燃煤电厂脱硫废水处理工艺研究

发布时间：2020-05-27 12:40

【摘要】：随着《水污染防治行动计划》(“水十条”)的颁布实施,废水减排、回用及零排放工作已成为火力发电厂的重要任务之一。目前,我国90%以上的燃煤电厂均采用石灰石-石膏湿法烟气脱硫技术,脱硫过程中产生的脱硫废水水质成分复杂,污染物种类繁多,是目前电厂最难处理的一类废水。随着环保标准的提高,脱硫废水的零排放处理是目前亟待解决的问题也是国内外零排放领域研究的热点。本论文以某燃煤电厂脱硫废水处理工艺优化为研究目标,对5个典型燃煤电厂(A、B、C、D、E)的脱硫废水进行了水质分析和评估;通过单因素优化法研究了影响石灰-Na2CO3法去除脱硫废水中钙镁离子的因素;研究了不同因素对Mg(OH)2沉降性能的影响;在石灰-Na2CO3法的基础上做出改进,考察了石灰-CO2-Na2CO3法去除脱硫废水中钙镁离子的效果;研究了 323.15～373.15K温度下脱硫废水中伪三元体系(NaCl-Na2SO4-H2O)相平衡;选择了三个不同[NaCl]/[Na2SO4]比值的脱硫废水在363.15K下进行了蒸发结晶实验;对燃煤电厂脱硫废水处理工艺进行了经济性和风险性分析。研究成果如下:(1)水质分析表明:5个燃煤电厂脱硫废水pH在5.5～6.9之间,COD含量在150～1000 mg/L之间,含盐量在10000～30000 mg/L之间,其中Mg2+浓度在600～5500 mg/L之间,Ca2+浓度在700～2500 mg/L之间,存在严重的碳酸钙、硫酸钙和碳酸镁结垢倾向,还含有较大量Na+、Cl-、SO42-、NO3-等离子,且各电厂脱硫废水中含量存在较大差异。(2)在确定的实验条件下,脱硫废水中钙镁离子去除率均达到99%以上时,石灰投加量为7.67 g/L,Na2CO3投加量为8.60 g/L;石灰乳投料时间5 min,投加晶种量4%体积,投加PAM絮凝剂300 mg/L时,氢氧化镁沉降速率达到最大,相较于未投加晶种和絮凝剂情况下生成的氢氧化镁沉淀,其沉降速率可提高13.9%;CO2部分代替Na2CO3,在钙离子去除率均为99%时,比传统石灰-Na2CO3法可节省2.15 g/LNa2CO3用量。处理每升废水可节省25%Na2CO3用量。(3)脱硫废水经石灰-CO2-Na2CO3法预处理后,分析其伪三元体系(NaCl-Na2SO4-H2O)相平衡得出:在323.15K到373.15K温度下,随着温度升高,溶液中Na2SO4的结晶区域扩大,NaCl的结晶区域及NaCl和Na2SO4的共饱和区减小。脱硫废水中杂质对Na2SO4溶解度会产生较大影响。在323.15K和373.15K两个温度下,NaCl在纯水和脱硫废水中的溶解度基本相同;Na2SO4在脱硫废水中的溶解度大于其在纯水中的溶解度,低温下尤为明显。脱硫废水中[NaCl]/[Na2SO4]比值与温度对蒸发结晶的产品种类有较大影响。在363.15K下,当脱硫废水中[NaCl]/[Na2SO4]=1 时,分盐得到Na2SO4晶体;当脱硫废水中[NaCl]/[Na2SO4]=5 时,NaCl和Na2SO4先后析出结晶,较难实现分盐;当脱硫废水中[NaCl]/[Na2SO4]=10时,分盐得到NaCl晶体。(4)通过现金流技术和蒙特卡洛模拟分析脱硫废水处理工艺的经济风险性得出:要使该项目具有经济可行性,则发电补贴应为0.0024CNY/kWh。在此基础上进行蒙特卡洛模拟得出,该项目内部收益率大于4%的概率为98.1%,大于8%的概率为61.1%。项目达到排水项目最低收益率的概率较大,项目的财务风险较低。
【图文】：

１．３．３创新点逡逑（１）本文通过对石灰－Ｎａ２Ｃ０３法进行改进，提出石灰－Ｃ０２－Ｎａ２Ｃ０３法软化脱硫逡逑水，利用Ｃ０２代替部分Ｎａ２Ｃ０３用量，降低运行成本，减少沉渣量和减轻废水中逡逑度富集。有关采用Ｃ０２代替Ｎａ２Ｃ０３用于工业废水的软化研宄较少，用于脱硫废逡逑软化的研究目前只是有理论上的分析，尚未有实验验证。本文研宄了影响石灰－逡逑０２－Ｎａ２Ｃ０３法去除脱硫废水中钙离子的因素，为工业上采用该方法预处理脱离废逡逑提供工艺参考。逡逑（２）纯水中三元体系（ＮａＣｌ－Ｎａ２Ｓ0４－Ｈ２0）相平衡研宄早己有报道。脱硫废水逡逑于高含盐废水，水质成分复杂，有关其特性及析盐规律没有透彻地研究，缺少可逡逑的基础数据。本文对３２３．１５？３７３．１５Ｋ温度下脱硫废水伪三元体系（ＮａＣｌ－Ｎａ２Ｓ0４－逡逑２０）相平衡进行了研宄，从而为高含盐废水蒸发结晶提供一些基础数据。逡逑

导致不锈钢表面氧化膜进一步溶解，，金属离子浓度增大，为保持腐蚀坑逡逑内的电荷平衡，外部氯离子不断向蚀坑内移动，进而形成电化学腐蚀，导致蚀坑内逡逑金属腐蚀进一步加重。上述氯离子渗透机理如图２－１所示。逡逑Ｍｅｔａｌ逦Ｏｘｉｄｅ逦ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｌｅ逡逑瞧逡逑图２－１氯离子渗透腐蚀图［７６］逡逑Ｆｉｇ．邋２－１邋Ｃｈｌｏｒｉｄｅ邋ｉｏｎ邋ｐｅｎｅｔｒａｔｉｏｎ邋ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ邋ｄｉａｇｒａｍ１７６］逡逑经实验研究表明：３１６Ｌ不锈钢经氯离子作用发生点蚀的浓度界限约为逡逑２５０ｍｇ／Ｌ［７７』，３１６Ｌ不锈钢的耐氯离子腐蚀极限浓度值为１０００邋ｍｇ／Ｌ，３１７Ｌ不锈钢逡逑的耐氯离子腐蚀极限浓度值为２０００ｍｇ／Ｌ。上述５个燃煤电厂脱硫废水中氯离子浓逡逑度在７０００￣１５０００ｍｇ／Ｌ之间，浓度远远高于上述极限浓度值，废水对Yg氏体不锈钢逡逑存在严重的腐蚀倾向。废水中氯离子浓度长期大于ｌ000ｍｇ／Ｌ，极易促进腐蚀反应逡逑的发生，能够迅速穿透金属表面的保护膜，形成缝隙腐蚀和孔蚀，使不锈钢管道、逡逑水处理设备腐蚀开裂，造成设备短期内报废。逡逑因此，脱硫废水的处理对设备材质要求很高。电厂在进行脱硫废水处理前，要逡逑根据废水的酸性、碱性、氯离子浓度、温度等特点选择合适的设备材质。目前电厂逡逑对于蒸发结晶设备材质一般选用钛材，其抗氯离子腐蚀性能较强。同时电厂在进行逡逑脱硫废水处理时也可以在水中添加缓蚀药剂［７８］
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：X773

【参考文献】

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本文编号：2683548