脱硫高盐废水零排放的电渗析工艺研究_蒋苏芳 (1).pdf
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1、皮革技术-22-脱硫高盐废水零排放的电渗析工艺研究蒋苏芳(苏州图南水处理有限公司,江苏 苏州 215000)摘要:目前,由于水资源的短缺和污染,电厂废水零排放已引起世界各国的高度重视。本文综述了我国脱硫废水在预处理、浓缩和固化过程中的处理情况,并展望了我国废水零排放的发展趋势,总结了不同零排放技术的性能及特点,其中膜基技术是废水零排放系统回收的有效手段。因此,本文重点研究了双极膜电渗析在脱硫高盐废水处理中的应用,讨论了其局限性和解决方案。关键词:脱硫废水;零排放;电渗析中图分类号:TS5 文献标志码:A DOI:10.20025/ki.CN10-1679.2023-04-07Research
2、on the Electrode Electro-Osmosis Process of Zero Discharge of Desulfurization and High Salinity WastewaterJiang Sufang(Suzhou Tunan Water Treatment Co.,Ltd.,Jiangsu Suzhou,215000)Abstract:Due to the shortage and pollution of water,the zero discharge of waste water from power plants has attracted the
3、 attention in the world.In this paper,it was fi rstly summarized the treatment of desulfurized wastewater in the process of pretreatment,concentration and solidifi cation in China,then prospected the development trend of zero discharge of wastewater in China,and in the end concluded the performance
4、and characteristics of different zero discharge technologies,among which the membrane technology is an effective method for zero discharge system recovery of wastewater.Therefore,this paper focuses on the application of bipolar membrane electrodialysis in the treatment of desulfurization and high-sa
5、lt wastewater,and discusses its limitations and solutions.Key words:desulfurization wastewater;zero emission;electrodialysis1引言煤炭化工、石油和天然气工业、内陆脱盐、烟气脱硫和钒提取等行业产生的高盐废水日益受到关注。近年来,工厂中回用水的脱盐进一步增加了高盐废水的数量,未经处理的高盐废水排放导致了水的矿化,增加了软化成本和工业设备的腐蚀,并对人类和动物造成健康危害。在水资源短缺和污染的压力下,相关部门和企业需要合理处理废水。在我国,火电厂作为耗水大户,其用水量约占工业用
6、水量的30%40%,每年火电厂的用水量呈上升趋势,同时废水排放量也在逐年增加。而燃煤电厂烟气脱硫系统是SO2的排放大户1。近年来,烟气脱硫技术已经得到迅速发展,减少了这些污染气体的产生。目前,有四种常见的烟气脱硫技术:湿式洗涤器、喷雾干燥洗涤器、吸附剂注入和可再生工艺,其中石灰石湿法脱硫技术因高效和低成本,占我国烟气脱硫工艺的90%以上。石灰石烟气脱硫系统产生的脱硫废水含盐浓度较高,会腐蚀设备,降低脱盐效率。石灰浆可用于吸收燃煤烟气中的二氧化硫、氯和飞灰等污染物,是一种典型的高盐废水的主要来源,因此实现废水“零排放”是火电厂可持续发展之路2。目前,满足零排放要求的脱硫高盐废水处理已引起美国、澳
7、大利亚、欧盟等发达国家以及中国和韩国等新兴经济体的广泛关注。我国2015年实施的水污染防治行动计划有力地推动了中国发电厂废水零排放的进程。在过去几年中,一些示范项目采用了各种技术,如长兴工厂采用基于正渗透的零排放。然而,由于许多研究人员和工程师意识到零排放的可行性取决于环境监管、与水和资源回收相关的利益、项目投资和运营之间的平衡,而上述工艺路线因其流程长、投资高、运营成本高和维护复杂等而无法得到广泛应用。因此,迫切需要开发简化工艺、降低资本和运营成本的新型零排放技术。2传统工艺现状脱硫废水的零排放系统包括化学沉淀和/或纳滤(NF)软化预处理、膜浓缩(RO、FO或ED)和蒸发结晶共三个阶段。2.
8、1预处理阶段作为零排放的第一步,预处理可用于去除废水中的悬浮固体、可溶性污染物和重金属离子,以防止这些物质干扰后续的处理过程,并可以根据废水的组成采用不同的方法进行处理,沉淀法、微生物法和吸附法被广泛应用于这个阶段。2.1.1 沉淀法沉淀是一个过程,其中的添加剂(包括盐酸、硫酸、石灰粉和氯化铁)与废水中的金属盐发生反应形成沉淀并将其去除。“中和-沉淀-混凝”三联槽是一种常见的沉淀工艺。首先用氢氧化钠和熟石灰处理废水,然后加入硫化物去除废水中的Cu2+和Hg2+,最后加入絮凝剂去除重金属离子。在此过程中,作者简介:蒋苏芳(1982-),女,本科,工程师,研究方向:水污染控制.皮革技术-23-需要
9、添加多种沉淀剂去除污染物,例如使用双碱法去除废水中的钙和镁离子。目前,降水方法的研究领域包括可再生降水剂和各种降水剂的耦合。例如可以使用NaAlO2和CaCl2从高硫酸盐废水中回收Al3+,回收率达98.4%,污泥量减少66%,成本降低35%。不过,该方法效率低,在向废水中加入大量试剂时还会产生更多的固体废物,因此,一些研究者试图通过将沉淀法与其他工艺相结合解决上述问题。例如可以使用流化床工艺从含有大量污泥的废水中分离重金属离子,如Ni2+、Zn2+和Cd2+。与传统沉淀法相比,该工艺具有污泥产率低、污泥沉降性能好、沉淀剂消耗少等优点。2.1.2 吸附法当然,吸附也是一种良好的预处理方式。在吸
10、附过程中,多孔吸附剂用于吸附污染物和净化废水,主要用于吸附和分离污水中的重金属离子、盐离子和高分子有机物。常见的吸附剂包括活性炭、沸石、飞灰和金属氧化物,其吸附效果已经得到广泛验证,例如,用飞灰合成的沸石对脱硫废水中汞的吸附效率超过了99%。吸附剂是吸附过程的关键,而成本低、可回收、效果好的吸附剂一直是相关学者的研究重点。使用热解的山茶籽壳生物炭吸附Pb和Cd的最大吸附量分别为109.67 mg/g和68.22 mg/g。然而,吸附剂对不同污染物的去除效果不同,脱硫废水中杂质离子浓度高会降低吸附效率。此外,因使用量大及回收成本高等限制了这类吸附剂的实际应用。2.1.3 微生物法微生物法是一种利
11、用微生物的代谢来降解废水中污染物的技术。活性污泥法作为一种广泛应用的技术,在脱硫废水处理中也表现良好。尽管微生物降解的效率相对较低,但研究表明,好氧污泥可以提高污泥稳定性,并有助于去除废水中的氮和磷。曾有研究使用由厌氧活性污泥反应器、缺氧活性污泥反应和好氧生物膜反应器组成的工艺处理脱硫废水,其氨氮去除率高达88%。值得注意的是,他们还使用热解测序技术检测了参与脱硫废水降解的微生物,为活性污泥的驯化提供了理论基础。由于重金属对大多数微生物是有害的,限制了微生物处理技术在重金属废水处理中的应用。因此,外国研究团队使用从植物中分离的磷酸盐溶解细菌去除土壤中的重金属,并发现细菌可以在细胞外分离重金属离
12、子,说明这些微生物对重金属具有耐受性,表明微生物法具有对脱硫废水进行预处理的潜力。但是,微生物处理易受水质的影响,导致其不能大规模应用。2.2浓缩脱硫废水在蒸发前需要进行浓缩,以减少排放和运营成本。目前,浓缩技术主要包括热浓缩和膜浓缩。基于热的浓缩技术包括盐水浓缩器、盐水结晶器、喷雾干燥器和风力强化蒸发等,这些技术的能量相对密集。因此,在零液体排放过程中,通常使用膜法降低污水的浓度,然后使用热法蒸发和固化浓缩废水。与热基技术相比,膜基技术具有更低的能耗、更稳定的系统和更高的效率,因而在脱硫废水的浓缩中得到了广泛应用。根据不同原理,膜浓缩技术分为正渗透(FO)、反渗透(RO)和电渗析(ED)等。
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