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文章采用氢氧化钙、硫酸钠与碳酸钠软化和纳滤分盐相结合工艺,实现了燃煤电厂脱硫废水深度处理。试验发现,当氢氧化钙、硫酸钠、碳酸钠投加量为2.0g/L,20.0g/L与1.8g/L时,水中的钙镁离子可以分别降低到75mg/L,60mg/L。

纳滤工艺可以有效地截留软化产水中的硫酸根,一级出水氯化钠纯度达到80%,二级纳滤出水氯化钠纯度达95%以上,达到工业级氯化钠品质要求。该组合工艺可以有效实现脱硫废水的深度处理,具有一定的经济价值。

燃煤电厂煤炭燃烧时会产生大量二氧化硫,如不有效处理会严重污染大气环境。目前我国燃煤电厂主要采用石灰石一石膏湿法脱硫工艺,该工艺在运行过程中会产生大量脱硫废水。脱硫废水具有高含盐量、高硬度等特点,同时含有多种重金属,是燃煤电厂最难处理的废水之一。

目前国内脱硫废水处理常用工艺为中和沉降-絮凝一澄清法(三联箱法),该方法可以有效去除废水中的各种重金属离子及悬浮物。但该方法处理后的废水中仍含有大量的钙、镁、硫酸根及氯离子,直接排放会造成环境水体硬度增加。为避免环境污染,因此脱硫废水深度处理技术的研究受到越来越多的关注,其中膜浓缩和蒸发结晶处理工艺是研究的热点,但是该工艺存在软化运行成本高、产生的混盐难以利用等问题。

针对现有脱硫废水处理工艺存在的问题,本研究对比分析了多种软化工艺,大幅降低脱硫废水软化运行成本。同时采用纳滤分盐技术分离水中硫酸根与氯离子,以实现脱硫废水深度处理。

1试验材料与方法

1.1试验材料

试剂:氢氧化钙(分析纯);氢氧化钠,分析纯;硫酸钠,分析纯;碳酸钠,分析纯;EDTA。

纳滤膜元件及仪器:海德能ESNA3纳滤膜,膜性能如表1所示;

表1海德能ESNA3膜性能

基于纳滤技术深度处理燃煤电厂脱硫废水试验研究

磁力搅拌器;10mL医用注射器;0.45um水系膜;离子色谱仪;电导率仪;实验室组装的纳滤组件,原理如图1所示。

基于纳滤技术深度处理燃煤电厂脱硫废水试验研究

 

图1纳滤组件示意图

试验采用某燃煤电厂实际三联箱工艺澄清池出水。水质如表2所示。

表2水样水质参数

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1.2试验方法

软化方法及检测:取水样400mL置于600mL烧杯中。本试验设四组,第一组只投加碳酸钠,投加量为16.81g/L;第二组同时投加氢氧化钠与碳酸钠,投加量分别为6.36 g/L, 2.10g/L;第三组同时投加氢氧化钙与碳酸钠,投加量分别为8.75g/L, 12.68g/L;第四组同时投加氢氧化钙、硫酸钠,反应30分钟后投加碳酸钠,投加量为别为2.0 g/L, 20.0g/L,1.8g/L。四组试验均采用磁力搅拌器搅拌,在反应时间为。10,20,30,40,50,100,150分钟时取样,考察不同投加方案和反应时间对钙镁离子去除的影响。采用医用注射器取10ml水样,经水系膜过滤,用EDTA滴定法测定取样中钙镁离子的含量。

纳滤方法及检测:纳滤采用软化过的废水为原水,运行压力为2MPa,运行时P7为0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10小时取样。采用离子色谱测定取样中硫酸根和氯离子含量。在取样的同时测定水样电导率及通量。

2试验结果与讨论

2.1不同软化方案对水中钙镁离子去除影响

四组试验中投加碳酸钠、氢氧化钙和氢氧化钠可以与水样中的镁离子反应生碳酸镁和氢氧化镁沉淀,有效的去除水中的镁离子。试验结果如图2所示。

基于纳滤技术深度处理燃煤电厂脱硫废水试验研究

 

图2镁离子浓度变化情况

从图2中可以看出,四组试验方案对水中镁离子去除效果有较大的差异,可分别去除水中33.19%,56.14%, 87.50%, 91.23%的镁离子。第四组去除水中镁离子效果最好,第二组次之,只投加碳酸钠效果最差。四组反应均非常迅速,在反应15min后趋于稳定。试验中发现第四组氢氧化钙、硫酸钠与碳酸钠软化反应形成的污泥沉降性能最好。这有利于在实际工业应用中减小澄清池尺寸,降低成本及占地面积。

由于废水中含有大量的硫酸根和钙离子,而硫酸钙在水中溶解度低。因此向脱硫废水中加入硫酸钠,引入大量硫酸根离子,从而促使水中钙离子与硫酸根形成硫酸钙沉淀析出而大幅降低钙离子浓度,而后投加少量碳酸钠即可去除水中残余的少量钙离子。该软化工艺可以大幅减少碳酸钠使用量,从而有效降低软化成本。结果如图3所示。

基于纳滤技术深度处理燃煤电厂脱硫废水试验研究

 

图3钙离子浓度变化情况

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