山東臘山環??萍加邢薰?/span>
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隨著社會經濟的快速發展,水資源緊缺和水環境污染逐漸成為制約我國可持續發展的重要因素制約之一。隨著工業規模的擴大,工業用水量和廢水排放量迅速增加,使我國水資源和水環境面臨巨大挑戰。特別地,濃鹽水是一類典型難處理的污水之一, 其不合理的排放造成淡水資源的浪費和土壤鹽堿化等。濃鹽水的來源主要工業產生的濃鹽水:電力、鋼鐵等行業產生的酸堿廢水、循環冷卻濃排水和脫硫廢水等;市政污水處理產生的高鹽廢水等。濃鹽水的主要雜質成分相對復雜,主要有Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Cl-、SO2-、PO3-、重金屬離子等無機鹽以及部分有機物等。大量無機鹽對微生物的正常代謝存在明顯的抑制作用,因此濃鹽水的排放會對水生態環境造成破壞,如導致海洋生物數量大衰減甚至造成魚、蝦等生物直接死亡。濃鹽水通過滲流會對土壤、地下水環境系統產生不利影響,造成土壤鹽堿化,使得土壤中生物脫水而死亡。有的濃鹽水還含有較高濃度的有機物,若未經處理排放到水體,會造成水體富營養化。
特別地,火電廠作為用水大戶,在生產過程中會產生大量廢水,電廠濃鹽水是電廠廢水處理的一大難題。目前,基于國家對環境保護的重視以及電廠可持續發展的要求,電廠廢水深度處理和回用是解決水資源緊缺和環境污染問題的重要手段,也是電廠實現廢水零排放和可持續發展的重要任務,其中電廠濃鹽水處理和回用是零排放技術的關鍵。
電廠濃鹽水的來源
燃煤電廠的水處理系統包括原水預處理、鍋爐補給水處理、循環冷卻水系統以及其他污廢水處理系統等。
電廠濃鹽水主要包括化學水處理產生的酸堿廢水、反滲透濃水、循環排污水、脫硫廢水等。
電廠廢水處理方法
1、酸堿廢水
酸堿廢水也是化學水處理車間主要排放的廢水, 屬于高鹽廢水,同時具有強腐蝕性。目前大多電廠主要通過酸、堿管線人工加酸、加堿 ( 粗調 ) 的方法進行中和處理,后期再采用個別酸、堿泵來進行調節,這種方法難以達到合格排放標準。針對酸堿廢水,采用中和、沉淀、絮凝、過濾等方法進行處理,最終將水回用至其它用水系統。
2、反滲透濃水
反滲透技術(RO)是電廠水處理系統常用的一種水處理方法。它是一種以壓力差為推動力的膜分離技術,其原理是利用選擇性膜只能透過水而截留溶質(如各類鹽、膠體、病毒等)的特性,使得原水中的雜質被截留在濃水一側。對于鍋爐補給水系統,反滲透技術具有比其他方法處理效率高等優勢,如對SiO2 和膠體等物質的去除效率高,水質穩定等。電廠反滲透濃水是反滲透系統的排污水,通常其 COD 較低、pH 高、含鹽量較高、SiO2 含量高,屬于高鹽高硬高堿廢水。 目前,反滲透濃水的常規處理方法有:噴灑地面、排放到廢水處理系統、熱蒸發、沖洗廁所、綠化等。對于反滲透系統,這些處置方法對原水利用率沒有發生實質的變化,濃水再利用的效率并不高。大部分濃水被直接外排,導致一系列的環境污染和生態破壞,因此,如何合理處理和處置反滲透濃水迫在眉睫。近年來,反滲透濃水回收再利用逐漸成為電廠的發展趨勢。實際上,發電廠反滲透濃水有著獨特的回用優勢,這是由于反滲透系統作為預處理系統的最后一級,其對進水水質要求較高,盡管濃水的含鹽量高,但其它有害物質(如重金屬、氨氮、亞硝酸鹽等)的含量并不高, 色度和濁度也較低。(2)深度處理后再利用:化學軟化法、蒸餾法和膜分離法等。如利用超濾、反滲透、電滲析和膜生物反應器對反滲透濃水進行處理以及利用石灰軟化和混凝法處理反滲透濃水進而回用于循環冷卻水系統。
3、循環冷卻排污水
循環補充水是電廠用水的主要部分,占到發電廠用水量的 90% 左右。為了減少冷卻水用水量,往往需要提高循環冷卻水的濃縮倍率,然而為了避免設備腐蝕,其濃縮倍率也需要控制在一定范圍。因此,產生了大量循環冷卻濃排水,這些排污水含有懸浮物、微生物以及鈣鎂氯等陰陽離子。循環水排污水水質可基本滿足脫硫工藝制漿用水和廢水處理用水水質要求, 用作沖洗水和冷卻用水雖然存在結垢風險,但因循環水中加有緩蝕阻垢劑且在流動的狀態下,不易結垢, 但是腐蝕性大,不能作為長期回用。循環排污水脫鹽回用工藝中,首先對懸浮物等大顆粒雜質、PH 值、鈣鎂離子的處理可以用沉淀澄清加藥過濾處理,再針對其溶解性鹽類使用反滲透系統,得到的淡水可回用至循環冷卻系統的補充水,反滲透濃水可用于過濾工序中的超濾反沖洗。
與其他系統廢水比較,循環冷卻水水質相對較好, 可不經處理直接回用于脫硫系統、灰渣系統等。然而, 某些電廠很難消化掉所有的循環排污水,因此合適的辦法是對循環排污水進行深度處理后回用于鍋爐補給水或循環水系統等。
4、脫硫廢水
煙氣脫硫系統主要承擔著火電廠煙氣脫硫和除塵角色,如果不對煙氣進行脫硫除塵處理,那么排放的硫化物形成的酸雨會造成環境破壞,所以火電廠的脫硫就可以減少甚至杜絕這種情況發生。然而,電廠在脫硫的時候產生的脫硫廢水如若不妥善處理直接排放, 會導致周邊環境被污染。因此脫硫廢水的處理具有重大意義。早期脫硫廢水的回用是非常艱難的,因為涉及到的工序比較復雜,承擔了電廠成本的一部分。傳統脫硫廢水的處理是以化學處理方法為主的,主要通過加藥混凝沉淀,最終排放出去。脫硫廢水因為硫酸根等酸性離子的存在,所以傳統的回用方法中是通過中和法加入石灰石提高 PH 值到堿性狀態(PH 值 9 以上)來使得脫硫廢水中的難降解的重金屬離子形成難溶的沉淀物。這些沉淀物可以通過沉降來處理,在進行沉降過程中可以加入有機硫化物使得硬度降下來。然后加入絮凝劑使得沉淀物凝聚一起,最后通過濃縮澄清形成污泥和出水。這種方法現在還是比較流行的, 因為處理成本比較低廉,但是其系統出水仍然具有含鹽量高、Cl-、F- 含量高等特點,對水體污染非常嚴重。
膜技術在脫硫廢水處理中受到越來越多的關注和重視。膜分離技術是利用薄膜來分離、提純以及濃縮脫硫廢水。常見的膜分離技術主要有:微濾、超濾、反滲透、電滲析。這種技術處理高含鹽廢水是非常合適的。管式膜技術可作為脫硫廢水的預處理,在預處理中加藥可有效分離脫硫廢水中的懸浮物、大分子物質、微粒物以及細菌等雜質,實現脫硫廢水的凈化以及軟化。脫硫廢水的除鹽主要以反滲透技術為主,反滲透技術的除鹽效率可達到 95% 以上。反滲透技術用于脫鹽單元一來可以濃縮除鹽,二來也可以定向分離脫硫廢水中的離子雜質,這是離子交換除鹽技術比不了的。反滲透技術還可以對脫硫廢水濃縮減量,直至實現脫硫廢水零排放。脫硫廢水經超濾和反滲透系統處理之后脫鹽率高達 97%,回用水率大大的提高。
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