【工业污水处理设备】高浓度废水处理的未来发展趋势

2021-04-12 10:22污水人
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【工业污水处理设备】高浓度废水处理的未来发展趋势。

由于高浓度有机废水中大量难降解的有机污染物,会使传统的生物处理技术很难取得成果。有机污染物不能有效降解,于是导致整个处理工艺的结果达不到预期成效和目的。对此,我个人认为目前的高浓度难降解有机废水处理技术研究趋势主要有以下几个方面。

1 资源化处理的研究方向

从目前我国走可持续发展战略的趋势来看,对于仅仅只要求处理后的废水能达到排放标准是远远不够的。未来的成熟有效的技术,需要能够将废水中有价值的物质最大化回收和利用

从某种角度看,高浓度有机废水中所含有的大量有机物未尝不是一种大量的资源,而且其中还蕴含着大量的有机盐,如果不对其进行回收利用,则会造成了许多的资源浪费。如果能做到在保证废水处理达标排放的同时,统筹兼顾资源化回收利用,不仅能使有处理成本的降低和经济效益的提高,而且也将能为高浓度有机废水处理技术的发展提供新的思路,更能够做到与可持续发展战略相呼应,为未来的技术走向提供良好的环境。

2 低成本技术的研究方向

随着科技的不断发展,污水处理技术也不断成熟,然而许多新型技术看似美好,实际处理成本居高不下,令人望而却步。一些较有成效的技术也由于处理成本较高使得企业运营负担变重,制约了企业的发展。因此,如何在保证水质处理要求达标的同时降低污废水处理成本成了目前工业废水处理技术发展的极其重要的方向之一。

要做到低成本处理,可以从简化处理流程方面着手,也可以从处理方案上进行优化,但最主要的还是对处理技术方法进行改进和更新。如催化氧化技术,是在催化剂存在的情况下利用氧化剂将废水中的有机物氧化成二氧化碳和水。以臭氧催化氧化为例,作为新型的污水处理工艺,臭氧催化氧化法能够加快有机污染物与氧化剂之间的化学反应,在降解反应过程中又能够产生新的氧化性更强的基团,既能高效的处理水中有机污染物,与此同时又能高效的催化活化臭氧分子。通过向反应装置内通入臭氧,在填料表面产生高氧化性的羟基自由基,从而能够有效地对臭氧进行催化氧化,在提高臭氧利用率的同时,最大限度地去除有机污染物。解决了有机污染物降解得不够彻底的问题。

随着研究的不断深入,催化氧化法将是一种非常有竞争力的处理技术,对于处理高浓度有机废水将会有着很好的帮助和成效。

3 组合处理技术的研究方向

对于单一的如物化法、生化法等传统处理方法无法奏效的问题,强调预处理技术,研究将几种如物化处理、生物处理等方法相耦合,是目前解决此类高浓度有机废水污染问题的一个重要突破方向。市场上常见的工艺组合主要有:物化预处理+生化处理、厌氧酸化处理+好氧生化处理、电催化氧化预处理+生化处理、物理化学预处理+生化处理+深度处理。通过研究组合处理技术,并力争做到将处理成本降低,是目前解决此类高浓度有机废水污染问题的有效途径。

高浓度难降解有机废水对水环境影响程度非常大,影响时间也相当持久,实际中的处理难度也较大,而传统处理工艺存在高花费、低效等诸多问题。对于解决高浓度废水的问题,需要对高浓度难降解有机废水的水质进行深入的分析和认识,加强对高浓度有机废水处理技术应用问题研究。

废水处理技术与水环境保护措施探讨

目前我国对自然环境的协同发展要求变得更加严格,而在发展过程中,我国应始终坚持可持续发展的原则,争取人与自然能够相辅相成,共同和谐进步。而随着我国水资源的逐渐紧缺,对废水的处理技术及对水环境的保护也已经受到人们的普遍关注。基于此,文章主要讨论了废水处理技术与水环境保护的策略。

中国是一个人口较为密集的国家,因此,对于淡水资源的要求也是非常庞大的。目前随着国家经济的发展,废水也变得越来越多,而如何妥善的利用废水,也已成为让我国水资源获得合理利用的一个重要途径,将废水转换成可用水,不仅可以减少污染物排放的可能性,而且还能够提供更加可靠的淡水资源。要在一定程度上,做到尽量解决地区水资源过分紧张的问题,与此同时,还要进一步缓解水资源不足现象而导致的一系列严重后果。

1 常见的废水处理技术

1.1 微污染的水处理技术

在传统的水处理基础上,还应对处理技术实施进一步优化,从而讨论出微污染的水处理技术,这种处理技术的效果是比较显著的,一般在进行水污染处理的时候,微污染水处理技术,可以采用过滤强化或者混凝强化这两种方法来进行,过滤强化主要使用的是两种不同的滤料,在一定程度上完成生物过滤的要求,同时在处理污水时候,甚至可以降解一些有机物等,而混凝强化可以让水污染中的混凝有机物得以去除,从而使水质达到净化作用[1]

1.2 超声水处理技术

农业在我国是非常重要的一项基础性产业,而我国也是较为典型的农业大国,所以在农业生产过程中,无论是农药还是化肥的使用,都很可能造成一定的污染问题。除此之外,在进行农产品加工的时候,容易产生大量的化学污染物,尤其是针对有机物的污染,需使用比较传统的方法来进行污水的处理,其化学反应速率相对较低,并且也让污水处理的效率难以达到理想要求。使用超声水污染的处理技术,能够有效地解决类似的问题,主要是因为超声水处理技术可以使用超声波来集中生产过程的能量,通过释放能量以形成一定的热点,从而使得化学反应速率得以生成,让污染物能够被有效予以排除,为了可以进一步让超声水污染处理技术变得更具高效可行性,工作人员会把超声水处理技术与反应器进行联合使用,以充分发挥出超声水污染处理技术的全部价值。

1.3 活性炭处理技术的使用

活性炭的处理技术是一种效率更高且更加实用的水资源处理技术,其应用优势相对是比较明显的。首先,活性炭的处理技术在去除污渍效果方面会更强一些,使用这种技术来进行污水处理,能够将污水当中的杂质得以清除,并确保水质获得净化;其次,活性炭的处理技术使用起来相对比较灵活,且更加环保,而在进行污水处理的时候,需根据污水处理的状况,可以适当增加或者减少使用活性炭的处理环节,从而使资源能够得到一定节约,而活性炭的处理技术相对更加环保,不会给周围环境带来负担;再次,活性炭的处理技术拥有较高的重复使用性,即使已经使用过的活性炭,其二次利用也是可以激发其一部分的吸附能力,由于活性炭的显著优势,所以,目前在进行日常污水处理与废水处理的过程中,经常会使用到活性炭的处理技术。

2 帮助水资源环境获得保护的策略

2.1 倡导节水行动

目前在人们的日常生活中,经常会见到浪费水资源的情况发生,因此必须倡导全民节水行动。通过节约用水能够获得更加绿色健康的消费模式,可以让生活变得更加简洁舒适,同时养成科学用水的习惯,不但可以通过计划用水来节约金钱,还能让人们时刻牢记自身对水资源保护的责任感与使命感,从而养成一个更加积极向上的生活态度。在日常生活中,一旦遇到周围出现浪费水资源的现象,需要予以相互监督,敢于指出,人们都应该成为自觉节水的宣传者,带动身边的人共同实现节约用水的目标,使整体社会的节水意识都得以提升。无论是日常工作还是生活方面都要始终坚持节水的理念,这样才能使节水行动获得成功[2]

2.2 提高宣传力度

对水环境的保护是需要全社会共同参与的,环保人员必须不断提升宣传力度,让人们都能够意识到水资源的重要性,能够了解到如何保护水环境以及保护水环境的重要意义。对目前日益缺少的淡水资源要有科学的紧迫感,真正拥有保护水资源的动力。环保工作人员需要联合教育部门、宣传部门以及工商部门等,提高对于水资源保护的宣传范围与宣传力度,形成一个具有规划性的系统,逐渐深入到人们的生活社区、工作企业或单位等区域,进行实地调研与现场演讲,与此同时,也可以设置义务的环保监督员,利用更具现代化的先进网络媒体,使得水资源的宣传力度能够获得更加全面的提升。对于一些因为水资源污染而导致的事故以及事故所导致的后果与处理进度,要敢于公开、及时做出公开,这样可以使各项环保工作在人们的监督与支持下获得成效。比如:在某地发生的死猪事件,对水资源就造成了非常大的污染。相关环保部门不仅需要在媒体上对真实情况进行全面报道,还要尽可能地采取可行性措施,把有可能造成的污染及严重危害降到最低。这个事故目前仍在处理中,但是从处理方式上不难发现,目前对水资源事故的处理已经具备了初步的科学雏形,而廣大的环境保护工作人员,对于这一事件在进行总结与学习的同时,也要做到发散思维,并进行反思,在目前严重事件的源头仍然难以调查出来,在日常监督时是否依旧存在漏洞而导致这种事故发生,这些都需要相关工作人员不断进行探索,只有不断反思才能真正获得进步。对于水资源的保护也要始终做到扩大宣传量,始终坚持以预防为主,将预防与治理相互结合,使水环境能够获得彻底保护,让人们拥有更加舒适的生活环境[3]

2.3 提高生活污水和工业废水治理的力度

如果想要让水环境获得保护,那么则应当提升对生活污水及工业废水治理的力度,并且能够让废水资源获得有效的循环利用,这是非常重要的一项措施。虽然这些年来,我国有很多城市对于城市污水的治理以及废水的循环利用,都已经投入了较多的关注,也投入了很多资源建设相应的设施,但是目前仍有很多城市缺乏专业性的综合污水处理厂。污水处理厂的建设对污水的处理是非常重要的一项途径,一旦缺乏污水处理的设施,那么排放的大量污水就很可能会污染生态环境,从而导致生态平衡产生破坏,造成严重后果,所以需要投入更多的资源建设相应的污水处理设备,尽可能减少污水的排放。比如,一些大量产生污水的建设单位,在建设过程中需要设立中水系统等,以减少污水的产生,甚至可以让污水得到再次循环利用,从而使水资源的使用效率获得相应提升,这样的方式可以让建设单位的生产效益得到提升,还能够帮助建设单位树立更加正面积极的形象,打造绿色企业品牌。在进行污水处理的时候,环保工作人员应当注重引导群众,让大众共同参与到废水治理的过程中,使人们更加注重废水的排放与处理,做到相互监督,给我国水环境的保护奠定更加稳定的基础[4]

3 结束语

综上所述,目前我国极为重视环境保护问题,特别是在废水处理方面,已投入了较多资源,相关工作人员也一直对废水的循环利用进行不断探索,以便找到一个更有效的方法来维持水资源的相对平衡,而人与自然的和谐共处是非常重要的,人民群众要重视节水以及废水的循环利用,对水环境的保护做到相互监督,除了要对水资源有一个科学的认知,还要不断提高自我意识,主动参与到节约用水的行动中,发挥更多的价值,自觉向周围宣传,使水环境的保护可以真正成为一项全民参与的行动,使我国的水资源环境治理获得全面的发展。

基于高效节水技术的煤电机组耗水指标研究

现有较为成熟的进行分析,研究最新节水技术的耗水量,评价新节水技术的可行性和适用性,对不同容量机组采用常规节水方案和深度节水方和耗水量的研究与分析,给出不同容量机组的耗水量及耗水指标,为制定电力行业节水政策、保证电力产业与水资源协调发展提供决策依据和技术支撑。电站污水处理设备.jpg

水资源作为基础性的自然资源和战略性的经济资源,在保障社会可持续发展、维系生态平衡与和谐环境方面发挥着重要作用。2019年,国家发展改革委、水利部联合印发了《国家节水行动方案》(发改环资规〔2019695),提出节水优先、空间均衡、系统治理、两手发力的新时期治水方针,并明确提出近远期有机衔接的总体控制目标。电力工业作为国民经济基础产业和重要能源行业,同时也是工业用水大户,水资源节约与综合利用是电力工业可持续发展的一项重要而紧迫的任务。我国煤电基地普遍位于水资源紧缺地区,水资源本底条件较差,水资源条件对区域社会经济发展的约束较为显著,对电厂用水量和耗水指标要求愈发严格。因此,水资源节约与综合利用是我国煤电基地可持续发展的一项必不可少且紧迫的战略性任务,在煤电基地采用高效节水技术,达到国际先进耗水定额标准势在必行。

1 煤电机组节水现状

1.1 2×660 MW循环冷却湿冷机组用水量分析

2×660 MW循环冷却湿冷机组采用常规设计为例对燃煤电厂各系统的耗水量进行统计分析,其中主机系统采用循环冷却系统,脱硫系统采用湿法脱硫技术,除灰系统采用干式除灰技术,除渣系统采用湿除渣技术。湿冷机组各系统耗水量统计

可以看出,在循环冷却湿冷机组中耗水量大的系统为循环水系统、脱硫系统、除灰渣系统,分别占到总耗水量的84%6%3%

1.2 2×660MW空冷机组用水量分析

汽轮机排汽空冷技术是指采用翅片管式的空冷凝汽器或散热器,利用环境空气来冷却、凝结汽轮机乏汽的冷却技术。汽轮机排汽空冷技术是火力发电厂重大节水技术,节水效果显著。以2×660 MW空冷机组采用常规设计为例对燃煤电厂各系统的耗水量进行统计分析,其中辅机冷却水系统采用湿冷系统,脱硫系统采用湿法脱硫技术和烟气余热利用技术,除灰系统采用干式除灰技术,除渣系统采用干式除渣技术。空冷机组各系统耗水量统计

可以看出,在空冷机组中耗水量大的系统为脱硫系统、化学系统、除灰渣系统、辅机湿冷系统,分别占到总耗水量的39%16%15%12%

空冷机组没有循环冷却系统中冷却塔的蒸发、风吹和排污损失,耗水量从湿冷机组的2480 m3/h下降到空冷机组的380 m3/h,下降了约85%。由此可见,汽轮机排汽空冷技术是最有效的节水技术。

1.3 其他常规节水技术

除了汽轮机排汽空冷技术以外,还有污废水回用技术、干式除灰技术、干式除渣技术、烟气余热利用技术等节水技术。项目在规划设计阶段需要科学应用节水技术,通过加强水务管理,理顺梯级用水流程,实现节水减排。

2 深度节水方案

2.1 辅机冷却水空冷系统

辅机冷却水空冷系统是指冷却水在闭式系统中通过辅机循环水泵将水送到辅机设备,经过热交换的热水进入空冷散热器中,直接利用环境空气冷却降温后再回到辅机循环水泵,通过辅机循环水泵进行循环使用。

辅机冷却系统采用空冷方式,按建设2×660 MW空冷机组测算用水量(气象条件:夏季频率10%,气温30 ℃),比辅机冷却水采用湿冷系统节水45 m3/h,约占全厂总耗水量的12%

辅机冷却水空冷系统已被普遍采用,且有多年运行经验。尤其在水资源供需矛盾突出地区,辅机冷却水空冷系统可以进一步节约用水,降低耗水指标。

2.2 烟气提水技术

烟气提水技术是指在脱硫吸收塔后增设烟气冷凝塔,脱硫吸收塔排出的饱和净烟气通过冷凝塔降温、凝结并回收烟气中的部分水分,回收水用于脱硫系统补水,实现节水目的。该系统工艺可行、设备成熟、运行可靠,国内首台火电机组烟气提水系统于2019年在内蒙古某电厂成功应用,运行情况良好。

实施烟气提水技术可降低机组耗水量,符合国家产业政策,有较好的社会效益和环境效益。该技术不但可以在新建项目上采用,还可以应用在机组脱硫改造项目上。

2.3 活性焦干法烟气脱硫技术

活性焦干法脱硫工艺是以活性焦为吸收剂,利用活性焦内部丰富的孔隙以及表面的官能团、极性氧化物、具有缺陷的C原子,在物理吸附和化学吸附的双重作用下将SO2HgAs等众多污染物固定在活性焦内达到净化烟气的目的。活性焦干法脱硫过程中不消耗水,可一次性去除多种污染物。

根据测算,2×660 MW空冷机组采用活性焦干法烟气脱硫技术后,耗水量仅为37 m³/h,比无烟气换热器的湿法脱硫减少95%的水量,是节省水量较为显著的脱硫工艺。

采用活性焦干法脱硫技术投资较高,经济性较差,虽不增加电厂本身用水量,但上下游产业的总用水量会增加,因此该技术适宜应用在有配套上下游产业的地区。

2.4 褐煤干燥乏气水回收技术

褐煤干燥乏气水回收技术是在以高水分褐煤为燃料的火电厂,采用褐煤干燥提质及回收技术回收乏气水,常用的包括炉烟干燥及水回收风扇磨仓储式制粉系统的褐煤提水技术、蒸汽滚筒干燥机集中预干燥及水回收的褐煤提水技术、蒸汽管回转式干燥机磨前预干燥及水回收的褐煤提水技术等。

该技术系统设计方案集成了各项成熟的工艺,采用各个设备的单品均已成熟且有工程业绩,与常规褐煤机组相比,可显著提高锅炉效率,降低发电标煤耗和厂用电率,减少了电厂外用水资源的消耗。但褐煤干燥回收水量受机组负荷、原煤含水率、煤量、气温等因素影响,需要对褐煤乏气水回收技术的安全性和可靠性进一步论证。

3 耗水指标和耗水量测算与分析

3.1 节水方案确定

本文针对煤电机组采用常规节水方案和深度节水方案,分别研究测算了耗水量、耗水指标。深度节水方案主要用于水资源供需矛盾突出地区,依据缺水程度递进地分为三个档次,依次使用更加高效的节水技术,方案对比见表1

其中,对于脱硫系统三项节水技术,活性焦干法烟气脱硫技术成本过高,现阶段不适宜大规模推广;褐煤乏气水回收技术虽有投产业绩,但系统存在安全隐患;烟气提水技术相对以上两项技术更经济、更安全、更可靠。因此,在深度节水技术方案的第二档次和第三档次,脱硫系统考虑采用湿法脱硫+烟气提水技术,提水量暂按脱硫系统内零补水进行考虑。干除灰干除渣(调湿)即灰渣调湿后运至灰场或综合利用用户;干除灰干除渣(不调湿)即灰渣输送至全封闭灰渣库储存,灰渣全部综合利用,比如采用全封闭干灰库储灰技术。辅机空冷系统在夏季高温时段的喷水量不计入总耗水量。

3.2 空冷机组耗水指标和耗水量测算

电厂位于温带地区,夏季频率10%的气温为30 ℃;年生产用水量按7000 h计,年生活用水量按8760 h计;电厂没有废水外排;若辅机采用湿冷系统,辅机系统循环水温升为5 ℃。按纯凝工况对2×660 MW机组的常规节水方案和深度节水方案进行耗水指标及耗水量的研究测算,详见表22×350 MW2×660 MW2×1000 MW年总耗水量见图3

对于常规节水方案,脱硫系统耗水量约占全厂耗水量的32%42%,所占比例最高;其次是化学系统耗水量,约占全厂耗水量的16%。对于深度节水方案第一个档次,脱硫系统耗水量约占全厂耗水量的39%47%,所占比例最高;其次是除灰渣系统耗水量,约占全厂耗水量的17%20%。对于深度节水方案第二个档次,由于进一步采用烟气提水技术,实现脱硫系统内零补水,大大降低了全厂的耗水量,耗水指标(综合外用水指标)也相应降低。对于深度节水方案第三个档次,由于进一步采用灰渣综合利用方案,此时除灰渣系统耗水量为0,全厂耗水量进一步降低,耗水指标(综合外用水指标)最低。

3.3 推荐的节水技术及先进定额指标

通过采用先进节水技术,火力发电厂设计耗水指标不断降低。2004年,北方缺水地区空冷机组设计耗水指标按不超过0.18 m3/(s·GW)控制;2011年,根据GB 50660—2011《大中型火力发电厂设计规范》,300 MW及以上空冷机组设计耗水指标按不超过0.12 m3/(s·GW)控制;2014年,国家能源局印发了《国家能源局关于推进大型煤电外送基地科学开发的指导意见》(国能电力〔2014243),文件要求空冷机组的设计耗水指标按不超过0.1 m3/(s·GW)控制。

经测算,对燃煤凝汽式机组,当主汽轮机排汽采用空冷、石灰石石膏湿法脱硫、干除灰干除渣(调湿)、电动给水泵或汽动给水泵排汽空冷、辅机冷却水湿冷系统方案时,300 MW等级空冷机组设计耗水指标按不超过0.10 m3/(s·GW)控制,单位装机量取水量定额指标按不超过0.11 m3/(s·GW)控制;600 MW及以上空冷机组设计耗水指标按不超过0.09 m³/(s·GW)控制,单位装机量取水量定额指标按不超过0.1 m3/(s·GW)控制。详见表3

对于水资源供需矛盾突出地区,当进一步采用辅机冷却水空冷技术后,设计耗水指标和单位装机量取水量定额指标可进一步降低。300 MW等级空冷机组进一步采用空冷辅机冷却水系统后,设计耗水指标可由不超过0.10 m3/(s·GW)下降到不超过0.08 m3/(s·GW),单位装机量取水量定额指标可由不超过0.11 m³/(s·GW)下降到不超过0.09 m3/(s·GW)600 MW及以上空冷机组进一步采用空冷辅机冷却水系统后,设计耗水指标可由不超过0.09 m³/(s·GW)下降到不超过0.07m³/(s·GW),单位装机量取水量定额指标可由不超过0.1 m³/(s·GW)下降到不超过0.08 m³/(s·GW)。详见表4

对于水资源供需矛盾极为突出地区,当脱硫系统进一步采用烟气提水技术(仅考虑脱硫系统零补水”)后,设计耗水指标(综合外用水指标)和单位装机量取水量定额指标可进一步降低。300 MW等级空冷机组脱硫系统进一步采用烟气提水技术后,设计耗水指标可由不超过0.08 m³/(s·GW)下降到不超过0.05 m³/(s·GW),单位装机量取水量定额指标可由不超过0.09 m³/(s·GW)下降到不超过0.055 m³/(s·GW)600 MW及以上空冷机组脱硫系统进一步采用烟气提水技术后,设计耗水指标可由不超过0.07 m³/(s·GW)下降到不超过0.04 m³/(s·GW),单位装机量取水量定额指标可由不超过0.08 m³/(s·GW)下降到不超过0.045 m³/(s·GW)

4 结论

1)采用主机空冷技术是最有效、最经济的节水措施,与湿冷机组相比可以节约85%的耗水量。

2)在采用主机空冷技术基础上,继续采用辅机空冷、烟气提水、干灰渣综合利用等深度技术节水,可以进一步节水约70%

3)对于水资源供需矛盾突出地区,300 MW等级、600 MW及以上空冷机组进一步采用空冷辅机冷却水系统后,设计耗水指标可分别下降到0.08 m3/(s·GW)0.07 m3/(s·GW)以下;对于水资源供需矛盾极为突出地区,300 MW等级、600 MW及以上空冷机组脱硫系统进一步采用烟气提水技术后,设计耗水指标可分别下降到0.05 m3/(s·GW)0.04 m3/(s·GW)以下。

4)今后可通过深入研究全封闭干灰库储灰技术、烟气循环流化床()干法脱硫除尘一体化技术、苦咸水开发利用技术等深度节水技术,进一步降低煤电机组的耗水指标。


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