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電廠廢水處理

電廠廢水處理

簡介:電廠廢水來源廣泛,主要分為以下幾類:沖灰廢水、脫硫廢水、工業廢水(化學廢水及含油廢水)。與化工、造紙等工業廢水相比,火電廠的廢水有以下特點:水質水量差異很大,劃分的廢水的種類較多;廢水中的污染成分以無機物為主,有機污染物主要是油;間斷性排水較多。電廠廢水來源及水質特點總結于下表。

詳細說明

電廠廢水來源及水質特點

       電廠廢水來源廣泛,主要分為以下幾類:沖灰廢水、脫硫廢水、工業廢水(化學廢水及含油廢水)。與化工、造紙等工業廢水相比,火電廠的廢水有以下特點:水質水量差異很大,劃分的廢水的種類較多;廢水中的污染成分以無機物為主,有機污染物主要是油;間斷性排水較多。電廠廢水來源及水質特點總結于下表。

廢水類型

水量水質特點

沖灰廢水

沖洗爐渣和除塵器排灰的廢水

       在整個廢水中占有將近一半的比例。沖灰廢水的污染物種類和含量與鍋爐燃煤的種類、燃燒方式和輸灰方式有關,沖灰廢水中的污染物主要指標是懸浮物、pH和含鹽量等。

脫硫廢水

鍋爐煙氣濕法脫硫(石灰石/石膏法)過程中吸收塔的排放水

其高濁度、高硬度,高含鹽量、污染物種類多,且不同電廠水質波動大。


化學廢水及含油廢水

        電廠中各種工業排水的總稱,包含工業冷卻水排水、化學水處理系統酸堿再生廢液、輸煤系統沖洗廢水、含油廢水、冷卻塔排污廢水等

       各類廢水的污染物種類含量和排量隨時都在變化,致使工業廢水的成分非常復雜。工業廢水的污染物主要是有機物、油和懸浮物等。



電廠廢水處理方法與流程

一、沖灰廢水處理

       沖灰廢水是火力發電廠的主要廢水之一,在整個廢水中占有將近一半的比例。它主要是用于沖洗爐渣和除塵器排灰的水,沖灰廢水的污染物種類和含量與鍋爐燃煤的種類、燃燒方式和輸灰方式有關,沖灰廢水中的污染物主要是懸浮物、pH、含鹽量和氟等。個別電廠還有重金屬和砷等。如果沖灰廢水直接排放不但會導致受納水體的懸浮物超標,還會使附近土壤鹽堿化,破壞正常的生態環境。沖灰水處理的思路一是減少水的用量,二是廢水處理再利用或達標排放。如何處理,發電廠根據環保和經濟的雙重效果來抉擇。

1、濃縮水力除灰

       濃縮水力除灰是將原灰水比1:(15—20)降至1:5左右,灰水比例應根據全廠水量平衡及灰場水量平衡綜合考慮來確定。實際生產中就是在不影響產量和其他指標的前提下降低灰廠的用水量。濃縮水力除灰既減少廠區水補給量,又減少了水的排放量??芍^是經濟環保雙贏的好方法。


2、沖灰水中懸浮物去除

      沖灰水的懸浮物含量主要與灰場(沉淀池)大小等因素有關。解決沖灰水中懸浮物超標,應重點考慮沖灰廢水在沉淀池中有足夠的沉淀時間。


3、干除灰渣

       干除灰渣是將灰渣在廠區內脫水后 ,用汽車運至貯灰場。脫水后 的灰渣含水量僅為灰渣量的 20%,這種工藝不僅節約了用水 ,又防止灰水對地下水的污染。在西歐和美國的燃煤 電廠大多采用干式氣力輸灰系統。在國內,隨著大容量機組 的發展 ,一般都裝設電除塵設備 ,相應干式 除灰也得 到了一定的發展。


4、灰水閉路循環

       灰水閉路循環是將貯灰廠中除灰排水回收至廠區,再用于除灰補水,美國、加拿大、前蘇聯等國的火電廠濕式除灰系統多數采用再循環系統,灰水用作循環冷卻水補充水,一方面節約了用水,另一方面減少了灰水的外排,其經濟效益和環境效益是十分顯著的 。

       灰水回收系統的主要特點是存在灰水管結垢問題。對于灰水管結垢 ,多年來國內許多單位進行了大量試驗研究,提出“管前處理了pH值、閉路循環加再生液或阻垢劑”的綜合治理措施。在國內部分發電廠已經使用并取得了較好的效果,但仍有一些不足之處,還需逐步完善。


5、沖灰水pH值超標治理

       沖灰廢水的pH值與煤質、沖灰水的水質、除塵方式及沖灰系統有關。國外一般采用加酸、爐煙CO2處理(降低pH)和直流冷卻排水中和等方法。


(1)加酸中和pH

       加酸方式來中和灰水的堿性是根據酸堿中和的原理。雖然這是一種成熟工藝,處理工藝簡單,但由于灰水量大,耗酸量多。加酸地點有的加到灰場排放口,有的為了方便起見,加在沖灰泵入口灰漿池中。雖然都可以,但是前種加酸地點較宜,這是因為在灰漿泵入口加酸時,當加酸量大時,容易造成灰漿泵的腐蝕,當加酸量小時灰場出口排水又難于控制在廢水排放標準規定的pH值范圍內。

       加酸用量,宜以排水pH=8.5左右來控制,即加酸中和至灰水中全部OH-堿度和1/2CO32-堿度為宜,以酚酞為指示劑時,中和到無色為止。所用的酸可以是H2SO4、HCl,也可以利用其它廢酸來中和灰水堿度,達到以廢治廢的目的。不過要注意的是,廢酸中所含雜質較多,選用前要作詳細分析調查,以免一些重金屬有毒元素隨沖灰水一起排入水體,污染自然水源。加酸處理廢水,除耗費大量酸外,還會增加灰水中SO42-和Cl-含量,即增加了水體的含鹽量,這無疑對排放水體是不利的。


(2) 用循環水稀釋中和pH

       對于用天然水作直流系統的電廠,其排水量相當大,一般約為電廠沖灰水的100倍還要多。因此可利用直流冷卻水來稀釋中和沖灰水的堿度,使其pH達到排放標準。如在電廠的灰場排出口設置一個沉淀電池用泵將灰場澄清水打入循環排水溝,將灰水混合后排放。但現在大多數電廠循環水系統采用冷卻塔的再循環供水系統,冷卻水閉式循環,排水較少,不適合用此法來處理灰水。


(3)爐煙處理灰水

       用爐煙處理灰水有兩種方式,一是采用爐煙中SO2,二是采用爐器中的CO2,但目的是相同的,都是利用它們吸收水的酸性來中和灰水的堿度,使之沖灰水pH值達到環保排放標準要求。


爐煙SO2處理

SO2+H2O=H2SO3

H2SO3=H++HSO3-

H2SO3=2H++SO32-

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

用爐煙中SO2處理沖灰水有一定的條件,燃煤要有一定含硫量,煙氣中SO2含量低不行。


爐煙CO2處理

      爐煙CO2處理灰水也是利用酸堿中和的原理,影響處理效果的因素很多,它取決于煙氣中CO2含量,又取決于CO2與灰水接觸時間氣水比、攪攔程度、水溫和液面上CO2平衡分壓。

     爐煙CO2的處理既減少了CO2向大氣的排放又降低了沖灰廢水的pH值。爐煙CO2處理的化學反應原理:

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


6、沖灰水中氟處理

       一般用鈣鹽沉淀法和粉煤灰法等,鈣鹽沉淀法處理時要加入氫氧化鈣和氯化鈣,處理后的pH值達到9~12,且氟濃度仍大于30mg/L,達不到廢水綜合排放標準,還需要加酸降低pH值。粉煤灰處理含氟廢水,具有工藝簡單、以廢治廢,氟的去除率達90%上。鈣鹽沉淀法的離子反應原理:

Ca(OH)2=Ca2++2OH-

CaCl2=Ca2++2Cl-

Ca2++2F-=CaF2↓

H++OH-=H2O


二、脫硫廢水

       火電廠脫硫廢水的雜質來自煙氣和脫硫用的石灰石,主要包括懸浮物、過飽和的亞硫酸鹽、硫酸鹽以及重金屬:其中很多是國家環保標準中要求控制的第一類污染物由于水質的特殊性,脫硫廢水處理難度較大;同時,由于各種重金屬離子對環境有很強的污染性,因此,必須對脫硫廢水進行單獨處理。脫硫廢水與經過濃縮的副產品石膏混合后排放到電廠干灰場堆放。

1、脫硫廢水預處理

      脫硫廢水先經預處理系統進行絮凝、沉降及中和,減少廢水中的懸浮物,提高廢水pH值,為深度處理做準備。廢水進入脫硫廢水前池,通過輸送泵將脫硫廢水輸送至脫硫廢水預處理區域的脫硫廢水緩沖池。通過池內一級廢水輸送泵送至一級反應器。脫硫廢水緩沖池設曝氣攪拌裝置,防止懸浮物沉降。通過曝氣裝置還可以進一步降低廢水的COD。一級反應器分為中和箱和絮凝箱兩個部分。在中和箱內,通過添加Ca(OH)2,將廢水pH調整到10~11進行攪拌反應生成CaCO3沉淀和Mg(OH)2沉淀,在后級澄清器中沉淀分離。同時,在此pH值下,多種重金屬離子均生成氫氧化物沉淀從廢水中分離。中和箱出水自流進入絮凝箱,絮凝箱投加凝聚劑FeCl3以及助凝劑PAM以使得絮凝物變得更大更容易沉淀,以便一步能在澄清器中分離出束。同時一級反應器也預留有機硫加藥界面。

       廢水從一級反應器自流進入一級澄清器,廢水中的絮凝物通過重力作用沉積在澄清器底部,濃縮成泥渣,由刮泥裝置清除,并通過一級污泥輸送泵送至污泥緩沖罐。清水則上升至澄清器頂部通過環形三角溢流堰自流至中間水池貯存。二級反應器分為沉淀箱和絮凝箱兩個部分。在沉淀箱內投加Na2CO3,進行攪拌反應。在絮凝箱中投加有機硫進一步降低廢水中的重金屬離子濃度,使出水重金屬濃度完全滿足排放標準。同時投加凝聚劑FeCl3使生成較大礬花從廢水中除去。絮凝箱出水投加助凝劑PAM,使礬花進一步長大,以利于沉淀分離。級反應器出水自流進入二級澄清器。廢水中的絮凝物通過重力作用沉積在澄清器底部,濃縮成泥渣。濃縮污泥由刮泥裝置清除,并通過一級污泥輸送泵送至污泥緩沖罐準備壓濾。二級澄清器出水也可直接自流至清水箱。清水箱出水設有干灰加濕泵以及自用水泵。

      脫硫廢水是一種新型的火力發電廠廢水,它是在國家加強大氣環境污染源控制后的新型產物。脫硫廢水就是燃煤電廠在對鍋爐煙氣進行脫硫時,由于煤經過燃燒會形成大量的煙氣、懸浮物和雜質,石灰石在溶解后形成的漿液在去除煙氣中二氧化硫的同時會生成硫酸鈣和亞硫酸鈣,能有效降低將夜中F-和Cl-以及灰塵顆粒的濃度。而為了確保脫硫效果,就必須保持漿液的品質,需要將產生的廢液排出做進一步的處理。脫硫廢水中的亞硫酸鹽、硫酸鹽和懸浮物較多,且脫硫廢水中的酸性物質較多,腐蝕性往往較強,而這會對設備和系統帶來腐蝕,甚至導致廢水泄露和機械故障的出現,所以必須引起高度重視,利用合適的處理方法,做到廢水處理合格排放并回收利用。

      脫硫廢水預處理清水箱中的廢水經預熱器加熱后,進入蒸發系統。蒸發系統主要分為四個部分:熱輸入部分,熱回收部分、結晶轉運部分、附屬系統部分。從室外蒸汽管網按人蒸汽,經減溫減壓器后,送至蒸汽儲罐穩壓后成為低壓蒸汽,再送給加熱室,加熱廢水。經熱交換后的冷凝水進八冷凝水桶,冷凝水桶出口分為兩路,一路經減溫水泵給蒸汽管路上的減溫減壓器供減溫水,另一路可直接排至冷水池。

       電廠來減溫水經冷凝水遙控閥進入減溫水桶,減溫水桶里的水通過啟動補充冷凝水遙控閥為冷凝水桶補充冷凝水,在啟動初期需要由電廠來減溫水為蒸汽管路提供減溫水。在加熱器內,低壓蒸汽與任熱交換管內流動的循環鹽水進行熱交換,將循環鹽水加熱沸騰,經過鹽水加熱器加熱沸騰的鹽水依次流過各個閃蒸室并在每個閃蒸室底部進行閃蒸,蒸發出的二次蒸汽依次怍為下一級加熱器的熱交換工質,與安裝在蒸發器上部的熱交換管進行熱交換,并冷凝下來。在熱回收部分,通過逐級提升熱交換管內循環鹽水的溫度來回收凝結蒸汽的潛熱;這樣可以獲得更高的熱效。

       脫硫廢水經四級蒸發室加熱濃縮后送至鹽漿桶,通過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螺旋輸送機送至干燥床進行加熱,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行再次加熱蒸發濃縮。

2、中和

      中和處理的主要作用包括兩個方面:一是發生酸堿中和反應,調整pH在6—9范圍。二是沉淀部分重金屬,使鋅、銅、鎳等重金屬鹽生成氫氧化物沉淀。常用的堿性中和藥劑有石灰、石灰石、苛性鈉、碳酸鈣等。廢水處理的第一道工序就是中和。即在脫硫廢水進入中和箱的同時加入一定量的5%的石灰乳溶液,將廢水的pH提高至9.0以上,使大多數重金屬離子在堿性環境中生成難溶的氫氧化物沉淀。


3、化學沉淀

      廢水中的重金屬離子、堿土金屬常用氫氧化物和硫化物沉淀法去除,常用的藥劑分別為石灰和硫化鈉。脫硫廢水中加入石灰乳后,當pH為9.0—9.5時,大多數重金屬離子均形成了難溶的氫氧化物;同時,石灰乳中的Ca2+還能與廢水中的部分F-反應,生成難溶的CaF2,達到除氟的作用;經中和處理后的廢水中重金屬離子仍然超標,所以在沉降箱中加入有機硫化物,使其與殘余的離子態的Hg2+等離子應形成難溶的硫化物沉積下來。


4、混凝澄清處理

       脫硫廢水中的懸浮物含量較大,經化學沉淀處理后的廢水中,含有許多微小的懸浮物和膠體物質,須加入混凝劑使之凝聚成大顆粒而沉降下來。常用的混凝劑有硫酸鋁、聚合氯化鋁、三氯化鐵、硫酸亞鐵等;常用的助凝劑有石灰、高分子絮凝劑等。采用絮凝方法使膠體顆粒和懸浮物顆粒發生凝聚和聚集,從液相中分離出來,是種降低懸浮物的有效方法。所以在絮凝箱中加入絮凝劑,使廢水中的細小顆粒凝聚成大顆粒而沉積下來。在澄清池人口中心管處加入陰離子混凝劑PAM來進一步強化顆粒的長大過程,使細小的絮凝物慢慢變成粗大結實、更易沉積的絮凝體。

      總之,結合我國目前火電廠脫硫工作的實際情況,在吸收借鑒國外處理技術的基礎上,積極開展脫硫技術的研究工作,如處理藥劑的篩選,加藥量和濃度的確定,選取合理的停留時間,研究重金屬沉淀的最佳條件等,為工業應用提供較為完善的設計參數和依據。


三、電廠化學廢水、含油廢水處理

1、化學廢水處理

酸堿廢水處理。先將酸性廢水(或堿性廢水)排人中和池,然后再將堿性廢水(或酸性廢水)排人,攪拌中和,使pH值達到6—9后排放。

無機廢水處理。無機廢水的主要污染物為酸或堿、懸浮物、溶解鹽等。對于酸或堿可采用中和法(中和沉淀法)處理,酸或堿的濃度過高時,應考慮回收利用。對于懸浮物或膠體,可采用沉淀、混凝等方法去除,而溶解鹽的去除,主要應靠吸附、離子交換、電滲析等方法。

有機廢水處理。有機廢水是指鍋爐有機酸洗的廢水,采用蒸發池進行蒸發處理。

2、含油廢水處理

沉淀法

       此法采用薄層沉淀組件的聚結裝置,它是一組縫隙為20—100mm的傾斜安裝的薄板或是一組小直徑(一般在以50ram以內)的斜管。這種裝置克服了聚結過濾器每單位體積的分離表面大的缺點,它的主要優點是當薄板間隙或管徑和傾斜角度選擇合理時,漂浮的和沉降的微粒能自行排走而不需任何強制清理。這種裝置的主要特點還有:體積小,制造簡單,可以和任何沉淀設備一起布置,并安裝在這些設備中。同時可以查看中國污水處理工程網更多技術文檔。


絮凝床處理法

      此法是基于油污水經三級隔油池后,廢水中乳化油仍然較高,不能達到排放標準,因而用此法。絮凝床處理油污水的過程為:油污水進入絮凝床內與其內特殊填料發生一系列物理和化學反應,油分子隨之分解;分解后的油迅速與絮凝劑反應生成絮狀物,經沉淀去除。上清液經過過濾器過濾后排人清水池,達到除油目的。通常的絮凝劑為堿式氯化鋁、聚丙烯酰胺和氫氧化鈉。



隔油-混凝沉淀-重力分離-粗?;蛛x技術

      重力分離是根據油和水的密度差異,達到油水的初步分離。用此法分離出的浮油可以重復利用。為達到更高的除浮油效率,采用三級隔油池?;炷幚硎抢梦鬯心z體顆粒具有的負電性,在污水中引入帶相反電荷的電解質進行電性中和,使膠體微粒脫穩,從而達到油水的分離。

      粗?;奂蛛x是使含油廢水通過一種填有粗?;牧系难b置,使污水中的微細油珠聚結成大顆粒,然后進行油水分離。該法適用于處理分散油和乳化油。粗?;牧弦话憔哂辛己玫挠H油疏水性能,分為無機和有機兩大類。通常用熱析無紡布濾材。此裝置具有體積小,效率高,結構簡單,不需加藥,投資省等優點。缺點是填料易堵塞,因而降低了除油效率。此法處理含油廢水具有自動化程度高,適應性廣,占地少,投資省,運行費用低等優點。


高效分離池-絮凝沉淀法

      該法所采用的高效分離池是一個分離池內加入同一種絮凝劑,可同時去除懸浮物和油。此分離池為斜管分離裝置,可加大過水斷面的濕周,減少水的紊流,有效分離廢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。此種高效分離池具有一池多用的功能,其特點為工藝簡單,占地面積小,投資少,系統合理。


超濾法

       超濾法的分離機理是篩孔分離過程,主要用于分離液相物質中的溶質,所采用的膜是高聚物超濾膜。超濾法的最大優點在于能濃縮或回收物質而沒有相的變化,具有無需加熱、設備簡單、占地少、能耗低、操作壓力低的特點口。因此,已得到科技界和工業界的高度重視。



粉煤灰處理法

      粉煤灰除油工藝的機理是一種固-液之間等溫吸附的物理過程。由于粉煤灰中有一定粒徑級配的球形玻璃體顆粒及其固體成分,固體表面存在的剩余價產生的力場使其具有一定的表面張力,該力一般強于液體的表面張力,故粉煤灰有吸附某些物質而降低其自身表面張力的傾向。因而粉煤灰對油的吸附比其他可溶性離子要強得多,速度也快得多。

     決定粉煤灰的吸附性能主要有以下幾點:1)大的分散度產生的大比表面;2)由煤的組分、燃燒、冷卻等具體條件下形成的玻璃體具有較大的物理活性;3)油粒表面同樣具有表面張力,對其他物質產生吸附傾向,從而增強了與粉煤灰的吸附作用;4)粉煤灰中的活性物質可與粉煤灰溶液中存在的氫氧化鈣反應生成水化硅酸鈣和水化鋁酸鈣等膠凝產物,在油吸附中可以發揮不可忽視的作用。

      利用燃煤電廠產生的粉煤灰對油份的吸附性能,實現對含油廢水的處理,達到了廢物利用和以廢治廢的目標,但在其理論研究方面還有待于進一步深入研究。



高效氣浮法

       此法采用SPD型高效氣浮裝置,利用其特殊的“零速度”原理:原水從氣浮池中心旋轉頭進入,通過配水器布水,配水器移動速度和進水的流速相同,方向相反,產生了“零速度”,這樣進水不會對原水產生擾動,使得顆粒的懸浮和沉降在一種靜態下進行。秦皇島熱電廠就是利用此法,對廠內工業廢水處理回收利用的,不再向原排污口新開河排放污水,減少了對渤海灣的污染,具有明顯的環境效益??傊?,對于電廠含油廢水的乳化油,一般均采用氣浮法予以去除,除油效率較高。下圖為安陽電廠工業廢水處理與回收利用工藝…

      正確合理使用氣浮法處理含油廢水,是出水達標的關鍵,合理使用氣浮法的關鍵在于投藥量及最佳投藥時的pH范圍的控制。南口機務段含油廢水的治理工程中采用堿式氯化鋁作為混凝劑,它是一種無機高分子混凝劑,在投加過程中,如果投加量過少,則起不到混凝效果;如果投藥量過多,絮凝效果反而會降低,甚至重新穩定。通過在調試過程中對投藥量及最佳pH范圍的摸索.提出投加量在0.01%一0.02%,出水pH值控制在6.5—7.0范圍內,出水效果最好,能夠維持出水含油量在3—5mg/l。



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