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水处理



倾斜的规模:使膜工作的FGD废水处理

乔恩·利比松BKT公司副总裁-2018年11月12日

Jon LiberzonBKT公司副总裁,讨论了从烟气脱硫(FDG)废水中去除有毒化合物的挑战,并考虑可采用的最佳技术,以协助遵守污水排放规例。

推翻这句古老的格言,有火的地方,有烟。在发电厂燃烧化石燃料会产生废气,它包含的元素,包括硫,它起源于燃烧的燃料。燃煤电厂的烟气,焚烧炉和其他一些设施必须进行无二氧化硫擦洗 ),以符合清洁空气的规定。

通常情况下,这意味着安装烟气脱硫(FGD)洗涤器,哪些使用吸着剂来捕获和转换SO 在燃烧过程中释放到结合的或溶解的硫酸盐中。在湿洗涤器(最常见的类型)中,烟气与石灰浆接触,石灰浆吸收硫磺并沉淀石膏,留下富含硫酸盐的废水。这些废水必须经过处理后才能排放到环境中。

不幸的是,在燃烧过程中,化石燃料的释放不仅仅如此 .烟气中含有多种元素,包括重金属,在烟气脱硫洗涤器中被吸收,最终进入废水中。移除这些元素是发电厂的主要开支,根据新的排放法规,已经知道会关闭。在2015年,环保局加强了对其中四种化合物的限制:汞,砷,硒和硝酸盐和亚硝酸盐。新的,当局修订《污水限制指引》,引入更严格的规则,一系列以技术为基础的要求首次于1974年确立,并在40年内更新了5次。本指南确定物理/化学和生物处理是从烟气脱硫废水中去除这四种目标化合物的最佳可行技术,但这种认定可能不会持续太久。
照常经营:最佳可用技术
物理/化学和生物处理系统针对特定化合物。生物处理系统,例如,利用细菌将溶解的硒酸盐和硝酸盐转化为氮气和元素硒。物理/化学系统通常关注汞和砷。
为了管理所有四种目标化合物,需要多种处理工艺,剩余的废水中还含有其他成分,这些成分可能在国家或地方层面得到调节,如氯化物、硼,溴化物和其他盐。这意味着这些系统的废水不适合工业再利用,在某些情况下甚至可能无法卸货。由于这个原因,一些发电厂选择了零排放(ZLD)系统来蒸发液态水,将溶解的盐留作浓缩固体,这些更容易处理。尽管生产的纯水可在冷却塔或工厂其他部分重复使用,对于每天能达到数百万加仑的烟气脱硫废水,蒸发仍然是一种极其昂贵的解决方案。
热蒸发似曾相识?
现在五十多岁,当科学家们开始将海水淡化过程商业化,用于从海洋中提取饮用水时,他们用蒸发法把盐和水分开。这些植物能有效地生产纯净水,但他们是能源消耗大户。蒸发式海水淡化系统早已被一种新的,更节能的分离水中溶解固体的技术:膜。

膜技术在过去十年里取得了巨大的飞跃,价格的下降速度比其他治疗技术快得多。采用反渗透(RO)膜,除去水中所有的盐分,在很多领域都出现了爆炸式增长,从海水淡化到超纯水生产,工业处理和城市污水回用。
一个技术发展缓慢的领域,然而,正在进行烟气脱硫处理。的原因吗?高浓度的二价离子,如硫酸盐,硅酸盐,钙,过滤过程中,镁和钡在膜表面形成硬鳞片。这些锋利或粘稠的晶体堵塞毛孔,穿透细胞膜,大大降低了它的吞吐量和使用寿命。在某些情况下,规模可以迅速和永久损害整个膜系,迫使超出预算的整个过滤系统更换。
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旋涡创新降低了成本,提高了性能
化学品制造商已经生产出有效的,专利防垢剂混合物,可防止某些结垢,在反渗透系统中得到了广泛的应用。大多数膜系统,然而,对于在FGD应用中经济有效地使用的缩放过于敏感。最近,一些制造商也开始开发基于物理特性的防垢系统,可与化学防烫剂结合,改变电力行业采用薄膜的平衡。
当溶液中阳离子和阴离子的比例超过一定阈值时,它们会自发形成沉淀垢。尺度的形成是由电荷引力驱动的,化学防垢剂通过引入竞争电荷(在过于简单的意义上)起作用,或者破坏鳞片晶体的形状或“粘性”。这些化学物质不能改变溶液中结垢盐的实际浓度。在膜过滤,干净的水通过膜,在膜表面留下带电离子。在大多数系统中,膜表面的液体相对静止,由于层流动力学减慢了横向流动,因为它拖过一个表面。这意味着当清洁的水通过膜时,膜表面的结垢离子浓度迅速增加。这种浓度的升高导致烟气脱硫废水对膜的结垢非常严重。
BKT,一家总部位于加州的公司,已经开发了一种名为FMX的过滤平台,它首先通过阻止结垢离子的堆积来物理地破坏这一过程(图1)。他们的系统使用安装在平板膜托盘之间的旋转叶片,产生微小的受激流体涡流,使层流层破裂,并将废水一直混合到膜的表面。这样,fmx可防止yabo火箭联盟根部结垢,通过消除高浓度的区域。到目前为止,该系统已经用纳滤膜进行了测试,它拒绝二价盐,同时允许一价盐通过。使用纳滤, BKT最大限度地提高治疗率并攻击调节化合物(如汞,砷和硒)以及引起头痛的离子。如果用户想生产纯的,低盐度水,他们可以使用现成的RO来跟踪FMX系统,配合FMX预处理,使用寿命更长,过滤速度更快。从FMX或RO系统中提取的浓缩盐水可以使用蒸发技术以更低的体积(和成本)进行处理。
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这个新的,物理防垢平台有潜力通过提高通过膜系统的流速(通量)来显著提高膜处理的经济性。改善污染物排放,大大减少了化学清洗的频率。低强度的清洗可以延长膜的使用寿命,同时降低化学成本。迄今为止,在三个大型发电厂进行的一系列示范试验已经处理了超过150万加仑的FGD废水。发现与传统的膜系统相比,FMX的通量可以增加一倍以上,同时降低能量消耗和清洗频率。更重要的是,通过对fmx进行反渗透抛光,废水可以完全净化,并作为现场补给水重复使用,每天可节约数百万加仑的水。每个工厂。
出于所有这些原因,防垢膜系统现在提供了一个有希望的替代旧工艺。事实上,环保署目前正在对其2015年关于FGD废水的规定进行审查,业内人士认为,膜技术正受到广泛关注。这项研究的结果将于明年夏天公布。与此同时,越来越多的发电厂,连同其他产生FGD废水的生产商,开始对薄膜技术表现出兴趣。
作者:
Jon LiberzonBKT公司副总裁,北帕特街1225号,阿纳海姆CA 92801,美国。
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