1.國內普遍脫硫廢水處理工藝
目前國內脫硫廢水處理工藝的選定基本都依據國家排放標準。主要處理第一類(lèi)和第二類(lèi)污染物,采用的主要工藝方法為物化法,該工藝流程是以國外在我國電廠(chǎng)脫硫廢水處理工藝應用的基礎上進(jìn)行縮放的模式。
水工業(yè)
脫硫廢水pH值一般在5~6范圍內,呈弱酸性,此時(shí)許多重金屬離子仍有良好的溶解性。所以,脫硫廢水的處理主要是以化學(xué)、機械方法分離重金屬和其他可沉淀的物質(zhì),如氟化物、亞硫酸鹽和硫酸鹽。調節pH值,從而使廢水能達到有關(guān)環(huán)保質(zhì)量標準和排放標準。沉淀分離是一種常用的金屬分離法,除活潑金屬外,許多金屬的氫氧化物的溶解度較小。故脫硫廢水一般采用加入可溶性氫氧化物,產(chǎn)生氫氧化物沉淀來(lái)分離重金屬離子。值得注意的是,由于在不同的pH值下,金屬氫氧化物的溶度積相差較大,故反應時(shí)應嚴格控制其pH值。
在脫硫廢水處理中,一般控制pH值8.5~9.0之間,在這一范圍內可使一些重金屬,如鐵、銅、鉛、鎳和鉻生成氫氧化物沉淀。國內普遍使用調節pH值和重金屬離子形成氫氧化物沉淀的藥劑為氫氧化鈉(NaOH)或者氫氧化鈣(Ca(OH)2);NaOH可直接從市場(chǎng)采購;Ca(OH)2則需要市場(chǎng)采購石灰粉進(jìn)行配置,工藝相對復雜。但使用Ca(OH)2的優(yōu)勢是,反應過(guò)程中同時(shí)產(chǎn)生CaF2、CaSO3、CaSO4沉淀物,以分離氟化物、亞硝酸鹽、硫酸鹽等鹽類(lèi)物質(zhì)。采用Steinmuller技術(shù)的波蘭RAFAKO公司認為,使用Ca(OH)2溶液,通過(guò)加絮凝劑、助凝劑還可沉淀CaCl2,分離Cl-。而眾所周知的原因,困擾濕法脫硫工藝的首要難題是Cl-的去除。所以用Ca(OH)2調節脫硫廢水pH值是最優(yōu)選擇。
對于汞、銅等重金屬,一般采用加入可溶性硫化物如硫化鈉(Na2S),以產(chǎn)生Hg2S、CuS等沉淀,這兩種沉淀物質(zhì)溶解度都很小,溶度積數量級在10-40~10-50之間。而Na2S本身的毒性會(huì )給污泥的培養以及操作運行人員帶來(lái)不利影響。而國內目前普遍采用15%TMT溶液(Trimer2capto-s-trianzin)替代Na2S來(lái)沉淀汞、重金屬等,取得比較好的效果。用于混凝劑的藥劑為復合鐵(硫酸氯鐵FeClSO4);用于助凝劑的藥劑為PAM(聚丙烯酰胺);用于調節pH出水的藥劑為鹽酸(HCl)。這些工藝操作相對簡(jiǎn)單,也是目前國內脫硫廢水處理工藝的主流。
添加上述藥劑的廢水在綜合反應槽中進(jìn)行化學(xué)反應。綜合反應槽共分3格,由pH調整槽、反應槽及絮凝槽連通構成,分別完成廢水的pH調整、沉淀反應和混凝澄清。澄清器主要用于沉淀前級設備反應生成的絮體,由于絮體密度較小,沉降性能較差,因此澄清器采用較低的上升流速和較長(cháng)的停留時(shí)間。澄清池的排泥方式為間斷排泥,泥渣通過(guò)泥渣泵外排。設計排泥時(shí)間一般為每天6~8h。
從目前國內濕法脫硫廢水處理運行狀況看,經(jīng)上述處理工藝處理后重金屬離子以及氟離子均能穩定達標排放,但SS和COD往往不能穩定達標排放。脫硫廢水處理出水COD不達標原因主要是廢水中COD濃度高(煤質(zhì)和石灰石產(chǎn)地不同,濃度也不同)。有的廢水COD濃度400mg/L,采用物化法的去除率一般只有45~55%,因此往往超標。SS濃度超標主要原因是澄清和污泥濃縮池合建,當污泥處置不及時(shí),澄清污泥濃縮池中污泥界面上升造成沉降時(shí)間不足引起SS超標排放。
2.國外其他處理方式介紹
(1)離子交換法處理脫硫廢水
用大孔巰基(-SH)離子交換樹(shù)脂吸附汞離子,達到去除水中汞離子的目的;吸附法,利用活性炭吸附原理,由于活性炭具有極大的表面積,在活化過(guò)程中形成一些含氧官能團(-COOH、-OH、-CO)使活性炭具有化學(xué)吸附和催化氧化、還原的性能,能有效去除重金屬。
(2)電絮凝法處理脫硫廢水
電絮凝技術(shù)也被運用到濕法脫硫的廢水處理中。電絮凝是利用電化學(xué)的原理,在電流的作用下溶解可溶性電極,使其成為帶有電荷的離子并釋放出電子。產(chǎn)生有絮凝作用的化合物。另外釋放出的電子還原帶有正電的污染物,從而達到去除液體中污染物的目的。電絮凝能有效處理重金屬,而且具備設備布置較為緊湊,處理藥劑費用較低,處理效果較好等優(yōu)勢,但是工藝較為復雜,普通電絮凝無(wú)法去除氯離子,高頻電絮凝則存在耗能較高,電極使用壽命有限等缺點(diǎn)。目前電絮凝技術(shù)在含油污水和重金屬含量較高的化工廢水有一定的運用業(yè)績(jì),在脫硫廢水處理中尚未普及。
(3)蒸發(fā)處理脫硫廢水
將廢水通過(guò)傳統的加藥方式進(jìn)行預處理。處理后的廢水經(jīng)預熱器加熱后進(jìn)入蒸發(fā)系統。蒸發(fā)系統主要分為四個(gè)部分:熱輸入部分,熱回收部分、結晶轉運部分、附屬系統部分。脫硫廢水經(jīng)四級蒸發(fā)室加熱濃縮后送至鹽漿桶,通過(guò)兩臺鹽漿泵送入鹽旋流器,旋流器將大顆粒的鹽結晶旋流后落入下方的離心機。離心機分離出的鹽晶體通過(guò)螺旋輸送機送至干燥床進(jìn)行加熱,使鹽晶體完全干燥。旋流器和離心機分離出的漿液返回到加熱系統中進(jìn)行再次加熱蒸發(fā)濃縮。干燥后的鹽結晶通過(guò)汽車(chē)運輸出廠(chǎng)。該方法綜合了濃縮結晶法和蒸發(fā)濃縮發(fā)兩者的優(yōu)點(diǎn),系統回收率較高,除部分干燥損失外,廢水基本處理回收,無(wú)廢液排放;系統每年只需化學(xué)清洗一、二次,該系統管理維護量較低;降低了傳熱面結垢可能,減少了抵制劑投加量;蒸發(fā)回收水水質(zhì)較好。但設備布置較為復雜,控制要求高,耗能較高。目前尚停留在試驗研發(fā)階段。
這些新技術(shù)能有效的處理脫硫廢水中重金屬甚至是氯離子。但是由于受到技術(shù)、條件、環(huán)境、投資等多方面因素的制約,未能在國內電廠(chǎng)應用推廣。目前僅有國外少數工程投入使用,部分關(guān)鍵控制參數及過(guò)程尚停留在研發(fā)階段。