目前国内垃圾焚烧电厂大多采用“半干法+干法”烟气净化组合工艺,随着烟气排放控制指标日益严苛,上海、广州、深圳等一线城市的少数垃圾焚烧电厂在半干法的基础上增设了湿法脱酸工艺单元,严控HCl和SO2等酸性气体的排放浓度,已达欧美国家的烟气排放控制水平。
烟气湿法脱酸,必然会产生具有高盐、重金属组成复杂多样、悬浮物浓度高等特点的酸性废水(后文称洗烟废水)。这类废水可生化性差,采用传统的生化工业废水处理工艺进行处理效果不佳,需选用物化法。下文将对目前洗烟废水的主要处置方式和处理方法做简要叙述。
1洗烟废水处置方式
目前,针对垃圾焚烧电厂的洗烟废水的处理方式主要有三种:一、电厂内部消纳:洗烟废水水量不大时,可视水质情况将其用于飞灰固化、炉渣冷却、制浆等;二、达标外排:部分具有废水排放口的电厂可通过传统的化学混凝沉淀方法(俗称三联箱)去除废水中的重金属、悬浮物等污染物质,达标后排入废水管网;三、资源化利用:通过化学混凝沉淀去除废水中的重金属、悬浮物等,而后采用膜法或蒸发技术对废水进行深度处理,实现废水的减量化和资源化。
2洗烟废水处理方法
2.1化学沉淀法
化学沉淀法被广泛用于燃煤电厂脱硫废水的处理,垃圾焚烧电厂洗烟废水水质与脱硫废水类似,同样具有盐分高、重金属离子组分复杂多样、悬浮物浓度高、硬度较高、pH低(4~6)等特点,采用化学沉淀法可有效降低废水中重金属离子和悬浮物的浓度并调配pH。化学沉淀法又称三联箱沉淀法,主要包括氧化、中和、沉淀、絮凝等过程,具体工艺流程如下图1所示。
洗烟废水中存在有由亚硫酸盐等还原性无机盐引起的COD,通过对废水进行曝气处理,可使还原性的盐被氧化,进而降低废水中的COD。通过在中和池投加碱性药剂(纯碱或石灰浆),调节废水pH至9~9.5,使废水中的重金属离子如Cu2+、Ni2+、Cr3+等以氢氧化物沉淀的形式被去除;部分重金属如Hg2+、Pb2+等,难以通过形成氢氧化沉淀物的方式进行有效去除,可采用向废水中投加螯合剂,使其以络合物的形式被去除,有机硫化剂是目前使用较多的Hg2+金属螯合剂;而后继续通过加碱提高废水pH至11~11.5,使废水中的Mg2+以氢氧化沉淀的形式去除。固液分离在沉淀池中进行,通过重力沉降作用,使沉淀物质从废水中分离出来,并通过过滤系统(活性炭+砂滤)对废水中的悬浮物进一步脱除,达到固液分离目的;活性炭同时具有吸附去除废水中余氯和有机物的作用,过滤系统出水采用硫酸回调pH至6~9。
具有废水排放口的焚烧电厂,洗烟废水经上述工艺处理可达到纳管标准。但实际运行过程,随着垃圾焚烧排放烟气工况的变化,洗烟废水水质发生波动,单级混凝沉淀难以保证出水达标稳态化;所多数具有废水排放口的垃圾焚烧电厂采用两级混凝沉淀工艺(如图2所示),不仅能优化药剂投加,而且能确保出水水质达纳管标准常态化。
2.2混凝沉淀+膜减量法
多数垃圾焚烧电厂未设废水排放口,洗烟废水经混凝沉淀预处理后需进行深度处理,实现废水的减量化和资源化。反渗透膜系统被广泛用废水的深度处理,根据来水盐浓度差异,可选的反渗透膜种类有很多,包括苦咸水膜、海水淡化膜以及高压膜(DTRO膜和STRO膜)等。
垃圾焚烧电厂实际运营过程中,为减少洗烟废水的产量,通常采用增加湿法塔喷淋水循环喷淋次数的方式,从源头削减废水产生量,洗涤塔塔底的废水随循环喷淋的次数增加,积累的盐浓度越来越高,直到达到设定的电导率时,从塔底排出。对于洗烟废水,若直接采用苦咸水膜和海水淡化膜进行废水的深度处理时,脱盐效果不佳,且系统产水率低;相比之下,高压膜系统,抗污、耐盐,对于洗烟废水这类高盐废水具有较强的适应性,具体的处理工艺流程如下图3所示。
随着垃圾焚烧电厂的规范化建设和运营标准的逐渐提高,烟气排放指标的日益严苛,湿法脱酸工艺将被应用在越来越多的垃圾焚烧电厂中用于烟气净化。化学沉淀法、膜减量法和蒸发法均有其适应性,各地垃圾焚烧电厂在进行洗烟废水处理工艺比选时,应综合考虑地域性环保要求、处置目标及配套的资源条件等因素进行决策。
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