膜技术在电厂脱硫废水处理工程中的应用

膜技术在电厂脱硫废水处理工程中的应用

黄敏

国电长源汉川发电有限公司 湖北省武汉市 430040

摘要：从目前发展方向与进程来看，膜分离处理技术在未来主要侧重于对水的微滤和超滤等环节，在大大降低膜污染的基础上，有效降低清洗的次数，且可以更好地降低更换频率和保养成本(提高膜的使用寿命)，实现系统长周期连续稳定运行。电厂在处理脱硫废水的同时，可考虑协同处理其他高盐废水，如循环排污水、化学再生水等，优化膜分离技术工艺流程，如膜前处理采用离子交换树脂进行深度软化以改善膜进水水质，避免产生严重的膜污染，最终提高膜系统废水处理能力，在现有基础上通过多种途径实现零排放技术进一步推广和应用。本文主要分析膜技术在电厂脱硫废水处理工程中的应用。

关键词：电厂；膜处理技术；废水零排放

引言

在水资源匮乏的今天，废水处理环节对各行业显得尤为重要，作为前沿的废水处理工艺之一，膜处理技术在燃煤电厂脱硫废水处理中的应用变得越来越广泛。作为应用范围最广泛的再生资源，电能不仅关系到燃煤电厂实际生产的效益，亦与国计民生有着紧密联系，而优秀的废水处理技术不但能够保障燃煤电厂的安全生产，也能有效提高水资源的利用率，推动我国经济的快速发展。目前，国内大多数电厂仍在采用传统化学沉淀的方法对脱硫废水进行处理以满足达标排放的要求，该方法不能去除氯离子等溶解性无机盐成分，所以不能满足日趋严格的污水排放要求。尽管国内膜分离技术与国外发达国家相比依旧存在着一定差距，但是在近年来发展迅速，膜工艺应用水平显著提升，已经出现不少膜分离技术应用于燃煤电厂脱硫废水零排放的工程案例。

1、脱硫废水特征与传统处理工艺

燃煤电厂烟气脱硫产生的脱硫废水典型水质：pH为4～6.5，悬浮物和氯离子浓度高，成分复杂，含有重金属离子，水量不稳定。对脱硫废水的有效处理一直是燃煤电厂脱硫系统末端废水处理环节的重难点。传统的三联箱处理脱硫废水主要以中和、沉淀、絮凝等方法为主，脱硫废水经调节池均质处理后，分别投加石灰乳、硫化物、絮凝剂和Na2CO3，完成均质、中和和混凝沉淀反应去除大部分重金属离子，同时从澄清器底部回流部分高密度泥渣，加快反应沉淀速率。废水从三联箱自流进入澄清池，向三联箱出水中加入助凝剂。废水中的絮凝物通过重力作用沉积在澄清池底部并浓缩形成泥渣，由刮泥装置清除。澄清池出水自流进入清水池，投加HCl调节澄清池出水pH至6～9。若清水不满足排放标准，需回流至前处理单元进行二次处理。该工艺流程主要特征为处理系统庞大、投资高、废水处理不彻底。脱硫废水用于煤场喷洒、水力除灰、干灰调湿、补给炉渣冷却水时，一方面由于回用途径所能消纳的脱硫废水的水量有限，另一方面脱硫废水中的高浓度SO42-和Cl-会对回用系统的设备和管道造成腐蚀结垢。因此，脱硫废水直接回用技术均受到不同程度的局限。随着我国生态环境保护政策、法规体系的逐渐健全，环境污染治理水平的不断提高，特别是膜法水处理技术的应用水平不断提升，基于膜法水处理的工艺路线已经成为脱硫废水零排放的主流技术路线。

2、我国水处理膜技术存在的问题

中国和发达国家之间仍然存在差距。中国虽然从国外企业吸取了很多经验教训，与几个外国企业合作，但核心技术仍存在诸多不足之处，导致产品的完成和性能无法与国外产品相提并论。此外，外迁的第一移动优势使其占据更大的市场份额，产业链的完善使其能够大量生产膜产品。今后，中国在水处理的膜技术上还有很长的路要走。城市居民饮用水来源多样，包括湖泊、河流、地下水和海水淡化。在这么多的水源中，河流和地下水极易受到发电厂脱硫废水污染。湖泊的水质容易受到含有较多杂质的降水的影响。海水淡化比较困难。复杂多变的水质使得水厂或海水淡化厂的膜adapver适应性受到限制，导致净化程度不足，难以达到民用水的标准。水处理膜容易被水质污染，每个膜都有自己的过滤区。但是水质复杂，水中微生物繁殖的产物经常造成膜污染，从而使膜的二次利用效果逐渐恶化，从而缩短了寿命。但膜的清洁极为繁琐，清洁成本逐渐上升，最终导致膜的使用成本大幅增加，经济效益下降。

3、膜技术在电厂废水处理工艺的应用

3.1膜预处技术

脱硫废水经化学沉淀预处理后去除绝大多数重金属和悬浮物等杂质，残余的部分钙镁离子及悬浮物需要在浓缩前去除。微滤、超滤主要起到固液分离作用，可用于去除脱硫废水深度软化生成的沉淀物，降低废水浊度，从而满足后续单元水质条件。利用TMF+DTRO工艺中试实验研究深度处理脱硫废水三联箱出水，为去除残余的钙镁离子，继续投加石灰、氢氧化钠、碳酸钠等药剂进行混合反应，产生的含微量沉淀物的水去TMF膜过滤处理。所采用的TMF膜结构使膜被浇铸在多孔材料管的内部，废水从膜内部流过，多孔材料作为支撑层，过滤产水到达支撑层外侧，废水得到净化。由于水流在膜表面起到一定的冲刷作用，被截留的悬浮颗粒不会停留在膜的表面，从而避免污染物沉积在膜表面。研究结果表明：错流式管式超滤可以作为过滤，对沉淀物的粒径和比重要求低，能够代替传统的沉降或澄清工艺。研究错流微滤中水样固体颗粒粒径的变化情况及其对出水水质的影响，利用NaOH+Na2CO3联合工艺预处理脱硫废水并进行了全循环微滤试验。研究结果表明：在所设计的试验条件下，悬浮物颗粒的平均粒径从14.5μm降至5.1μm，微滤产水通量及出水水质均较为稳定，微滤产水经进一步脱盐后可以回用，说明在合理的预处理工艺条件下，微滤技术是一种稳定、有效的固液分离处理技术。

3.2平板陶瓷膜的应用

近年来，各地出现了扁平的陶瓷膜，水处理中的相关技术逐渐成熟，得到了广泛的认可和接受。结果，浅陶瓷膜在水处理工程中的应用实例越来越多。与传统有机高分子膜相比，扁平陶瓷膜具有明显的优势。有机高分子膜处理技术受到膜本身恶劣工作条件的限制，因此很难在电厂脱硫水处理的实际工程中应用，或者电厂脱硫废水的高温、高粘度和高pH值大大缩短了膜的寿命，增加了废水处理成本。扁陶瓷膜是无机膜。相比之下，其膜和膜模块可以适应800℃正常条件下的工作环境，正常工作。处理不适合化学处理的污水时，可以用范围更广的高温蒸汽处理。同时，平板陶瓷膜在处理酸性强、碱性强的废水方面具有良好的化学稳定性、耐腐蚀性和微生物降解性。浅陶瓷膜清洗时，还可使用热酸(碱)进行直接清洗，从而简化了工艺流程，提高了实际应用的经济性。此外，平板陶瓷膜具有较强的抗污染能力，平板陶瓷膜上油性物质和蛋白质等非极性污染物的责任较低，废率较低，使得平板陶瓷膜的寿命比有机聚合物膜长3-5倍，从而降低了平板陶瓷膜的维护和更换成本。

3.3在含油废水处理中的应用

含油废水的主要来源是工业油田生产过程中产生的水、钢铁工业中金属羡慕和冷轧辊磨和清洗液等。含油废水处理主要用于去除废水中的脂肪，以及BSB和CSB。废水中的脂肪大多以浮油、分散油或乳化油的形式存在，其中乳化油的分离最为困难。当废水中的油通过电解或化学方法分离时，废水处理成本巨大。采用超滤膜和微滤膜处理含油废水时，废水中所含的油和CSB可有效去除。同时，浓缩溶液经膜处理后可进一步加工，实现石油循环，提高含油废水处理的经济效益。当前，家庭专家和科学家使用中空纤维超滤机对油田注水站的注入口进行测试，然后根据各种测试的数据开发出一种新型膜模块。实践表明，新型膜模块的流量是传统中空纤维超滤机的3 ~ 4倍，新型膜模块的流量在0.08 MPa压力差下达到峰值。

结束语

随着水处理技术的发展，水处理效果将越来越好。今后应不断开发新的水处理膜，从生产工艺、性能和应用等方面提高水处理膜的质量，提高民用水处理效果。

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