中国燃煤电厂脱硫废水处理技术研究进展及标准修订建议

目前国内外近7成的火电厂都采用石灰石-石膏湿法烟气脱硫,该法产生的脱硫废水成分复杂难以处理,是当前电力环保面临的难题;同时,随着国家环保节能法律法规的日趋严格,废水零排放技术将会上升到技术规范层面高度。燃煤电厂作为用水大户,除了耗水惊人,锅炉、循环水系统、环保单元等系统出水的水量和水质都值得进一步研究,同时考虑到相关排放标准DL/T 997—2006《石灰石-石膏湿法脱硫废水水质控制指标》尚待完善,建议依据现有污废水处理技术给出科学合理的控制标准,例如通过借鉴国外发达国家基本趋于成熟的污染物排放标准体系,从浓度控制向总量控制过渡。笔者综述了我国燃煤电厂石灰石-石膏湿法脱硫废水处理技术研究进展,脱硫废水的水质特点和污染物来源等问题,归纳总结了国内外污废水排放相关控制标准以及标准制定过程中的重难点,认为应该控制脱硫废水总溶解性固体TDS(尤其是氯离子)、重金属离子等污染物指标。由此,电力行业燃煤电厂脱硫废水的排放标准需要与时俱进,积极响应国家"十三五"计划,进一步规范和促进工业废水排放技术的发展,逐步改善我国的水环境。     

高盐脱硫废水水泥化固定技术的研究现状与发展

脱硫废水作为电厂的末端废水,产生背景复杂,水质水量特征受燃煤、石灰石以及脱硫系统运行等多因素影响,处理难度大。本文从脱硫废水污染物成分示踪角度介绍了脱硫废水的性质和产生背景,归纳了当前主流的脱硫废水零排放处理技术,将其分解为预处理、浓缩减量以及转移与固化3个单元：预处理主要是双碱法,浓缩减量分为膜浓缩和蒸发浓缩两大类,转移与固化主要包括蒸发结晶、旁路蒸发和固定/稳定化等技术。结合目前脱硫废水零排放进展,提出了一种水泥固定/稳定化脱硫废水工艺,综述了水泥固化脱硫废水的研究进展,同时对水泥行业中影响氯离子固定的各项因素进行了总结,水泥固定/稳定化脱硫废水技术发展前景广阔,但需要从提升固化体性能角度开展更多研究。     

高盐水条件下亚硫酸盐氧化特性实验研究

在“水十条”背景下,脱硫废水零排放已是大势所趋,利用烟气余热浓缩脱硫废水将脱硫废水减量化引起业内关注。在烟气预浓缩过程中有较少的SO₂转移至液相,产生SO₃ ^2-、HSO₃ ^-、SO₄ ^2-。其中亚硫酸盐性质不稳定,会影响后续处理。为探究此过程中高盐水条件下亚硫酸盐的氧化特性,通过氧化还原电位（ORP） 和溶解氧联合监控,对亚硫酸盐的氧化特性进行研究。研究发现：烟气含氧量促进亚硫酸盐氧化;脱硫废水浓缩倍率同ORP值呈正相关,有利于亚硫酸盐的氧化;烟气预浓缩过程中亚硫酸盐氧化情况较好,氧化率可达94.7%,不需要进行强制氧化。此研究对烟气浓缩过程中控制结垢及减少对后续处理的不良影响具有重要的价值。     

旁路蒸发系统对燃煤电厂脱硫系统水平衡和氯平衡的影响

针对传统脱硫系统和增设旁路蒸发系统后的脱硫系统,分别建立了物料平衡模型,将增设旁路蒸发系统前后脱硫系统的水平衡和氯平衡情况进行了对比。结果表明:增设旁路蒸发系统后,当脱硫废水中氯挥发的质量分数为2%时,在脱硫废水中水分完全蒸发的条件下,脱硫废水体积流量减少4.30%,工艺补充水体积流量减少14.60%,吸收塔出口烟气携带气态水质量流量减少12.83t/h;由于氯挥发的质量分数增加或脱硫废水中氯离子的质量浓度减少,导致脱硫废水体积流量增加,工艺补充水体积流量增加,吸收塔出口烟气温度升高,吸收塔出口烟气携带气态水质量流量增加。     

燃煤电厂高盐脱硫废水固化基础实验

脱硫废水零排放背景下,常规的蒸发和结晶工艺无法有效避免二次污染,提出了一种脱硫废水烟气浓缩及水泥化固定的技术路线。在烟气浓缩塔中,利用部分电除尘器后的烟气对脱硫废水进行蒸发浓缩,浓缩后的脱硫废水与水泥、粉煤灰等材料拌合后制得固化体,从而实现污染物的水泥化固定。实验将模拟高盐水与水泥、粉煤灰和河砂拌合,制得固化体,养护至特定龄期后,对其抗压强度和结合氯离子能力进行检测。通过控制单变量的方法,实验探究了不同组分材料的配比对固化体的抗压强度和结合氯离子能力的影响,并利用XRD对固化体粉末进行了产物表征。结果表明:在水泥配比为1.08时固化体的抗压强度最高,粉煤灰配比大于0.25后固化体的抗压强度提升明显,模拟高盐水配比越大,固化体的抗压强度越低,河砂量对固化体的抗压强度影响小。实验中制得的固化体在养护28 d后,其抗压强度值在30 MPa以上,能达到《混凝土路缘石》标准中路缘石的最低抗压强度要求。随着水泥配比的增大,固化体的结合氯离子能力增大21.7%,且受水泥水化所需水量的限制,其增大趋势渐缓;由于粉煤灰在水化过程中的产物与氯离子生成的Friedel’s盐量较少,随着粉煤灰配比的增大,固化体的结合氯离子能力仅增大4.9%。XRD的结果验证了水泥固化过程中Friedel’s盐的存在。     

脱硫废水水泥化固定产物重金属浸出特性实验研究

提出一种新型的脱硫废水烟气浓缩和水泥固化/稳定化的技术路线,将固化体固化As5+和Se4+的能力作为考察重金属水泥固化/稳定化效果的依据,以探究重金属的浸出特性.首先利用脱硫废水与水泥、粉煤灰和河砂拌合制得固化体,将其养护至特定龄期后,对As5+和Se4+的浸出率进行检测,再研究水胶比、泥灰比和河砂量对固化体固化As5+和Se4+能力的影响.结果表明:As5+和Se4+的浸出率均随胶凝材料掺入量的增大而大幅增大;泥灰比对As5+的固化/稳定化效果的影响更为显著,当泥灰比为3.2∶1时,固化体中水泥与粉煤灰的水化反应达到最佳.     

燃煤电厂脱硫废水烟气蒸发技术进展与应用

自"水污染防治行动计划(水十条)"颁布以来,燃煤电厂脱硫废水零排放已逐渐成为电厂深度减排、污染物深度治理的必然要求。脱硫废水烟气蒸发技术具有工艺简单、安全可靠、投资及运行成本低等优势,逐渐成为主流技术。燃煤电厂脱硫废水烟气蒸发技术主要分为3类:低温烟道蒸发、高温旁路烟气蒸发、低温烟气余热浓缩减量,其中高温烟气蒸发又可分为旁路蒸发塔蒸发和旁路烟道蒸发2种技术路线。同时,对电厂烟气蒸发能力进行了核算,论述了脱硫废水烟气蒸发技术的研究进展与应用现状,并深入分析了各烟气蒸发技术的工艺特性、优缺点及其适用范围。研究表明,燃煤电厂的烟气蒸发能力极强,可以作为脱硫废水零排放的热源。另外,低温烟道蒸发因其易受锅炉负荷影响,适用度不高,未来烟气蒸发技术的研究重点是低温烟气余热浓缩结合高温旁路蒸发或低温烟气余热浓缩结合水泥化固定。     

燃煤电厂脱硫废水零排放工程的设计与应用

实现废水分类处理、梯级利用、近零排放是电厂水处理设计的基本原则,脱硫废水零排放是实现全厂废水零排放的关键。为此,概述了脱硫废水零排放技术路线及各工艺特点,针对各工艺技术适用条件及项目水质水量特性,设计了"二级沉淀软化预处理单元+反渗透海水淡化膜浓缩减量单元+旁路烟道蒸发单元"工艺路线。二级沉淀预处理单元可有效节约药剂成本、实现水质的充分软化,保障后续浓缩减量单元的进水条件,蒸发结晶物随烟气中的烟尘被除尘器捕捉下来,最终进入粉煤灰进行资源化利用,无额外固废产生,实现零排放。实验结果证明了工艺路线的有效性。     

高盐脱硫废水水泥化固定基础实验研究

通过正交实验分析了固化体的最佳质量配比,研究了掺不同水样对固化体性能的影响,并采用浓缩脱硫废水作为掺和物,研究了固化体对结合Cl~-能力的影响。结果表明:固化体的最佳质量配比为m(水泥):m(粉煤灰):m(高盐水):m(河砂)=0.97:0.17:0.60:0.98;水中Cl~-与水泥中铝酸三钙相生成的Friedel's盐能提高固化体抗压强度;浓缩脱硫废水中的硫酸盐会导致结合Cl~-能力下降,Cl~-浸出率升高;固化体中自由Cl~-质量分数较高,可用作无钢筋材料或路缘石等。     

高盐水条件下亚硫酸盐氧化特性实验研究

在"水十条"背景下,脱硫废水零排放已是大势所趋,利用烟气余热浓缩脱硫废水将脱硫废水减量化引起业内关注。在烟气预浓缩过程中有较少的SO_2转移至液相,产生SO_3~(2-)、HSO_3~-、SO_4~(2-)。其中亚硫酸盐性质不稳定,会影响后续处理。为探究此过程中高盐水条件下亚硫酸盐的氧化特性,通过氧化还原电位(ORP)和溶解氧联合监控,对亚硫酸盐的氧化特性进行研究。研究发现:烟气含氧量促进亚硫酸盐氧化;脱硫废水浓缩倍率同ORP值呈正相关,有利于亚硫酸盐的氧化;烟气预浓缩过程中亚硫酸盐氧化情况较好,氧化率可达94.7%,不需要进行强制氧化。此研究对烟气浓缩过程中控制结垢及减少对后续处理的不良影响具有重要的价值。