Introduction
Les eaux usées de FGD sont générées lorsque les systèmes humides de désulfuration des fumées contrôlent le dioxyde de soufre du gaz de combustion. Sa chimie est influencée par le carburant, la qualité du calcaire ou des réactifs, le fonctionnement de l'absorbeur, le contrôle du chlorure, les conditions d'oxydation, l'eau de maquillage, la déshydratation du gypse, la stratégie de purge et d'autres courants végétaux.
Cette combinaison peut produire des sels dissous et des cendres volantes en suspension, du chlorure, du sulfate, du calcium, du magnésium, des métaux traces et des espèces variables de sélénium ou d'azote. L'eau peut être chaude, corrosive, détachable et chimiquement incohérente. Un processus qui fonctionne bien sur la purge d'une station peut ne pas être directement transféré à une autre.
Les documents techniques à vapeur-électrique de l'EPA évaluent la précipitation chimique, le traitement biologique, la filtration sur membrane, l'évaporation par pulvérisation, la concentration de saumure et la cristallisation parmi les options d'eaux usées FGD pertinentes. L'importante leçon d'approvisionnement n'est pas que chaque projet en a besoin. C'est que chaque technologie a un rôle de traitement distinct et produit un résidu qui doit être géré.
Ce guide explique comment un propriétaire, un entrepreneur EPC ou une équipe d'approvisionnement peuvent comparer le traitement conventionnel, la concentration de membrane et le ZLD thermique sans se fier à un ensemble d'équipements génériques. Il complète le chemin de sélection Génération d'énergie et d'énergie et de traitement de l'eau et le chemin de sélection Évaporateur d'eaux usées.
Définir d'abord l'objectif du projet
Décharge contrôlée
Un projet de décharge cible les paramètres spécifiés à un point d'échantillonnage de permis. Le train de traitement doit être basé sur les exigences locales applicables, et non sur la règle d'un autre pays. Certains paramètres peuvent être contrôlés par les précipitations et la séparation des solides ; D'autres peuvent nécessiter une adsorption biologique, une réduction, une membrane ou une autre étape de polissage.
Réutilisation de l'eau et réduction du volume
La plante peut chercher à récupérer de l'eau pour le maquillage de laveur, la manipulation des cendres, le refroidissement ou une autre utilisation définie tout en réduisant le volume de concentré. La qualité de réutilisation doit être définie par le processus de réception, y compris le chlorure, la dureté, la silice, les solides en suspension et le risque de corrosion ou d'échelle.
Décharge zéro liquide
ZLD vise à éliminer les rejets liquides de routine en récupérant l'eau et en convertissant les contaminants restants en un résidu solide ou géré. Il n'élimine pas le gaspillage. Il change de forme. Le projet a encore besoin d'itinéraires pour les boues de prétraitement, les concentrés de membrane, le cas échéant, les sels cristallisés ou les solides mélangés, les déchets de nettoyage et les liquides non conformes.
Compliance upgrade or plant integration
Une usine existante peut ajouter un traitement pour répondre à une nouvelle exigence, modifier une purge d'absorbant, fermer un étang, intégrer des flux de cendres ou des lixiviats, ou changer le bilan hydrique de la station. La définition de la portée doit identifier les flux inclus et ceux qui restent séparés.
Qu'est-ce qui rend difficile les eaux usées du FGD ?
Sels dissouts élevés
Le chlorure, le sulfate, le calcium, le magnésium, le sodium et d'autres ions peuvent créer une force ionique élevée, une corrosion et une échelle. La conductivité ou la TDS seule ne suffit pas pour la conception ; Les concentrations d'ions individuels et la spéciation sont importantes.
Supersaturation et mise à l'échelle
Le gypse, le carbonate de calcium, les composés de magnésium, la silice et d'autres sels peuvent précipiter à mesure que le pH, la température et la concentration changent. Un processus qui récupère plus d'eau concentre également des espèces formant des écailles. Antiscalant ne peut pas remplacer une évaluation complète de la saturation et du bilan massique.
Solides suspendus et fins
Les particules de gypse, les cendres volantes et les précipités métalliques peuvent surcharger des clarificateurs ou des systèmes de membranes encrassées. La taille des particules, la densité, la décantation et la capacité de filtration influencent l'étape de séparation solide-liquide.
Traces de métaux et de sélénium
L'arsenic, le mercure, le nickel et le sélénium font partie des polluants associés aux eaux usées à vapeur électrique. Leur forme chimique affecte l'élimination. Le sélénium peut exister sous des formes qui ne répondent pas de la même manière aux précipitations conventionnelles, de sorte qu'un projet peut nécessiter une approche spécifique de réduction, biologique ou de polissage.
Fonctionnement variable
La source de charbon, la charge, la chimie de l'absorbeur, la purge de chlorure et la gestion de l'eau en amont peuvent modifier l'influent. Les données moyennes doivent être complétées par des plages, des tendances et des conditions bouleversées.
Corrosion et matériaux
Le chlorure, la température, le pH et les conditions oxydantes peuvent interpeller l'acier au carbone, l'acier inoxydable, les revêtements, les élastomères et les instruments. La sélection des matériaux doit être liée à chaque zone de processus plutôt qu'à appliquer un matériau à l'ensemble du système.
Étape 1 : Traitement physico-chimique conventionnel
Un train d'eaux usées FGD classique peut comprendre une égalisation, un ajustement du pH, une précipitation chimique, une coagulation, une floculation, une clarification et une déshydratation des boues. La séquence exacte varie.
Égalisation et contrôle de l'alimentation
La péréquation réduit les variations à court terme et donne aux opérateurs un flux contrôlé. Passez en revue le mélange des réservoirs, la suspension des solides, la corrosion, la ventilation, la protection des niveaux, le temps de rétention et le stockage hors spécification. Si une autre usine d'eaux usées est proposée pour le mélange, confirmez si elle dilue, réagit avec ou déstabilise le flux de FGD.
Précipitations et co-précipitations
La chaux ou d'autres réactifs alcalins peuvent précipiter les hydroxydes de métaux et modifier la saturation des espèces de calcium, de magnésium et de sulfate. Les sels de fer peuvent favoriser la co-précipitation ou l'adsorption de certains contaminants. Les réactifs sulfurés peuvent être évalués pour des métaux spécifiques, mais nécessitent des contrôles chimiques stricts et de sécurité des gaz.
L'acheteur doit demander la base chimique, les étapes de réaction, la plage de pH cible, les boues attendues et les hypothèses. "L'élimination des métaux lourds" n'est pas une description complète lorsque la spéciation et la variation de l'influence sont inconnues.
Coagulation, floculation et clarification
Ces étapes agrègent les particules fines et les séparent en boues. Le chargement des clarificateurs, le comportement du floc, le recyclage, le retrait des boues et l'assèchement affectent les performances. La lamelle ou d'autres séparateurs compacts peuvent réduire l'encombrement, mais n'éliminent pas le besoin d'une chimie robuste en amont et d'une manipulation en aval des boues.
Quel traitement conventionnel ne peut pas supprimer
Le traitement physico-chimique peut être efficace pour les solides en suspension et les métaux précipitables, mais peut ne pas répondre uniquement aux exigences d'un projet pour les sels dissous, les nitrates, certaines formes de sélénium, le bore ou un objectif ZLD. L'écart entre l'effluent conventionnel et la cible finale détermine si le polissage est nécessaire.
Étape 2 : Polissage biologique ou spécialisé
Les systèmes biologiques peuvent être évalués pour le nitrate et certaines espèces de sélénium lorsque la chimie, la température, la salinité, la source de carbone et la toxicité conviennent. Le processus nécessite une charge et une protection contrôlées contre les oxydants ou les contaminants qui inhibent la biomasse.
Le traitement biologique produit la biomasse des déchets et peut nécessiter la séparation des solides, le dosage des nutriments ou du carbone, le contrôle de la température et le temps de démarrage. Il ne doit pas être spécifié simplement comme « élimination du sélénium » sans définir les espèces influentes, l'aire de répartition prévue, la cible, la surveillance et les conditions de repli.
D'autres options de polissage peuvent inclure des milieux d'adsorption, des échanges d'ions, du fer nul ou une réduction chimique spécifique au projet. Chaque option a des limites de capacité, de remplacement, de régénération, de résidus et d'interférences. Un banc ou des essais pilotes peuvent être nécessaires pour les comparer en utilisant de véritables eaux usées.
Étape 3 : Traitement des membranes et concentration
Les membranes peuvent être utilisées pour récupérer l'eau et réduire le volume nécessitant une élimination ou une évaporation finale. Selon les eaux usées et l'objectif, le train peut inclure la microfiltration ou l'ultrafiltration, la nanofiltration, l'osmose inverse ou des configurations spécialisées.
Le prétraitement contrôle la faisabilité de la membrane
Les membranes nécessitent le contrôle des solides en suspension, des métaux précipités, de la dureté, du sulfate, de la silice, des oxydants et des matières organiques. Le prétraitement peut impliquer la clarification, l'adoucissement, la filtration, le réglage du pH et le contrôle chimique. Le fonctionnement stable compte plus d'un seul test d'alimentation propre.
La récupération est une décision de balance massique
Une récupération plus élevée réduit le débit concentré, mais augmente la concentration des ions et le risque de mise à l'échelle. La conception doit montrer les flux d'alimentation, de pénétration et de concentré avec les principaux équilibres ioniques. La récupération doit être liée à la température, à la chimie des aliments, aux limites des membranes, au nettoyage et au traitement des concentrés.
perméat a besoin d'une destination
Le perméat membranaire peut convenir à une réutilisation définie de la plante après avoir vérifié sa qualité par rapport à cette utilisation. Il ne doit pas être étiqueté "réutilisable" sans destination, point d'échantillonnage et liste de paramètres.
Le concentré fait toujours partie du projet
Le concentré RO contient les sels et contaminants rejetés. Il ne peut retourner à l'absorbeur que si la chimie de la plante et le bilan du chlorure le permettent, aller à une concentration supplémentaire, entrer dans l'évaporation ou suivre une autre voie approuvée. Un dérapage RO sans limite de concentré ne résout pas le problème des eaux usées.
Étape 4 : Traitement thermique et ZLD
Les technologies thermiques utilisent la chaleur pour évaporer l'eau et concentrer les contaminants. Les configurations peuvent inclure l'évaporation multi-effets, la recompression mécanique des vapeurs, les concentrateurs de saumure, les cristalliseurs, l'évaporation par pulvérisation ou d'autres systèmes spécifiques au projet.
Lorsque le traitement thermique est évalué
- Une exigence de décharge zéro liquide s'applique ;
- Le concentré de membrane ou un autre saumure nécessite une réduction supplémentaire du volume ;
- Les sels dissous ne peuvent pas être gérés par rejet ;
- L'usine a une opportunité d'intégration de chaleur ou d'énergie utilisable ;
- Le propriétaire dispose d'un parcours de solides et de condensats défini.
MVR, évaporation multi-effets et qualité résiduelle
La recompression mécanique de la vapeur réutilise l'énergie de la vapeur grâce à la compression et nécessite une entrée électrique et des conditions de vapeur/compresseurs appropriées. L'évaporation à effets multiples utilise généralement de la vapeur sur plusieurs effets. La chimie d'alimentation, l'élévation des points d'ébullition, le ralentissement, la mise à l'échelle, les matériaux, les services publics et l'entretien déterminent quelle approche est pratique.
L'adoucissement, la clarification ou la concentration de la membrane peuvent réduire le flux ou la mise à l'échelle de l'évaporateur, mais chacun modifie l'usage chimique et les résidus. La cristallisation peut produire des solides mixtes plutôt qu'un sel commercialisable ; Une utilisation bénéfique nécessite une pureté vérifiée, une cohérence et un marché légal. L'ammoniac ou les matières organiques volatiles peuvent être transférées dans des condensats, de sorte que sa qualité et sa réutilisation ou sa voie de polissage doivent être définies.
La comparaison du cycle de vie thermique doit inclure l'électricité ou la vapeur, le refroidissement, le nettoyage, l'antimousse, la main-d'œuvre, les pièces détachées, l'entretien du transfert de chaleur et l'élimination résiduelle, non seulement le débit d'alimentation de l'évaporateur.
Comparaison des technologies
| Route | objectif principal | Points forts | Principales contraintes | principal résiduel |
|---|---|---|---|---|
| Précipitations et clarifications chimiques | Enlever les solides en suspension et les métaux précipitables | Opérations unitaires établies; Étapes claires de la réaction et des boues | Peut ne pas contrôler les sels dissous ou toutes les espèces de sélénium | boue chimique |
| Polissage biologique/spécialiste | Nitrate cible, espèces de sélénium ou contaminants dissous spécifiques | Peut combler un écart de polissage défini | Sensible à la spéciation, à la salinité, aux inhibiteurs et à la charge | Biomasse ou supports usagés |
| Train de membranes UF/NF/RO | Récupérer l'eau et concentrer les sels | récupération d'eau modulaire; Peut réduire l'alimentation thermique | Détartrage, encrassement, nettoyage et itinéraire de concentration | Lavage à contre-courant/nettoyage des déchets et concentré |
| Concentrateur de saumure ou évaporateur | Réduire le volume de saumure et récupérer le distillat | Gère la charge dissoute au-delà de nombreuses limites de membrane | Énergie, échelle, corrosion, moussage et transfert volatil | Saumure concentrée et déchets de nettoyage |
| Cristalliseur ou ZLD thermique complet | Convertir le liquide restant en résidu solide et récupérer l'eau | Prend en charge la décharge de liquide de routine | La plus haute complexité résiduelle, énergétique et opérationnelle | cristaux ou solides mélangés |
| Évaporation par pulvérisation | Évaporer les eaux usées appropriées grâce à l'intégration des gaz chauds | Peut utiliser la chaleur des gaz de combustion disponible dans les usines compatibles | Intégration de l'usine, contrôle des particules, matériaux et impact sur les cendres | Les solides capturés avec ou séparément des cendres |
Le tableau n'est pas un classement. Les technologies peuvent être combinées, et chacune doit être évaluée dans l'ensemble de l'équilibre de l'eau et des solides de l'usine.
Un cadre de décision pratique
Étape 1 : Établissez l'enveloppe d'influence
Compiler au moins la plage attendue pour le débit, le pH, la température, le TSS, le TDS/conductivité, le chlorure, le sulfate, le calcium, le magnésium, l'alcalinité, la silice, la COD/TOC, l'ammoniac/nitrate et les métaux pertinents ou les espèces de sélénium. Inclure les conditions de perturbation et de saison.
Étape 2 : Définir l'objectif juridique et opérationnel
Identifiez la juridiction, le point d'autorisation, la réutilisation de destination ou la définition de ZLD. Limites obligatoires des préférences internes.
Étape 3 : Construisez le bilan massique de l'eau et des contaminants
Montrez où entrer et sortir de l'eau, du chlorure, du sulfate, du calcium, des métaux et des solides. Inclure des boucles de recyclage. Un bilan hydrique sans accumulation de contaminants peut masquer un plan de réutilisation non durable.
Étape 4 : Attribuez à chaque étape de traitement un rôle
Pour chaque étape, indiquez le risque contaminant ou opérationnel qu'il aborde, ses limites d'entrée, les résidus attendus et la surveillance. Supprimez les étapes qui n'ont pas de rôle clair.
Étape 5 : Comparez les limites du cycle de vie
Comparez les services publics, les produits chimiques, le nettoyage, les boues, le remplacement de la membrane, la maintenance thermique, les compétences de l'opérateur, la redondance, l'élimination des déchets et le stockage hors spécifications. Le coût en capital ne suffit pas à lui seul.
Étape 6 : Testez les étapes incertaines
Utilisez des tests en banc ou pilotes pour la chimie des précipitations, le traitement au sélénium, la récupération de la membrane, le détartrage, le comportement de l'évaporateur ou le polissage des condensats lorsque le risque de projet le justifie.
Sélection des matériaux et conception mécanique
La sélection des matériaux doit utiliser le chlorure, la température, le pH, l'abrasion, les points de dosage et les conditions de nettoyage. L'acier au carbone doublé, le FRP, les plastiques, les composants doublés de caoutchouc et les nuances en acier inoxydable peuvent s'adapter à des zones spécifiques ; Un matériau adapté à l'égalisation ambiante peut échouer dans la saumure concentrée à chaud. Demander un calendrier des matériaux qui couvre les soudures, les joints, les pompes, les vannes, les instruments, les échangeurs de chaleur et les surfaces à contact vapeur.
Données requises dans un RFQ d'eaux usées FGD
- Description du processus de la centrale électrique et du FGD.
- Inclus les cours d'eau usagés et les limites de collecte.
- Débit moyen, maximum et minimum ; volumes de lots ou de perturbations.
- Analyses représentatives avec des plages, des méthodes et des points d'échantillonnage.
- Variation de carburant et de réactifs pertinente pour les eaux usées.
- Processus de traitement et tendances de performance existants.
- Décharge, réutilisation, réduction de volume ou cible ZLD.
- Bilan hydrique des plantes entières et destinations de recyclage proposées.
- Puissance, tension, vapeur, eau de refroidissement, air comprimé et produits chimiques.
- Conditions ambiantes, altitude, lieu d'installation et empreinte.
- boues, saumure, solides et voies d'élimination des liquides hors spécifications.
- Redondance requise, délais, disponibilité et maintenance des fenêtres.
- Exigences en matière d'instrumentation, de contrôle-système et d'interface de données.
- Documentation, inspection, tests et attentes en matière de tests de performances.
Tests pilotes et garanties de performances
Un pilote utile doit reproduire la chimie et la variation pertinentes. Définir le stockage des aliments, le prétraitement, la récupération, le facteur de concentration, le nettoyage, les méthodes, la durée et les critères de réussite ; Le travail thermique devrait également examiner la mise à l'échelle, la formation de mousse, les condensats et les solides. Les garanties doivent être conditionnelles à l'enveloppe d'influent convenue, au débit, à la température, aux services publics, à l'état de fonctionnement, au point d'échantillonnage, à la méthode et à la période d'essai. Pour ZLD, définissez les déchets de démarrage et de nettoyage et les résidus solides restants.
Factory Testing and Shipment Inspection
Les tests d'usine peuvent vérifier la fabrication, les étiquettes d'équipement, la tuyauterie, les vannes, les pompes, les instruments, les commandes, les tests de fuite appropriés, le fonctionnement en eau propre, la simulation d'alarmes et les documents. L'eau d'usine ne peut normalement pas reproduire la chimie du FGD, de sorte que les performances du métal final, du sélénium, de la membrane, de l'évaporateur, du condensat et des solides nécessitent une alimentation représentative et un site ou un test dédié.
L'inspection des expéditions doit vérifier la conservation, les surfaces doublées, les connexions plafonnées, les exigences de stockage des membranes, les verrous d'équipement rotatif, les pièces détachées, les pièces de rechange, le levage et l'emballage. Les grands patins et les corps d'évaporateur nécessitent également un plan de transport et de levage de sites.
Installation et mise en service Préparation
Avant la livraison, confirmez les fondations, les drains, les drains, le levage, la ventilation, les produits chimiques, les boues, les réservoirs de saumure et de condensation, les services publics, les commandes et le stockage d'urgence. La mise en service doit séparer l'achèvement mécanique, le rinçage, l'étalonnage, la préparation chimique, l'introduction des eaux usées, l'optimisation des précipitations, la membrane ou le démarrage thermique, la formation et les tests de performances, avec une voie pour l'eau hors spécification pendant la stabilisation.
Erreurs d'approvisionnement courant
- Traiter les eaux usées du FGD comme un ensemble de précipitations de métaux standard.
- Conception à partir du TDS et du pH sans ions individuels et traces de contaminants.
- Maximiser la récupération des RO sans une évaluation de mise à l'échelle et de concentration.
- Spécification d'un évaporateur sans caractérisation de l'ébullition, du moussage et de la corrosion.
- appeler la membrane imprègne ou condense réutilisable sans définir sa destination.
- En supposant que ZLD élimine les déchets plutôt que de produire des solides et des résidus de nettoyage.
- Omission de la variation de carburant, de charge et d'absorbeur.
- Comparaison du prix du capital sans énergie, réactifs, boues et entretien.
- Utilisation d'un seul grade dans l'eau à basse température et la saumure concentrée à chaud.
- Exiger des garanties de performances inconditionnelles en dehors d'une enveloppe d'influent définie.
Foire aux questions
Quel est le principal défi de traitement des eaux usées de FGD ?
Il n'y a pas de défi unique. Les espèces élevées de sels, les espèces de détartrage, les solides en suspension, la corrosion au chlorure, les métaux traces, les espèces de sélénium et la variation opérationnelle interagissent. La priorité dépend de la chimie de la plante et de la cible finale.
La précipitation chimique peut-elle atteindre le ZLD ?
Non. Il élimine les contaminants précipités et les solides en suspension, mais laisse un flux liquide contenant des sels dissous. Le ZLD nécessite une récupération d'eau supplémentaire et une étape finale de gestion résiduelle.
RO peut-il traiter les eaux usées de FGD ?
Le RO peut faire partie d'un train de traitement après un prétraitement approprié. La faisabilité dépend de la mise à l'échelle, des solides en suspension, de l'oxydation, de la pression, de la récupération et de la gestion des concentrés. La purge FGD non traitée n'est pas automatiquement adaptée à la membrane.
Quand l'évaporation est-elle requise ?
L'évaporation peut être envisagée lorsqu'une cible ZLD s'applique, que le concentré de membrane nécessite une réduction supplémentaire du volume ou que le rejet n'est pas viable. Sa convenance dépend de la chimie des aliments, de l'énergie, des matériaux, des condensats et des solides.
Le MVR est-il toujours plus efficace que l'évaporation multi-effets ?
Aucune réponse universelle ne s'applique. MVR utilise la compression électrique de la vapeur ; Les systèmes multi-effets utilisent généralement de la vapeur à travers les effets. La chimie d'alimentation, l'élévation des points d'ébullition, le ralentissement, les prix de l'énergie, l'intégration de la chaleur, l'entretien et l'échelle déterminent la meilleure configuration.
Quelles informations sont les plus importantes pour un fournisseur ?
Fournir des analyses représentatives des ions et des contaminants avec les plages, le profil d'écoulement, le contexte d'exploitation des FGD, l'objectif de traitement, le bilan hydrique, les services publics, l'empreinte disponible, les contraintes matérielles et les voies de suppression résiduelles.
Conclusion
Le traitement des eaux usées de FGD est une séquence de décisions concernant la chimie, la récupération de l'eau et les résidus. Le traitement conventionnel peut éliminer les solides et les métaux précipitables. Le polissage biologique ou spécialisé peut cibler un écart défini par contaminant dissous. Les membranes peuvent récupérer l'eau et réduire le débit de saumure. Les étages thermiques peuvent supporter le ZLD, mais nécessitent la plus grande attention à l'énergie, à la mise à l'échelle, à la corrosion, aux condensats et aux solides.
Commencez par une enveloppe représentative d'influent et un équilibre d'eau et de contaminants de la plante entière. Définir la cible légale ou réutiliser, attribuer à chaque étape de processus un rôle clair, tester les étapes incertaines et comparer les limites du cycle de vie. Cela produit une spécification d'approvisionnement défendable et réduit le risque d'achat d'une unité isolée qui ne peut pas compléter la stratégie des eaux usées de l'usine.
Envoyez vos besoins en matière d'eaux usées FGD
Envoyer à Baihuipu la description du processus de FGD, les analyses et les plages des eaux usées, le débit moyen et le pic, le bilan hydrique de l'usine, l'objectif de décharge ou le ZLD, les services publics, les conditions de site et le plan de gestion résiduelle. L'équipe peut examiner comment le prétraitement conventionnel, la concentration de la membrane, l'évaporation ou une voie combinée peuvent s'adapter au projet, sous réserve de la chimie confirmée et des conditions de performance convenues.
Continuez avec le Guide de sélection de l'évaporateur d'eaux usées et le Framework de décision de décharge, de réutilisation ou de ZLD.
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