Ágrip: Kalksteins-blaut afbrennsla í gifsi er almenn tækni til að stjórna losun brennisteinsdíoxíðs í varmavirkjunum. Afrennslishreinsunarvatnið sem myndast, sem einkennist af mikilli seltu, mikilli hörku, miklu þungmálmainnihaldi og litlu lífbrjótanleika, veldur verulegri áskorun fyrir skólphreinsun virkjunar. Í þessari grein er lögð áhersla á kjarnaferliskerfi virkjunarhreinsunar afrennslishreinsunar afrennslis, þar sem gerð er grein fyrir meginreglum og verklagsreglum almennra ferla á hverju stigi í samræmi við flæði "formeðferðar → djúpur styrkur → storknunar-/kristöllunarmeðferðar." Það greinir tæknilega eiginleika, kosti, takmarkanir og viðeigandi sviðsmyndir mismunandi ferla, samþættir kjarnareglur ferlivals til að veita faglega viðmiðun fyrir hámarksval og skilvirkan rekstur á afrennslishreinsunarferlum fyrir afrennsli virkjana og stuðlar þannig að hreinni framleiðslu og grænni umbreytingu varmaorkuiðnaðarins.
Lykilorð: Varmavirkjun; brennisteinshreinsun frárennslisvatn; meðferðarferli; ferli eiginleika; formeðferð; djúp einbeiting; kristöllunarmeðferð
I. Inngangur
Með sífellt strangari umhverfislosunarstöðlum og framgangi „tvískipt kolefnis“ markmiða hefur samræmd meðhöndlun á afrennslisvatni frá varmavirkjunum orðið mikilvægur hlekkur til að ná grænni þróun. Eins og er nota yfir 90% varmaorkuvera í mínu landi kalksteins-blautvötnunarferli gifs. Þetta ferli krefst þess að brennisteinshreinsunarturninn, þurrkur og gifshreinsunarkerfi sé skolað með hreinu vatni, sem leiðir til brennisteinshreinsunar frárennslisvatns sem er ríkt af þungmálmum, háum styrk salta og sviflausna. Vegna flókinna vatnsgæða og mikillar meðhöndlunarörðugleika getur óviðeigandi förgun valdið jarðvegs- og vatnsmengun, en ógnar jafnframt öruggum rekstri virkjunarbúnaðar.
Meðhöndlun á brennisteinshreinsun afrennslisvatns frá virkjunum verður að fylgja meginreglunum um "minnkun, skaðleysi og endurheimt auðlinda," sem myndar fullkomið ferli kerfi "formeðferð → djúpur styrkur → storknun / kristöllun meðferð." Mismunandi ferlar eru mjög mismunandi hvað varðar tæknilega eiginleika, skilvirkni meðferðar og rekstrarkostnað. Sanngjarnt val á samsetningum ferla skiptir sköpum til að ná jafnvægi á milli samræmdra skólphreinsunar og hagkvæmni. Þessi grein leggur áherslu á að draga saman almenna ferla á hverju stigi, greina djúpt ferli eiginleika þeirra og veita stuðning við val á ferli í greininni.
II. Einkenni brennisteinshreinsunar afrennslisvatns í virkjun (kjarnagrunnur fyrir val á ferli)
Gæði brennisteinshreinsunar afrennslisvatns verða fyrir verulegum áhrifum af kolgæði, hreinleika kalksteins og breytum fyrir brennisteinshreinsun ferli, sem sýnir heildareiginleika „fjórir hæðir og tveir lægðir,“ sem ákvarða beint stefnu val á meðferðarferli. Nánar tiltekið:
Há selta: Heildaruppleyst föst efni (TDS) 20.000~100.000 mg/L, nær hámarki 150.000 mg/L, aðallega samsett úr Cl⁻, SO₄²⁻, Na⁺ og K⁺, sem sýnir mjög sterka ætandi eiginleika;
Mikil hörku: Ca²⁺ styrkur getur náð yfir 4000 mg/L. Mg²⁺ innihald er u.þ.b. 1600 mg/L, myndar auðveldlega óleysanlegt korn sem stíflar búnað; Hátt þungmálmainnihald: Inniheldur kvikasilfur, kadmíum, blý, arsen, osfrv., í styrkleika 0,1 ~ 10 mg/L, sumir mynda stöðugar fléttur, sem gerir flutning erfitt; Hátt svifefni (SS): Styrkur 1000 ~ 10000 mg/L, aðallega samsett úr gifsögnum og kalksteinsdufti, sem auðvelt er að slípa rör; Lágt pH gildi: 4,5 ~ 6,0, veikt súrt, eykur tæringu búnaðar; Lítið niðurbrjótanlegt: BOD/COD < 0,1, erfitt að brjóta niður með líffræðilegum aðferðum, krefst eðlisefnafræðilegra ferla.
Ennfremur inniheldur afrennslisvatnið einnig flúoríð, silíköt og þrjósk lífræn efni, sem eykur enn flókið ferlival, sem krefst hreinsunarferla með sterka sérstöðu og sveifluþol.
III. Kjarnameðferðarferli og eiginleikar brennisteinshreinsunar afrennslisvatns virkjunar
Brennisteinshreinsun skólphreinsunar virkjunar er kerfisbundið verkefni. Hvert vinnslustig er samtengt og virkar samverkandi. Val á ferlum fyrir mismunandi stig verður að byggjast á eiginleikum vatnsgæða, markmiðum um hreinsun og raunverulegum aðstæðum virkjunarinnar. Eftirfarandi er ítarleg greining á almennum ferlum og kjarnaeinkennum hvers stigs.
3.1 Formeðferðarferli og einkenni Formeðferð er grunnurinn að hreinsun afrennslisvatns. Kjarnamarkmið þess eru að fjarlægja sviflausn, flesta þungmálma, kalsíum- og magnesíumjónir, flúoríð og silíköt, draga úr gruggi og hörku frárennslisvatns, koma í veg fyrir hreistur og stíflu í síðari ferlum og veita hæft áhrif til háþróaðrar meðferðar. Almenn ferli fela í sér storknun og setmyndun, efnamýkingu og síunarskýringu. Í raunverulegum verkefnum er oft notað samsett ferli.
3.1.1 Storknunar- og setmyndunarferli
Aðferðarreglur: Storkuefni (pólýálklóríð, pólýferrísúlfat osfrv.) og storkuefni (pólýakrýlamíð) er bætt í skólpvatnið. Með frásog og flokkun mynda fínt svifefni og kvoða stórar flokkar sem síðan eru aðskildar með seti. Samtímis er pH gildið stillt í 8,5-9,5 (með því að bæta við kalsíumhýdroxíði), sem veldur því að þungmálmjónir falla út sem hýdroxíð, og nokkrar flúorjónir eru fjarlægðar (myndar kalsíumflúoríðbotnfall).
Ferli einkenni:
Kostir: Einfalt ferli, þægilegur gangur, lítill fjárfesting og rekstrarkostnaður; Fjarlægingarhlutfall svifefna er yfir 80%, flutningshlutfall þungmálma 60% -80%, getur fljótt dregið úr gruggi í skólpi, hentugur fyrir formeðferðarþarfir ýmissa virkjana.
Takmarkanir: Takmörkuð fjarlægingaráhrif á leysanleg sölt og þungmálmfléttur; þarfnast notkunar í tengslum við efnamýkingar- og síunarferli; við miklar COD aðstæður er háþróaðri oxunartækni krafist, annars munu síðari meðferðaráhrif hafa áhrif.
Viðeigandi sviðsmyndir: Forhreinsun á brennisteinshreinsandi afrennsli frá öllum virkjunum, sérstaklega hentugur fyrir lítil og meðalstór virkjunar- með mikið svif- og þungmálmainnihald og takmarkað fjármagn.
3.1.2 Efnafræðilegt mýkingarferli
Aðferðarregla: Kjarninn er að fjarlægja kalsíum- og magnesíumjónir til að draga úr hörku frárennslisvatns. Almenna aðferðin er efnaútfelling, sem skiptist í kalk-gosmýkingu og natríumhýdroxíð-gosöskumýkingu, byggt á hvarfefnum sem notuð eru. Kalk-gosöskuaðferðin er mest notuð. Við mikla hörku og mikla kísilskilyrði er þriggja- þrepa mýkingarferli notað, þar sem Ca(OH)₂, Na₂SO4 og Na₂CO₃ er bætt í í röð til að fjarlægja Mg²⁺, eitthvað Ca²⁺, og Ca²⁺ sem eftir eru í skrefum, myndar Mg(OH)CO₄, CaSO⁺, og Ca²⁺.
Ferli einkenni:
Kostir: Mjög markviss, sem dregur úr hörku frárennslisvatns á áhrifaríkan hátt (Ca²⁺ Minna en eða jafnt og 500mg/L, Mg²⁺ Minna en eða jafnt og 1000mg/L), kemur í veg fyrir kölmyndun í síðari uppgufun og himnuaðskilnaðarferli; Kalk-gosaskaaðferðin er með litlum tilkostnaði, aðgengileg hvarfefni og hentar vel fyrir afrennsli með mikilli-hörku,-kísilbrennisteinshreinsun.
Takmarkanir: Skammtur hvarfefnis krefst nákvæmrar stjórnunar, annars er efri mengun líkleg; seyruframleiðsla er mikil, sem krefst stuðnings seyrulosunaraðstöðu; natríumhýdroxíð-gosaskaaðferðin er kostnaðarsöm og hentar aðeins fyrir aðstæður með mjög miklar kröfur um hörku frárennslis.
Viðeigandi sviðsmyndir: Formeðferð á afrennsli með mikilli-hörku, mikilli-kísil og miklu-flúoríðbrennsluvatni, sérstaklega hentugur fyrir síðari ferli eins og himnuskil og uppgufun MVR með ströngum kröfum um hörku.
3.1.3 Síunar- og skýringarferli
Aðferðarregla: Þetta ferli fjarlægir enn frekar fínar flokkar, sviflausn og kvoða frá storknun, botnfalli og efnamýkingu, og tryggir að gruggi formeðhöndlaðs frárennslis uppfylli staðla (almennt minna en eða jafnt og 100mg/L, himnastyrkur þarf minna en eða jafnt og 5mg/L). Almenn tækni felur í sér sandsíun, ofursíun (UF) og pípulaga himnusíun.
Ferli einkenni:
Kostir: Mikil síunarnákvæmni; ofsíun getur dregið úr gruggi frárennslis niður í 1 NTU; pípulaga himnur hafa sterka-græðsluvörn og auðvelt er að þrífa og viðhalda þeim; verndar á áhrifaríkan hátt downstream himnueiningar og uppgufunarbúnað, bætir stöðugleika kerfisins; sandsíun er ódýr; ofursíun og pípulaga himnur henta fyrir aðstæður með miklar sveiflur í vatnsgæðum.
Takmarkanir: Sandsíun hefur takmarkaða virkni við að fjarlægja fína kvoða; ofursíun og pípulaga himnur hafa hærri fjárfestingarkostnað og það þarf að skipta um himnueiningar reglulega (líftími 1-3 ár); pípulaga himnur starfa við hærri þrýsting og hafa aðeins meiri orkunotkun.
Gildandi sviðsmyndir: Sandsíun er hentugur fyrir lok hefðbundinnar formeðferðar; ofnsíun og pípulaga himnur henta fyrir orkuver þar sem síðari himnuþéttingarferli eru notuð eða þar sem styrkur svifefna sveiflast verulega.
3.2 Djúpþéttingarferli og einkenni Jafnvel eftir formeðferð inniheldur skólpvatnið enn háan styrk salts (TDS Stærra en eða jafnt og 10.000 mg/L), sem krefst djúprar styrks til að minnka rúmmál þess (80%~90%). Óblandaða saltvatnið er síðan notað til síðari storknunar/kristöllunar á meðan hægt er að endurvinna ferskvatnið. Kjarnaferlinu er skipt í tvo meginflokka: styrkur himnuaðskilnaðar og uppgufunarstyrkur.
3.2.1 Styrkunarferli himnuaðskilnaðar
Aðferðarregla: Byggt á sértæku gegndræpi himna, eru sölt og vatn aðskilin undir þrýstingi. Almenn tækni felur í sér öfuga himnuflæði (RO), nanósíun (NF) og öfuga himnuflæði (DTRO). Nanósíun getur náð bráðabirgðaaðskilnaði óhreininda, sem leggur grunninn að endurheimt auðlinda.
Ferli einkenni:
Kostir: Hár styrkur skilvirkni; RO endurheimtarhlutfall ferskvatns 70% ~ 80%, afsöltunarhlutfall yfir 99%, hægt er að endurnýta gegndræpi beint; DTRO hefur sterka-græðsluvörn, hentar fyrir mikla-seltu, mikið-sviflaust-afrennsli í föstu formi, styrkhlutfall getur náð 10~20 sinnum; Nanósíun getur haldið tvígildum jónum, dregið úr álagi á síðari ferla og auðveldað auðlindanýtingu ýmissa salta.
Takmarkanir: Strangar kröfur um áhrifavatnsgæði; hörku og sviflausnarefni verður að vera strangt stjórnað til að koma í veg fyrir að himnufóts verði; venjulegar RO himnur eru ekki ónæmar fyrir háu klóri, sem krefst notkunar á sérhæfðum klór-þolnum himnum; hár kostnaður við himnuskipti (sem nemur yfir 40% af heildarrekstrarkostnaði), sem leiðir til hás fjárfestingarþröskulds.
Gildandi sviðsmyndir: RO er hentugur fyrir virkjanir þar sem mikil eftirspurn er eftir styrk og endurnýtingu á afrennslisvatni við lág-til-miðlungs seltu; DTRO er hentugur fyrir skólpvatn með miklar vatnsgæðasveiflur og mikla seltu og mikið svifefni; Nanósíun hentar fyrir verkefni sem snúa að auðlindanýtingu ýmissa salta.
3.2.2 Uppgufunarstyrksferli
Aðferðarregla: Þetta ferli einbeitir söltum með því að gufa upp vatn úr frárennsli með upphitun. Það er hentugur fyrir há-seltu afrennsli (TDS Stærra en eða jafnt og 30.000 mg/L). Almenn tækni felur í sér Mechanical Vapor Recompression (MVR), uppgufun burðargasútdráttar og uppgufun útblásturslofts.
Ferli einkenni:
Kostir: MVR hefur litla orkunotkun (u.þ.b. 30~50 kWh/t vatn), styrkleikahlutfallið 10~20 sinnum og hentar fyrir stóra-meðferð; Uppgufun burðargassútdráttar getur nýtt úrgangshita frá orkuverum, hefur litla formeðferðarþörf og lágan rekstrarkostnað; Uppgufun útblásturslofts hefur afar litla orkunotkun og litla fjárfestingu, getur náð núlllosun frárennslisvatns og hentar fyrir lítil og meðalstór orkuver.
Takmarkanir: MVR hefur háan fjárfestingarkostnað, krefst mikils stöðugleika fóðurvatnsgæða og er viðkvæmt fyrir því að kvarnast og stíflast; Uppgufunartækni fyrir burðargasútdrátt hefur háan þröskuld og er nú minna notuð; Uppgufun útblásturslofttegunda krefst eftirlits með úðunaráhrifum til að koma í veg fyrir tæringu og stíflu, og krefst eftirlits með losun þungmálma.
Viðeigandi sviðsmyndir: MVR hentar fyrir stór-varmaorkuver og verkefni með miklar-kröfur um losun; Uppgufun flutningsgass hentar fyrir stórar virkjanir með tiltækan úrgangshita og takmarkað pláss; Uppgufun útblásturslofts hentar fyrir lítil og meðalstór-virkjanir og núll-losunarverkefni með takmörkuðum fjárveitingum.
3.3 Storknunar-/kristöllunarferli og eiginleikar Djúpþykkt saltvatn (TDS Stærra en eða jafnt og 50000mg/L) þarf að gera skaðlaust með storknun eða kristöllun. Sum ferli geta náð endurheimt saltauðlindar, sem er lykilskref í því að ná núlllosun á afrennslisvatni. Almenn ferli fela í sér uppgufun kristöllun, uppgufun útblástursstorkunar og sementsstorknun.
3.3.1 Uppgufun Kristallunarferli
Aðferðarregla: Óblandaðri saltvatni er settur í kristallara til frekari uppgufunar á vatni, sem veldur því að söltin ná mettun og kristallast út. Ásamt nanósíunartækni og nítrunartækni með frystingu er hægt að ná stighreinsun á óhreinindum, aðskilja natríumklóríð, natríumsúlfat og önnur sölt.
Ferli einkenni:
Kostir: Gerir kleift að endurheimta saltauðlind; endurheimt salt, sem uppfyllir hreinleikastaðla, er hægt að endurnýta sem iðnaðarhráefni; ítarleg meðferð; óblandaður saltvatn eftir kristöllun er skaðlaus, án aukamengunar; hentugur fyrir hár-saltþéttni saltvatnsmeðferð; er hægt að samþætta við MVR fyrir litla-orkunotkun.
Takmarkanir: Hár fjárfestingar- og rekstrarkostnaður; erfið hreinsun á blönduðum söltum; blönduðum söltum sem eru framleidd með venjulegum ferlum verður að farga sem hættulegum úrgangi; miklar kröfur um stöðugleika fóðurvatnsgæða; kristöllunaráhrif eru fyrir miklum áhrifum af sveiflum í vatnsgæði.
Viðeigandi sviðsmyndir: Stórar virkjanir; verkefni með mikilli eftirspurn eftir endurheimt blönduðs saltauðlindar; sérstaklega hentugur fyrir aðstæður með miklu magni af brennisteinshreinsun frárennslisvatns og hátt endurheimtargildi salts, svo sem kolefnaorkuver.
3.3.2 Uppgufun og storknunarferli útblásturslofts
Aðferðarregla: Þétt pækil er úðað og úðað í ketilrof. Úrgangshiti útblástursloftsins (120 ~ 180 gráður) veldur hraðri uppgufun raka. Saltið kristallast og er fangað með fluguösku og myndar fluguöskublöndu. Ef það uppfyllir staðla er hægt að nota það sem byggingarefni; annars er hann urðaður sem spilliefni.
Ferli einkenni:
Kostir: Mjög lítil orkunotkun, engin viðbótarhitun krafist, lítill fjárfestingarkostnaður (40% lægri en MVR); einföld aðgerð, lítið fótspor og fljótur að ná núlllosun; hentugur til meðhöndlunar á ýmsum óblandaðri saltvatni.
Takmarkanir: Miklar kröfur um úðunarbúnað; viðkvæmt fyrir útfellingu útblásturslofts og tæringu; Innihald þungmálma í flugösku getur farið yfir staðla, sem krefst strangs eftirlits; getur ekki náð saltauðlindanýtingu og meðferð ýmissa salta fer eftir flugöskunýtingu.
Viðeigandi sviðsmyndir: Lítil og meðalstór-varmaorkuver, verkefni með takmarkað pláss, brýn-losunarþörf og takmarkaðar fjárveitingar.
3.3.3 Sementsstorknunarferli
Aðferðarregla: Óblandaðri saltvatni, ýmsum söltum, sementi og storknandi efni er blandað saman. Með sementsvökvunarviðbrögðum eru þungmálmar festir í sementsgrunninu, sem dregur úr útskolunarhættu. Eftir að storknaði líkaminn uppfyllir staðla er honum fargað í gegnum urðun.
Ferli einkenni:
Kostir: Einfalt ferli, þægilegur gangur, lítill kostnaður; góð meðferðaráhrif fyrir óblandaðan saltvatn með hátt þungmálmainnihald, sem dregur í raun úr hættu á útskolun þungmálms; hentugur fyrir neyðarförgun.
Takmarkanir: Ekki er hægt að endurheimta auðlindir; storknað efni er stórt og tekur upp landauðlindir; Förgunarkostnaður er hár og hætta er á-langtíma útskolun sem leiðir til þess að notkun þess minnkar smám saman.
Viðeigandi sviðsmyndir: Meðhöndlun á óblandaðri saltvatni með mjög miklu þungmálmainnihaldi sem erfitt er að endurvinna, eða neyðarförgun.
IV. Kjarnareglur og samantekt á ferlivali
Við val á ferli fyrir hreinsun afrennslisvatns við virkjun ætti að taka tillit til eiginleika vatnsgæða, meðferðarmarkmiða (samræmt losun/núllosun), mælikvarða virkjunar, fjárhagsáætlunar og aðstæður á staðnum. Kjarnareglurnar ættu að vera „mjög markvissar, hagkvæmar og stöðugar í rekstri“: Fyrir litlar og meðalstórar-virkjanir með takmarkaða fjármuni og engar auðlindanýtingarþarfir er hægt að nota „storknunarseti + sandsíun + uppgufun útblásturslofts“; fyrir stórar virkjanir með miklar -losunarkröfur er hægt að nota "þriggja- þrepa mýking + ofsíun + MVR uppgufun + uppgufun kristöllun" ferli; fyrir plöntur sem einbeita sér að endurheimt auðlinda ýmissa salta, ætti að sameina nanósíun og nítrunarferli í frosti.
Í stuttu máli hefur hreinsun afrennslishreinsunar afrennslis virkjana myndað þroskað tæknikerfi, þar sem hvert almennt ferli hefur sína kosti og galla: formeðferðarferli einbeita sér að "fjarlægingu óhreininda og minnkun hörku" til að tryggja stöðuga síðari meðferð; djúp einbeitingarferli einbeita sér að "rúmmálslækkun" til að jafnvægi orkunotkunar og kostnaðar; og storknunar-/kristöllunarferlar einbeita sér að "skaðleysi + auðlindanýtingu" til að leysa vandamálið við ýmiss konar saltförgun. Í framtíðinni mun tækniþróun uppfærast í átt til lítillar orkunotkunar, auðlindanýtingar og upplýsingaöflunar, fínstilla samsetningar ferla enn frekar, draga úr rekstrarkostnaði, bæta auðlindanýtingarhlutfall ýmissa salta og hjálpa varmaorkuiðnaðinum að ná grænni og hágæða þróun.