脫硫廢水零排放處理技術(shù)

操 斌，張增利，朱敬宏（新疆天業(yè)自備電廠，新疆 石河子 832000）

脫硫廢水零排放處理技術(shù)

操 斌，張增利，朱敬宏
（新疆天業(yè)自備電廠，新疆 石河子 832000）

介紹了脫硫廢水的傳統(tǒng)處理以及各種新興的零排放工藝，并分析其優(yōu)缺點(diǎn)，為燃煤電廠脫硫廢水零排放提供了技術(shù)指導(dǎo)。

燃煤電廠；脫硫廢水；零排放

在中國，燃煤發(fā)電機(jī)組占據(jù)全部發(fā)電機(jī)組的70%以上，而燃煤發(fā)電機(jī)組因燃煤會產(chǎn)生大量含 SO2煙氣，常用濕法脫硫來處理。濕法脫硫是一種典型的氣液反應(yīng)，其效率較高、反應(yīng)速度快、脫硫劑利用率高，工程上常用石灰石做脫硫劑。 但是，此法有較大的廢水處理問題。石灰石－石膏濕法脫硫的原理是：石灰漿液在吸收塔內(nèi)噴淋， 與煙氣中的 SO2反應(yīng)生成 CaSO3、CaSO4，從而去除煙氣中 SO2。 為了控制脫硫吸收塔石灰石循環(huán)漿液的 Cl-、F-等有害元素的濃度和細(xì)小的灰塵顆粒濃度富集度，減少漿液對設(shè)備的腐蝕和堵塞，同時將煙氣中被洗滌下來的飛灰排出，必須從系統(tǒng)中排出一定量的廢水，從而保證 FGD系統(tǒng)運(yùn)行的安全可靠性。

1 脫硫廢水水質(zhì)

脫硫廢水中的雜質(zhì)主要來自煙氣、脫硫劑和脫硫工藝水。由于煤中含有包括重金屬在內(nèi)的多種元素 ，如 F、Cl、Cd、Hg、Pb、Ni、Ag、Cu、Cr 等，這 些 元 素在爐膛內(nèi)高溫條件下會生成多種不同的無機(jī)化合物，其中一部分會隨煙氣進(jìn)入脫硫系統(tǒng)，溶解于吸收漿液中。 隨著吸收漿液的循環(huán)使用，雜質(zhì)不斷濃縮，從而使排出的脫硫廢水中雜質(zhì)含量偏高。脫硫廢水中含有的雜質(zhì)主要包括懸浮物、過飽和亞硫酸鹽、硫酸鹽、氟離子、氯離子以及各類重金屬等。 其水質(zhì)成分和濃度隨煤種、脫硫劑純度和工藝水質(zhì)的不同，變化范圍很大。

2 傳統(tǒng)脫硫廢水處理工藝

在脫硫過程中，每萬千瓦機(jī)組每天產(chǎn)生的脫硫廢水大約為 1 t，脫硫廢水含有害的重金屬元素和氯離子，目前，國內(nèi)的脫硫廢水處理均采用物理沉降和化學(xué)中和的辦法工藝流程如下。

脫硫廢水從廢水緩沖箱用泵送入中和、沉降、絮凝三聯(lián)箱， 在中和箱中加入石灰乳將廢水pH值調(diào)至9左右，使廢水中的大部分重金屬生成氫氧化物而沉淀，并使石灰乳中的鈣離子與廢水中的氟離子反應(yīng)生成溶解度較小的氟化鈣沉淀， 與 As¨絡(luò)合生成難溶物質(zhì)。 在沉降箱中加入有機(jī)硫（TMT-15），使其與水中剩余的 Pb2+、Hg2+等離子反應(yīng)生成溶解度更小的金屬硫化物而沉積下來。在絮凝箱內(nèi)加入FeClSO4，使水中的懸浮固體或膠體雜質(zhì)凝聚成微細(xì)絮凝體，微細(xì)絮凝體在緩慢、平滑的混合作用下在絮凝箱中形成稍大的絮體，在絮凝箱出口處加入陽離子高分子聚合電解質(zhì)作為助凝劑來降低顆粒的表面張力，強(qiáng)化顆粒的長大過程，進(jìn)一步促進(jìn)氫氧化物和硫化物的沉淀，使微細(xì)絮體慢慢變成更大、更易沉淀的絮狀物，同時也使脫硫廢水中的懸浮物沉降下來。

廢水自動流進(jìn)入澄清濃縮池，絮凝體在澄清濃縮池中與水分離。絮體因密度較大而沉積在底部，然后通過重力濃縮成污泥。大部分污泥經(jīng)污泥輸送泵輸送到污泥脫水系統(tǒng)，小部分污泥作為接觸污泥返回到中和箱，提供沉淀所需的晶核。澄清濃縮池上部則為凈水，凈水通過澄清濃縮池周邊的溢流口自動流到出水箱，在此根據(jù)測得的水的 pH 值，加鹽酸將其 pH 值調(diào)整到 6.0~9.0。 最后， 用廢水排放泵將處理后的廢水送入水力除渣系統(tǒng)，隨沖渣水進(jìn)行排放。澄清濃縮池底部的大部分濃縮污泥經(jīng)污泥輸送泵送到污泥脫水機(jī)。澄清濃縮池底部的泥渣中固體物質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 10%左右，經(jīng)壓濾機(jī)脫水后，濾餅含固率為 45%左右，最后將濾餅運(yùn)送到渣場貯存。 污泥脫水的濾液進(jìn)入污水回收池內(nèi)，由污水回收泵送往中和箱內(nèi)處理，傳統(tǒng)脫硫?yàn)樗幚砉に嚵鞒虉D見圖 1。

圖1 傳統(tǒng)脫硫廢水處理工藝流程

該方法基建投入大、占地面積大、工藝復(fù)雜、運(yùn)行費(fèi)用高，且處理的廢水難以達(dá)到對外排放要求。

3 脫硫廢水零排放處理工藝

實(shí)施脫硫廢水零排放可避免廢水大量排放造成的環(huán)境污染，體現(xiàn)了“清潔生產(chǎn)”、“循環(huán)經(jīng)濟(jì)”的發(fā)展戰(zhàn)略，符合國家節(jié)能減排的政策。

3.1 預(yù)處理+蒸發(fā)工藝

預(yù)處理系統(tǒng)采用 “兩級反應(yīng) ＋ 沉淀和澄清”處理，一級投加石灰，二級投加碳酸鈉軟化水質(zhì)。 蒸發(fā)結(jié)晶處理采用多效蒸發(fā)結(jié)晶或 MVR 蒸發(fā)工藝，結(jié)晶通過離心機(jī)和干燥床制得固體結(jié)晶鹽。系統(tǒng)工藝流程見圖2。

圖2 預(yù)處理+蒸發(fā)工藝流程

脫硫廢水經(jīng)廢水緩沖池調(diào)節(jié)水量，均衡水質(zhì)，在一級反應(yīng)器，投加石灰乳、絮凝劑和助凝劑，大部分重金屬被生成沉淀，沉淀微粒物在絮凝劑和助凝劑的作用下凝聚成特大的顆粒物，最后流入一級澄清器，然后完成一系列的程序后實(shí)現(xiàn)固體和液體的分離。上清液進(jìn)入二級反應(yīng)器，為了確保后期的深度處理的部分能夠長期穩(wěn)定，減少清洗次數(shù)，需要對容易結(jié)垢的物質(zhì)進(jìn)行直接處理。在二級反應(yīng)器中加入軟化劑后，使水中鈣離子生成沉淀，沉淀微粒物在絮凝劑和助凝劑的作用下凝聚成特大的顆粒物，最后流入二級澄清器，上清液經(jīng)過濾器再次過濾，確保廢水滿足深度處理進(jìn)水要求。

蒸發(fā)器一般分為 2 種，一種是多效蒸發(fā)裝置，一種是MVR蒸發(fā)裝置。多效蒸發(fā)裝置分為4個單元：熱輸入單元、熱回收單元、結(jié)晶單元、附屬系統(tǒng)單元。熱輸入單元即從主廠區(qū)接入蒸汽，經(jīng)過減溫減壓后成為低壓蒸汽，再將蒸汽送至加熱室對廢水進(jìn)行加熱處理。熱交換后的冷凝液則進(jìn)到冷凝水箱中。預(yù)處理后的脫硫廢水排水，經(jīng)多級蒸發(fā)室的加熱濃縮后送至鹽漿箱，由鹽漿泵輸送至旋流器，將大顆粒的鹽結(jié)晶進(jìn)行旋流并進(jìn)入離心機(jī)，分離出鹽結(jié)晶體，然后再經(jīng)螺旋輸送機(jī)送往各類干燥床干燥塔進(jìn)行干燥。旋流器和離心機(jī)分離出的漿液返回至加熱系統(tǒng)中再進(jìn)行蒸發(fā)濃縮，最終干燥出的鹽結(jié)晶包裝運(yùn)輸出廠。

MVR 蒸發(fā)裝置原理是利用高能效蒸汽壓縮機(jī)壓縮蒸發(fā)產(chǎn)生的二次蒸汽，提高二次蒸汽的焓，被提高熱能的二次蒸汽打入蒸發(fā)室進(jìn)行加熱，以達(dá)到循環(huán)利用二次蒸汽已有的熱能，從而可以不需要外部鮮蒸汽，通過蒸發(fā)器自循環(huán)來實(shí)現(xiàn)蒸發(fā)濃縮的目的。從理論上來看， 使用 MVR蒸發(fā)器比傳統(tǒng)蒸發(fā)器節(jié)省 80%以上的能源，節(jié)省 90%以上的冷凝水，減少50%以上的占地面積。 預(yù)處理+蒸發(fā)工藝，投資成本較高，所有廢水進(jìn)入蒸發(fā)系統(tǒng)，運(yùn)行費(fèi)用高。

3.2 預(yù)處理+膜濃縮+蒸發(fā)工藝

考慮蒸發(fā)裝置的投資成本和運(yùn)行成本，新興的脫硫廢水零排放工藝在預(yù)處理之后，加入膜濃縮工序，對脫硫廢水進(jìn)行減量化，降低后續(xù)蒸發(fā)裝置的處理規(guī)模。降低脫硫廢水零排放工藝的整體投資成本和運(yùn)行成本。膜濃縮工序一般采用高壓反滲透、DTRO 和正滲透 3 種工藝。

高壓反滲透主要采用海水淡化膜對預(yù)處理后的脫硫廢水進(jìn)行濃縮，提高脫硫廢水含鹽量至80 000 mg/L，降低進(jìn)入后續(xù)蒸發(fā)裝置的處理規(guī)模。

DTRO 采用碟管式膜組件對預(yù)處理后的脫硫廢水進(jìn)行濃縮，DTRO 膜可耐受 120 MPa 超高壓，能夠使脫硫廢水含鹽量濃縮至 12 000 mg/L。

正滲透是采用正滲透膜，利用具有高滲透壓的汲取液，將水分子自發(fā)的由低滲透壓的原水側(cè)汲取出來，而且將原水中的其他溶質(zhì)截留，然后再采用其他工藝將水從被稀釋的汲取液中分離出來，最終獲得純凈的水，汲取液可以循環(huán)利用。正滲透可以使脫硫廢 水含鹽量濃縮 至 15 000 mg/L。

3.3 預(yù)處理+膜濃縮+煙道蒸發(fā)工藝

此種工藝主要在末端濃水處理采用煙道蒸發(fā)系統(tǒng)代替多效蒸發(fā)系統(tǒng)或 MVR蒸發(fā)系統(tǒng)， 大大降低了脫硫廢水零排放系統(tǒng)的投資成本和運(yùn)行成本。濃水煙道蒸發(fā)系統(tǒng)利用霧化噴嘴將濃水進(jìn)行霧化，并且噴入除塵器和空預(yù)器之間的煙道中，利用高溫?zé)煔鈱U水液滴蒸干，然后形成微顆粒結(jié)晶，進(jìn)入除塵器中外排，以期達(dá)到脫硫廢水零排放的目的。

4 結(jié)語

脫硫廢水的常規(guī)處理方法雖然比較成熟，工藝流程、建設(shè)成本以及運(yùn)行費(fèi)用都比較低，但無法做到廢水零排放，隨著對環(huán)保要求的不斷提高，脫硫廢水零排放技術(shù)的應(yīng)用勢在必行，而合理選擇適宜的脫硫廢水零排放工藝，對于電廠的脫硫廢水處理及零排放至關(guān)重要。

Zero discharge treatment technology of desulphurization waste water

CAO Bin，ZHANG Zeng-li，ZHU Jing-hong
（Xinjiang Tianye owned power plant，Shihezi 832000，China）

This paper mainly introduces the desulfurization waste water treatment and a variety of new traditional zero emission technology，and analyze its advantages and disadvantages，to provide technical guidance for zero emission coal-fired power plant desulfurization wastewater.

coal-fired power plant；desulfurization waste water；zero emission

TQ085

：B

：1009－1785(2017)02-0040-02

2016-12-22