采用反渗透膜技术行脱硫废水深度处理工艺.docVIP

采用反渗透膜技术进行脱硫废水深度处理 燃煤电厂采用石灰石-石膏湿法工艺进行烟气脱硫过程中产生了脱硫废水，常见的脱硫废水处理工艺除去了废水中绝大部分的氟化物、悬浮物、硫酸根离子、重金属等污染物，氯离子浓度仍然很高，影响脱硫废水经处理后再利用和排放。因此需要对已处理的脱硫废水进行后处理，提高废水的利用率，实现脱硫废水的零排放。 1 脱硫废水常规处理 常规脱硫废水的处理流程一般包括中和、沉淀、絮凝、澄清等工艺。处理时，先进行碱化处理，加入Ca（OH）2或者NaOH，将废水的pH值调至9.0至9.5之间，使部分重金属以氢氧化物的形式完全沉淀出来；再加入有机硫化物（一般是TMT15），使镉、汞等重金属结合成难溶于水的硫化物；然后加入絮凝剂（一般是FeClSO4）和絮凝助剂（一般是聚合电解质），使大部分的悬浮物沉淀，并吸附重金属氢氧化物和CaSO4沉淀；最后澄清，将沉淀物和水分离，得到处理过的脱硫废水和污泥[1]。处理工艺流程见图1。 图1 脱硫废水常规处理工艺流程 经过常规工艺处理过后，脱硫废水中绝大部分的悬浮物、氟化物、硫酸根、重金属等污染物得到有效去除，CODCr浓度也明显下降，这些指标均能满足《综合污水排放标准》（GB 8978-1996）的一级排放标准。氯离子浓度也有大幅下降，但浓度仍然很高。脱硫废水处理前后的水质数据如表1所示[1]。 表1 脱硫废水主要污染物处理前后对比数据 项目 处理前(mg/L) 处理后(mg/L) 去除率(%) 标准(mg/L) pH 5.0～6.0 7.36 — 6.0～9.0 CODCr 310.0 148.6 52.1 ≤150 悬浮物 12000 70.0 99.4 ≤70 氟化物 180.0 8.69 95.2 ≤30 CL- 10545.2 4951.9 53.1 — SO42- 2000 1.0 99.9 ≤1.0 Zn 4.12 0.161 96.1 ≤5.0 Cd 0.3 0.019 93.7 ≤0.1 Cr 10.0 0.010 99.9 ≤1.5 Ni 2.0 0.059 97.1 ≤1.0 Pb 2.0 0.0002 99.9 ≤1.0 Hg 0.1 0.0005 99.5 ≤0.05 As 0.5 0.091 99.9 ≤0.5 2 高浓度氯离子废水 经过常规处理后的脱硫废水，氯离子浓度仍高达5000mg/L。水中的氯离子对金属具有很强的腐蚀性，而且氯离子浓度越高，对金属的腐蚀性就越强。用旋转挂片法得到20号碳钢试片在浓度为5000mg/L的氯离子溶液中的腐蚀速率为1.8542mm/s[2]。氯离子溶液的这个性质，制约了经常规处理后的脱硫废水的利用和排放。 脱硫废水的利用或排放的方式主要有以下几种： （1）送至电除尘前烟道，雾化后喷入烟气中，脱硫废水迅速蒸发，废水中的固体物在电除尘器中被捕捉，随灰一起外排[3]。由于氯离子浓度高，蒸干后的固体物含有大量氯盐，时间长了对除尘设备产生腐蚀，降低除尘器寿命。 （2）直接排入电厂水力排渣系统（即渣水系统），补充排渣水[4] [5]。如果渣水系统不对外排放，时间长了，渣水的氯离子浓度会升高，腐蚀渣水输送设备及管道；如果对外排放，高浓度的氯离子对环境造成破坏，造成水体或土壤咸化。 （3）送进灰场或者煤场，浇溉用。还在使用灰场的燃煤电厂已经很少，不能广泛应用；浇在煤上的氯离子，最终还是通过燃烧系统、脱硫系统再次进入脱硫废水中。 （4）采用多级闪蒸办法蒸干[6]。 （5）排入附近的污水处理厂或者直接对外排放。燃煤电厂多数远离城区，周边很少配置有污水处理厂，电厂的污水处理站不具备处理高浓度氯离子的能力；直接对外排放会造成水体或土壤咸化。 因此，有必要采取技术措施降低脱硫废水的氯离子浓度。 3 反渗透膜技术 反渗透膜技术属于一种膜分离技术，其工作原理入图2所示。 图2 反渗透工作原理 把相同体积的稀溶液（如淡水）和浓（如海水或盐水）分别置于一容器的两侧，中间用半透膜阻隔稀溶液中的溶剂将自然的穿过半透膜，向浓溶液侧，浓溶液侧的液面会比稀溶液的液面高出一定高度，形成一个压力差，达到渗透平衡状态压力差即为渗透压的大小决定于浓液的种类，浓度和温度与半透膜的性质无关。若在浓溶液侧施加一个大于渗透压的压力时，浓溶液中的溶剂会向稀溶液，此种溶剂的流动方向与原来渗透的方向相反，这一过程称为反渗透。反渗透膜能截留大于0.0001微米的物质，有效截留溶解盐份及分子量大于100的有机物脱盐率的高低取决于膜元件表面超薄脱盐层的致密度，脱盐层越致密脱盐率越高，同时产水量越低。反渗透对不同物质的脱盐率主要由物质的结构和分子量决定，对高价离子及复杂单价离子的脱盐率可以超过99%，对单价离子如钠离子、钾离子、氯离子的脱盐率稍低，