燃煤电厂脱硫废水属于电厂末端最难处理的废水,废水水质受燃煤品质、石灰石品质、脱硫系统的设计及运行、脱硫工艺补充水等因素影响,波动较大,表现出水质组成复杂、高含盐量、高腐蚀性等特点,成为制约电厂脱硫废水零排放的关键因素。中试实验结果表明,电驱离子膜装置将经过化学反应+管式膜预处理的水浓缩,浓水中总溶解固体TDS可浓缩至200000mg/L,产水可回用于循环水冷却系统,该工艺可满足脱硫废水零排放的要求,可为将来的项目提供可行性依据。

　　脱硫废水是在湿式烟气脱硫过程中产生的一种具有危害性、难处理的工业废水,其成分复杂,水质变化波动大,具有高悬浮物含量、高盐量和硬度、易结垢和腐蚀性强等特点,同时含有一定量的重金属。目前采用的常规三联箱—中和、絮凝、沉淀工艺只能去除其中的悬浮物和绝大部分的重金属离子,对于其中的可溶性盐并无去除作用。随着排放标准的日益严苛、环保要求的逐步提高和水资源的持续短缺,实现脱硫废水的资源化与零排放刻不容缓。

　　膜分离技术是一种高效、低耗且易操作的液体分离技术,与传统的水处理方法相比,具有处理效果好、可实现废水的循环利用及回收高附加值产品等优点,是实现废水资源化利用的有效技术。电渗析技术作为一种膜分离浓缩技术,使用特定的离子交换膜,其在直流电场的作用下对溶液中的阴阳离子具有选择透过性,即阴膜仅允许阴离子透过,阳膜只允许阳离子透过。通过阴阳离子膜交替排布形成浓、淡室,从而实现物料的浓缩与脱盐。相较于反渗透过程,电渗析浓缩过程为电场驱动,其进水要求相对较低,仅对进水SS及强氧化物、有机溶剂等有所限制,预处理过程简单。在保证进水条件下,可进行拆解离线清洗,使用寿命长。而对于热法蒸发过程,电渗析过程在能耗、占地、投资等方面优势明显。因此近年来,随着工业高盐废水处理及零排放需求提高,电渗析技术以其上述独特优势在此领域的应用日益受到关注。为此,针对脱硫废水的水质特性,采用均相电驱离子膜浓缩工艺开展了相关的研究。

　　脱硫废水的水质主要受燃煤品质、石灰石品质、脱硫系统的设计及运行、脱硫工艺补充水、脱硫塔前污染物控制设备以及脱水设备等的影响。不同地区的电厂差别很大,同一电厂因排放时间不固定,差别也很大;脱硫废水间断性排放,水量波动较大;废水硬度高,易造成蒸发系统结垢;废水中氯离子的含量高,易造成系统腐蚀。以某电厂为例,脱硫废水水质见表1。

　　电驱离子膜技术的原理是利用阴、阳离子交换膜交替排列于正负电极之间,并用特制的隔板将其隔开,组成除盐(淡化)和浓缩两个系统。当向隔室通入盐水后,利用离子交换膜对阴阳离子的选择透过性能,在直流电场作用下阴、阳离子分别向阳极和阴极移动,达到电解质溶液的分离、提纯和浓缩。

　　中试设备主要组成为:膜堆(含120对膜片,每片膜面积0.5m2)、整流器、原水箱、浓缩水箱、加酸泵、阴极液槽和阳极液槽。

　　试验分析仪器:DR6000紫外可见分光光度计、ME分析天平、电热恒温烘箱、滴定装置、原子吸收、电导率仪、pH计。水质检测项目主要有:总硬度、电导率、TDS、Cl-、F-、SO42-、pH等,检测依据标准参照《锅炉用水和冷却水分析方法通则》(GB/T6903-2005)。

　　试验主要目的是取通过加药软化预处理和管式膜固液分离后的产水,测试电驱离子膜设备对脱硫废水的浓缩情况,最大限度的减少进入后续蒸发装置的浓水量。

　　经常规处理后的脱硫废水进入废水收集池,进行重力沉淀,经提升进入反应槽1,加氢氧化钠调节pH值,控制pH大于11,使氢氧化镁沉淀;反应槽1出水进入反应槽2,加入碳酸钠溶液,与水中的钙离子生成碳酸钙沉淀,混合液进入浓缩槽,由循环泵输送至管式膜进行固液分离,此时大流量的水回流至浓缩槽,保持浓缩槽中的混合状态;部分透过水经投加氢氧化钠回调pH值后进入ED原水箱。

　　由于脱硫废水水质波动较大,试验收集了不同浓度的废水,研究了不同脱硫废水浓度条件下的电驱离子膜运行工况(图2)。其中,下述所列图中,横坐标数据取样时间不同,横坐标数据1~5代表进水TDS4000mg/L,7~12代表进水TDS10000mg/L,14~20代表进水TDS30000mg/L,三组图2~图5内横坐标代表意义相同。

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