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POREX管式膜在火电厂湿法烟气脱硫废水零排放系统运用
上海弗杰过滤器材有限公司 杨积伍 / 时间:2018-01-11 10:18:14

  据PorexTMF微信公众平台2018年1月8日讯 火电厂湿法烟气脱硫所产生的脱硫废水,一般呈弱酸性,含有多种污染物,例如有机物、悬浮固体、氟化物、微量重金属、亚硫酸盐,同时具高硬度、高硫酸根、高氯根等特征。传统的脱硫废水采用三联箱系统处理,是以达标排放为目标,处理对象是悬浮固体、氟化物、重金属等成分。而以零排放为目的系统,则更多着眼于梯级膜浓缩减量和最终蒸发结晶。此时,硬度就成为最主要的障碍;而如果涉及分盐处理,则硫酸根也将是需要分离出来的组分。


POREX管式膜在火电厂湿法烟气脱硫废水零排放系统运用

POREX管式膜在火电厂湿法烟气脱硫废水零排放系统运用


  脱硫废水零排放系统多为技改项目,占地相对紧凑,资金也较紧张。因而选择短流程、高性能、造价合理的工艺路线非常重要。其中的梯级膜浓缩和蒸发结晶干燥是核心的除盐/分盐及减量工艺段,而作为预处理的软化工艺段则承载着将实质上的废水转化为反渗透膜和蒸发结晶器可接纳的低硬度、低浊度净水的重要任务。Porex强化软化系统因其流程短、性能可靠、占地少、成套简单的特点,成为此类零排放系统前端处理单元的最佳选择。
  ◆系统简介
  国电某电厂有2台600MW机组,烟气脱硫工艺用水为循环排污水,FGD装置旋流器出水20立方米/小时。该全厂废水零排放系统主要设置目的在于解决脱硫废水的零排放问题,以期达到废水的完全回用。系统的主要设计思路为:先软化预处理,再纳滤分盐,然后高压反渗透膜浓缩,最后蒸发结晶。以下为系统的流程框图:


  据PorexTMF微信公众平台2018年1月8日讯 火电厂湿法烟气脱硫所产生的脱硫废水,一般呈弱酸性,含有多种污染物,例如有机物、悬浮固体、氟化物、微量重金属、亚硫酸盐,同时具高硬度、高硫酸根、高氯根等特征。传统的脱硫废水采用三联箱系统处理,是以达标排放为目标,处理对象是悬浮固体、氟化物、重金属等成分。而以零排放为目的系统,则更多着眼于梯级膜浓缩减量和最终蒸发结晶。此时,硬度就成为最主要的障碍;而如果涉及分盐处理,则硫酸根也将是需要分离出来的组分。


  脱硫废水首先进入调节池均质后,提升至一套改良的三联箱处理单元,在此添加消石灰、有机硫和FeClSO4进行处理,重点以石灰除去硫酸钙为目的,同时兼顾废水中各种重金属以及氟离子等污染物的去除。经过加药混凝后的水送往沉淀池做固液分离,沉淀池上清液送入澄清水池。沉淀池底部污泥送往污泥储槽,再经过压滤机脱水之后形成固体泥饼,压滤液回流至三联箱内。
  澄清池内的水第二次提升送往药剂软化的两联反应槽,在此添加液碱和纯碱,促成水中钙镁硬度成分发生反应形成相应的不溶物(悬浮固体),反应后固液混合物溢流至管式膜的循环浓缩槽内。然后用循环泵输送到管式膜进行固液分离。此时大流量的水在废水浓缩槽和管式膜之间循环,而部分膜透过水(等同于输入的水量)则送往过滤水池。循环浓缩槽内的浓缩液也即污泥同样送往污泥储槽进行脱水处理。
  除去钙镁的软化过滤产水从过滤水池送往后续纳滤实施分盐,纳滤浓水用于稀释三联箱所需添加的消石灰,将硫酸根送回前端与钙离子反应沉淀。纳滤产水则送往后续高压反渗透,反渗透产水回用,浓水则继续向后,送往蒸发结晶器。蒸发结晶器冷凝水也作为回用,所蒸出的盐晶体则委外处理。
  此为整个零排放三级处理(软化预处理→分盐/膜浓缩→蒸发结晶)的整体工艺,其中软化预处理分为又分为两段,主要是因为进水中含有极高的硫酸根,并且纳滤浓水也带回大量硫酸根,需要在这一步先行除去。
  ◆各工艺段说明
  在这整个零排放系统中,各工艺段的功能以及各种污染物成分和易导致反渗透膜结垢的成分的基本去向可参看下表:


  据PorexTMF微信公众平台2018年1月8日讯 火电厂湿法烟气脱硫所产生的脱硫废水,一般呈弱酸性,含有多种污染物,例如有机物、悬浮固体、氟化物、微量重金属、亚硫酸盐,同时具高硬度、高硫酸根、高氯根等特征。传统的脱硫废水采用三联箱系统处理,是以达标排放为目标,处理对象是悬浮固体、氟化物、重金属等成分。而以零排放为目的系统,则更多着眼于梯级膜浓缩减量和最终蒸发结晶。此时,硬度就成为最主要的障碍;而如果涉及分盐处理,则硫酸根也将是需要分离出来的组分。


  ◆水质情况
  系统设计基于较为恶劣的脱硫废水水质情况,详情参看下表:


  据PorexTMF微信公众平台2018年1月8日讯 火电厂湿法烟气脱硫所产生的脱硫废水,一般呈弱酸性,含有多种污染物,例如有机物、悬浮固体、氟化物、微量重金属、亚硫酸盐,同时具高硬度、高硫酸根、高氯根等特征。传统的脱硫废水采用三联箱系统处理,是以达标排放为目标,处理对象是悬浮固体、氟化物、重金属等成分。而以零排放为目的系统,则更多着眼于梯级膜浓缩减量和最终蒸发结晶。此时,硬度就成为最主要的障碍;而如果涉及分盐处理,则硫酸根也将是需要分离出来的组分。


  该水质表显示此脱硫废水具有极高的含盐量、硫酸根、镁离子浓度,即使在脱硫废水中,也属于比较特殊的。
  ◆管式膜处理能力和组件规格
  旋流器出来的废水为20立方米/小时,此外纳滤浓水还有接近10立方米/小时需要送回倒前端处理,因而管式膜强化软化工艺段的设计水量为30立方米/小时。
  此系统设计选用了28只TUF-61型Porex管式膜组件,分成4列,每列7只串联,设计为每列产水量大约7.5立方米/小时,大约相当于251升/平方米·小时的膜通量。
  TUF-61型管式膜的基本技术参数如下:


POREX管式膜在火电厂湿法烟气脱硫废水零排放系统运用


  ◆管式膜强化软化调试运行概况
  现场调试过程中发现实际水质比设计所用水质更差,参看下表(仅取部分与预处理软化有关的参数):


POREX管式膜在火电厂湿法烟气脱硫废水零排放系统运用


  由上表可见实际废水具有比设计值更高的含盐量、硫酸根、镁离子浓度,这意味着大量的石灰药剂消耗,以及反应后将形成大量的污泥。事实也是如此,经过改良三联箱加药反应之后已基本为泥浆状态,这给沉淀池带来较大负担,并直接影响了管式膜的进水状况。
  但即便如此,在经过管式膜强化软化处理之后,依旧可以获得完全满足后续膜分盐浓缩单元和蒸发结晶单元的优质产水,调试期间取样分析的各阶段水质情况如下表:


POREX管式膜在火电厂湿法烟气脱硫废水零排放系统运用


  由上表可以看出经过了管式膜强化软化之后,实质上能导致后续膜浓缩和蒸发结晶设别结垢的硬度成分和二氧化硅已差不多完全除。并且,在浊度方面,也完全达到货超过了后续设备的要求。
  膜的产水量(通量)方面,也完全达到或超过了设计范围。自系统连续运行以来,管式膜已连续运行了十几天,每列产水量均在12~15立方米/小时之间(设计为7.5立方米/小时)稳定运行。
  ◆总结
  国电某电厂零排放系统良好运行状况再一次证明了管式膜强化软化工艺的合理性和Porex管式膜作为一种耐受性极佳的膜产品,在这个工艺路线中所起到的极其重要的作用:
  1.接纳前端复杂多变的废水,有时经过前级处理(如本系统),有时甚至只有均质而没有任何预处理;
  2.过滤处理这些废水添加药剂发生软化反应之后所形成的非常高浓度的固液混合物,形同泥浆,质量比通常高达5%或更高;
  3.在这样的条件下获得清澈(浊度通常小于0.5,SDI通常小于3)并且几乎彻底除去了钙、镁、硅、钡、锶的滤过水,无需担心后续膜浓缩和蒸发结晶设备结垢;
  4.整个过程中无需添加最容易导致反渗透膜出现难恢复污堵的高分子絮凝剂,是真正意义上的无PAM添加的系统;
  Porex管式膜以单级处理取代了传统工艺中的多道分级除浊工艺,极大地缩短了工艺流程,减小了占地面积,并且反而提高了系统运行的可靠性。尤其是所有Porex管式膜作为前级处理的情况下,后续膜浓缩设备都能获得稳定的运行状况以及超过预期的清洗周期和膜寿命。