探究燃煤電廠脫硫廢水零排放處理技術(shù)

朱浩

摘要：目前，工業(yè)廢水處理技術(shù)仍在逐步發(fā)展和推廣的階段，每年仍有大量燃煤電廠廢水無法進(jìn)一步處理回用，被直接排放到環(huán)境中，嚴(yán)重污染著環(huán)境。所以有必要對燃煤電廠脫硫廢水零排放處理技術(shù)進(jìn)行深入探討。

關(guān)鍵詞：燃煤電廠;脫硫廢水;零排放;處理技術(shù)

1分析燃煤電廠脫硫廢水的產(chǎn)生及特征

1.1脫硫廢水的產(chǎn)生

燃煤電廠產(chǎn)生的廢水主要包括鍋爐循環(huán)水、冷卻水及脫硫廢水。一般情況下，電廠中有配套的鍋爐循環(huán)水及冷卻水處理系統(tǒng)，處理后的潔凈水返回循環(huán)水及冷卻水系統(tǒng)，剩余的高鹽分濃縮液則并入脫硫廢水進(jìn)行后續(xù)處理。脫硫廢水主要為石灰石/石膏濕法煙氣脫硫過程中吸收塔的排放水，其雜質(zhì)主要來源于煙氣和脫硫劑。盡管排入處理系統(tǒng)的脫硫廢水中混有鍋爐循環(huán)水和冷卻水處理濃縮液，但是由于脫硫廢水的水量相對很大，所以脫硫廢水水質(zhì)主要取決于濕法脫硫排放水的水質(zhì)。

1.2脫硫廢水的特征

根據(jù)脫硫廢水的來源及其水質(zhì)特征（如表1所示）， 得到的脫硫廢水具有如下幾個特點：1）pH低：廢水呈弱酸性，pH在2.90～6.99之間;2）含鹽量高：廢水中含有大量的鈣、鎂、鈉等離子;3）懸浮物含量高：受煤種變化和脫硫運(yùn)行工況影響，懸浮物可到數(shù)萬mg/L;4）重金屬種類多：脫硫廢水中有汞、鎘以及鉛等金屬元素，對環(huán)境有很強(qiáng)的污染性;5）水質(zhì)不穩(wěn)定：受鍋爐負(fù)荷、煤質(zhì)等多因素影響。

2脫硫廢水零排放技術(shù)研究

2.1預(yù)處理單元

脫硫廢水預(yù)處理是實現(xiàn)脫硫廢水零排放的基礎(chǔ)，主要是對廢水進(jìn)行軟化處理，去除廢水中過高的鈣鎂硬度，防止后續(xù)處理系統(tǒng)頻繁出現(xiàn)污堵、結(jié)垢等現(xiàn)象，同時去除廢水中的懸浮物、重金屬和硫酸根等離子。

2.2化學(xué)沉淀

化學(xué)沉淀法主要包括加藥中和、混凝沉淀、澄清過濾等工序。由于在實際工程應(yīng)用中，中和、反應(yīng)和絮凝過程需要提供較大的容器，因此通常將中和箱、反應(yīng)箱和絮凝箱稱為“三聯(lián)箱”，化學(xué)沉淀法也常稱“三聯(lián)箱”化學(xué)沉淀法。根據(jù)加藥步驟中所加藥品的類型，預(yù)處理技術(shù)又可分為不軟化、半軟化和全軟化三種。常用的軟化方式包括石灰-碳酸鈉、石灰-硫酸鈉-碳酸鈉等方式。其中，石灰-硫酸鈉方式可降低軟化成本，節(jié)約50%的費(fèi)用。綜合軟化成本和處理效果考慮，軟化工藝通常優(yōu)選“石灰+硫酸鈉”法，在廢水水質(zhì)鈣低、需要回收硫酸鎂條件下，通常采用單一硫酸鈉軟化法。對于過濾步驟，為了提高過濾效率、減少占地面積，出現(xiàn)了新型緊湊式過濾裝置，其中以管式微濾方法最具代表性。

2.3混凝沉淀

化學(xué)沉淀后的廢水含有大量膠體和懸浮物，通過投加混凝劑，混凝沉淀使其形成絮凝體，經(jīng)沉淀過程發(fā)生固液分離而從水中去除?；炷恋肀M管可有效去除水中大部分懸浮物，但出水仍含有部分細(xì)微懸浮物，且處理效果不穩(wěn)定，易受水質(zhì)波動的影響。常用的混凝劑有聚合氯化鋁和聚硅酸鐵，后者在脫硫廢水處理中的效果優(yōu)于前者。

2.4過濾

為了進(jìn)一步降低廢水的濁度，確保后續(xù)系統(tǒng)進(jìn)水水質(zhì)，混凝沉淀常常需與過濾單元聯(lián)用。常用的過濾技術(shù)包括多介質(zhì)過濾、微濾、超濾等。其中，內(nèi)壓錯流式管式微濾，膜管內(nèi)料液流速高，前處理無需投加高分子絮凝劑，甚至無需沉淀池，自動化程度高，運(yùn)行穩(wěn)定，適用于高固體含量廢水的處理，因而在脫硫廢水預(yù)處理中具有一定的技術(shù)優(yōu)勢。此外，納濾可實現(xiàn)不同價鹽的分離，實現(xiàn)脫硫廢水的資源回收。由于脫硫廢水水質(zhì)復(fù)雜多變，實際工程需根據(jù)水質(zhì)特性及后處理系統(tǒng)的要求來選擇適宜的預(yù)處理方法。此外，為分別回收不同價態(tài)的鹽，則需增設(shè)納濾將單價與多價離子分離。

2.5濃縮減量單元

濃縮減量主要通過熱濃縮或膜濃縮技術(shù)，使預(yù)處理后的脫硫廢水得到濃縮，廢水量得到降低，為后期處理節(jié)約成本并提高處理的效率。其過程不僅可回收水資源，更重要的是減少了后續(xù)蒸發(fā)固化的處理量，從而降低蒸發(fā)固化的處理成本，是實現(xiàn)脫硫廢水零排放的保障。常用的方法主要包括膜法濃縮和熱法濃縮。熱法濃縮常用技術(shù)在蒸發(fā)結(jié)晶中已詳細(xì)闡述。膜法減量主要包括反滲透、正滲透、電滲析等技術(shù)（如表2所示）。

2.6尾水固化單元

2.6.1蒸發(fā)結(jié)晶法

采用蒸發(fā)結(jié)晶法時，通常將蒸發(fā)固化和濃縮減量單元合為一個整體布置在處理系統(tǒng)中，常見技術(shù)有MED、MVR等，原理同濃縮減量單元。蒸發(fā)結(jié)晶法技術(shù)成熟，可實現(xiàn)廢水中無機(jī)鹽的資源化利用，但投資及運(yùn)行成本較高，投資成本250～400萬元/噸水，運(yùn)行成本通常高于120元/噸水，另外蒸發(fā)結(jié)晶法占地面積通常較大。

2.6.2煙氣干燥法

煙氣干燥法利用煙氣余熱加熱濃縮液，濃縮液中的水分被蒸發(fā)，隨煙氣排向大氣，含鹽雜質(zhì)進(jìn)入除塵器等電廠已有煙氣處理裝置處理。根據(jù)所用煙氣來源，煙氣干燥法可進(jìn)一步分為高溫段煙氣干燥和低溫段煙氣干燥。常見的煙道蒸發(fā)布置方式包括主煙道內(nèi)蒸發(fā)、空預(yù)器前煙道內(nèi)蒸發(fā)和旁路煙道蒸發(fā)。煙氣蒸發(fā)方法有如下特點：一是不會產(chǎn)生需要處置的工業(yè)雜鹽;二是能夠變工況或間斷運(yùn)行，適合參與深度調(diào)峰的機(jī)組;三是與脫硫系統(tǒng)共用一個DCS系統(tǒng);四是投資運(yùn)行成本低，投資成本100～200萬元/噸水，運(yùn)行成本通常高于10～20元/噸水，系統(tǒng)設(shè)備少、占地面積小、建設(shè)工期短、運(yùn)行維護(hù)較方便。由于煙道蒸發(fā)將廢水處理與電力生產(chǎn)運(yùn)行相融合，在煙道蒸發(fā)對機(jī)組運(yùn)行的影響等方面已有不少研究。研究表明，脫硫廢水煙道蒸發(fā)不會對飛灰的綜合利用產(chǎn)生影響，但產(chǎn)生的氣態(tài)產(chǎn)物會增加脫硫廢水的排放量及煙道等的腐蝕。鑒于上述特點，盡管煙氣干燥法未對結(jié)晶鹽加以利用，但對于沒有分鹽需求且項目預(yù)算較低的電廠來說，仍舊無疑是首選方案。

3結(jié)語

我國脫硫廢水零排放技術(shù)的研究尚處于探索階段，如何根據(jù)燃煤電廠原水水質(zhì)選擇最佳處理工藝路線，實現(xiàn)低成本的脫硫廢水零排放，實現(xiàn)廢水資源化利用，是今后脫硫廢水零排放研究的重點和難點。

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