热器加热沸腾的盐水依次流过各个闪蒸室并在每个闪蒸室底部进行闪蒸,蒸发出的二次蒸汽依次怍为下一级加热器的热交换工质,与安装在蒸发器上部的热交换管进行热交换,并冷凝下来。在热回收部分,通过逐级提升热交换管内循环盐水的温度来回收凝结蒸汽的潜热;这样可以获得更高的热效。


脱硫废水经四级蒸发室加热浓缩后送至盐浆桶,通过两台盐浆泵送入盐旋流器,旋流器将大颗粒的盐结晶旋流后落入下方的离心机。离心机分离出的盐晶体通过螺旋输送机送至干燥床进行加热,使盐晶体完全干燥。旋流器和离心机分离出的浆液返回到加热系统中进行再次加热蒸发浓缩。


2、中和


中和处理的主要作用包括两个方面:一是发生酸碱中和反应,调整pH在6—9范围。二是沉淀部分重金属,使锌、铜、镍等重金属盐生成氢氧化物沉淀。常用的碱性中和药剂有石灰、石灰石、苛性钠、碳酸钙等。废水处理的第一道工序就是中和。即在脱硫废水进入中和箱的同时加入一定量的5%的石灰乳溶液,将废水的pH提高至9.0以上,使大多数重金属离子在碱性环境中生成难溶的氢氧化物沉淀。


3、化学沉淀


废水中的重金属离子、碱土金属常用氢氧化物和硫化物沉淀法去除,常用的药剂分别为石灰和硫化钠。脱硫废水中加入石灰乳后,当pH为9.0—9.5时,大多数重金属离子均形成了难溶的氢氧化物;同时,石灰乳中的Ca2+还能与废水中的部分F-反应,生成难溶的CaF2,达到除氟的作用;经中和处理后的废水中重金属离子仍然超标,所以在沉降箱中加入有机硫化物,使其与残余的离子态的Hg2+等离子应形成难溶的硫化物沉积下来。


4、混凝澄清处理


脱硫废水中的悬浮物含量较大,经化学沉淀处理后的废水中,含有许多微小的悬浮物和胶体物质,须加入混凝剂使之凝聚成大颗粒而沉降下来。常用的混凝剂有硫酸铝、聚合氯化铝、三氯化铁、硫酸亚铁等;常用的助凝剂有石灰、高分子絮凝剂等。采用絮凝方法使胶体颗粒和悬浮物颗粒发生凝聚和聚集,从液相中分离出来,是种降低悬浮物的有效方法。所以在絮凝箱中加入絮凝剂,使废水中的细小颗粒凝聚成大颗粒而沉积下来。在澄清池人口中心管处加入阴离子混凝剂PAM来进一步强化颗粒的长大过程,使细小的絮凝物慢慢变成粗大结实、更易沉积的絮凝体。


总之,结合我国目前火电厂脱硫工作的实际情况,在吸收借鉴国外处理技术的基础上,积极开展脱硫技术的研究工作,如处理药剂的筛选,加药量和浓度的确定,选取合理的停留时间,研究重金属沉淀的最佳条件等,为工业应用提供较为完善的设计参数和依据。

三、电厂化学废水、含油废水处理


1、化学废水处理



酸碱废水处理。先将酸性废水(或碱性废水)排人中和池,然后再将碱性废水(或酸性废水)排人,搅拌中和,使pH值达到6—9后排放。


无机废水处理。无机废水的主要污染物为酸或碱、悬浮物、溶解盐等。对于酸或碱可采用中和法(中和沉淀法)处理,酸或碱的浓度过高时,应考虑回收利用。对于悬浮物或胶体,可采用沉淀、混凝等方法去除,而溶解盐的去除,主要应靠吸附、离子交换、电渗析等方法。


有机废水处理。有机废水是指锅炉有机酸洗的废水,采用蒸发池进行蒸发处理。


2、含油废水处理



沉淀法


此法采用薄层沉淀组件的聚结装置,它是一组缝隙为20—100mm的倾斜安装的薄板或是一组小直径(一般在以50ram以内)的斜管。这种装置克服了聚结过滤器每单位体积的分离表面大的缺点,它的主要优点是当薄板间隙或管径和倾斜角度选择合理时,漂浮的和沉降的微粒能自行排走而不需任何强制清理。这种装置的主要特点还有:体积小,制造简单,可以和任何沉淀设备一起布置,并安装在这些设备中。同时可以查看中国污水处理工程网更多技术文档。


絮凝床处理法


此法是基于油污水经三级隔油池后,废水中乳化油仍然较高,不能达到排放标准,因而用此法。絮凝床处理油污水的过程为:油污水进入絮凝床内与其内特殊填料发生一系列物理和化学反应,油分子随之分解;分解后的油迅速与絮凝剂反应生成絮状物,经沉淀去除。上清液经过过滤器过滤后排人清水池,达到除油目的。通常的絮凝剂为碱式氯化铝、聚丙烯酰胺和氢氧化钠。


隔油-混凝沉淀-重力分离-粗粒化分离技术


重力分离是根据油和水的密度差异,达到油水的初步分离。用此法分离出的浮油可以重复利用。为达到更高的除浮油效率,采用三级隔油池。混凝处理是利用污水中胶体颗粒具有的负电性,在污水中引入带相反电荷的电解质进行电性中和,使胶体微粒脱稳,从而达到油水的分离。


粗粒化聚集分离是使含油废水通过一种填有粗粒化材料的装置,使污水中的微细油珠聚结成大颗粒,然后进行油水分离。该法适用于处理分散油和乳化油。粗粒化材料一般具有良好的亲油疏水性能,分为无机和有机两大类。通常用热析无纺布滤材。此装置具有体积小,效率高,结构简单,不需加药,投资省等优点。缺点是填料易堵塞,因而降低了除油效率。此法处理含油废水具有自动化程度高,适应性广,占地少,投资省,运行费用低等优点。


高效分离池-絮凝沉淀法


该法所采用的高效分离池是一个分离池内加入同一种絮凝剂,可同时去除悬浮物和油。此分离池为斜管分离装置,可加大过水断面的湿周,减少水的紊流,有效分离废水中的絮凝沉淀物及漂浮油,使絮凝沉淀物沉入池底,漂浮油浮出水面。此种高效分离池具有一池多用的功能,其特点为工艺简单,占地面积小,投资少,系统合理。


超滤法


超滤法的分离机理是筛孔分离过程,主要用于分离液相物质中的溶质,所采用的膜是高聚物超滤膜。超滤法的最大优点在于能浓缩或回收物质而没有相的变化,具有无需加热、设备简单、占地少、能耗低、操作压力低的特点口。因此,已得到科技界和工业界的高度重视。


粉煤灰处理法


粉煤灰除油工艺的机理是一种固-液之间等温吸附的物理过程。由于粉煤灰中有一定粒径级配的球形玻璃体颗粒及其固体成分,固体表面存在的剩余价产生的力场使其具有一定的表面张力,该力一般强于液体的表面张力,故粉煤灰有吸附某些物质而降低其自身表面张力的倾向。因而粉煤灰对油的吸附比其他可溶性离子要强得多,速度也快得多。


决定粉煤灰的吸附性能主要有以下几点:1)大的分散度产生的大比表面;2)由煤的组分、燃烧、冷却等具体条件下形成的玻璃体具有较大的物理活性;3)油粒表面同样具有表面张力,对其他物质产生吸附倾向,从而增强了与粉煤灰的吸附作用;4)粉煤灰中的活性物质可与粉煤灰溶液中存在的氢氧化钙反应生成水化硅酸钙和水化铝酸钙等胶凝产物,在油吸附中可以发挥不可忽视的作用。


利用燃煤电厂产生的粉煤灰对油份的吸附性能,实现对含油废水的处理,达到了废物利用和以废治废的目标,但在其理论研究方面还有待于进一步深入研究。


高效气浮法


此法采用SPD型高效气浮装置,利用其特殊的“零速度”原理:原水从气浮池中心旋转头进入,通过配水器布水,配水器移动速度和进水的流速相同,方向相反,产生了“零速度”,这样进水不会对原水产生扰动,使得颗粒的悬浮和沉降在一种静态下进行。秦皇岛热电厂就是利用此法,对厂内工业废水处理回收利用的,不再向原排污口新开河排放污水,减少了对渤海湾的污染,具有明显的环境效益。总之,对于电厂含油废水的乳化油,一般均采用气浮法予以去除,除油效率较高。下图为安阳电厂工业废水处理与回收利用工艺…

                                             


正确合理使用气浮法处理含油废水,是出水达标的关键,合理使用气浮法的关键在于投药量及最佳投药时的pH范围的控制。南口机务段含油废水的治理工程中采用碱式氯化铝作为混凝剂,它是一种无机高分子混凝剂,在投加过程中,如果投加量过少,则起不到混凝效果;如果投药量过多,絮凝效果反而会降低,甚至重新稳定。通过在调试过程中对投药量及最佳pH范围的摸索.提出投加量在0.01%一0.02%,出水pH值控制在6.5—7.0范围内,出水效果最好,能够维持出水含油量在3—5mg/l。


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