略論燃煤電廠脫硫廢水零排放處理與預(yù)處理的軟化技術(shù)

史德佩　周然

摘 要：本文分析了燃煤電廠脫硫廢水的主要特征，我們介紹了燃煤電廠現(xiàn)有脫硫廢水零排放技術(shù)：包括煙道噴霧干燥技術(shù)、預(yù)處理-傳統(tǒng)蒸發(fā)結(jié)晶技術(shù)、預(yù)處理-膜濃縮-傳統(tǒng)蒸發(fā)結(jié)晶等。根據(jù)行業(yè)對預(yù)處理工藝的要求，提出了石灰（或燒堿碳酸鈉）軟化工藝、離子交換軟化工藝、硫酸鈉煙氣軟化工藝、納濾膜軟化預(yù)處理工藝、碳酸鈉軟化沉淀池-濾池處理工藝等。各電力企業(yè)可以根據(jù)實(shí)際需要來進(jìn)行選擇。

關(guān)鍵詞：燃煤電廠；脫硫廢水零排放處理；預(yù)處理的軟化技術(shù)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.21.077

0 引言

石灰石-石膏濕法煙氣脫硫工藝具有脫硫效率高、脫硫劑資源豐富、負(fù)荷范圍廣等特點(diǎn)，在我國燃煤電廠中得到了廣泛的應(yīng)用，占我國工業(yè)脫硫總量的90%以上。然而，脫硫廢水因?yàn)槠涓綆У膽腋∥锖枯^多、鹽度高，含有多類重金屬，是電廠末端最難處理的工業(yè)類廢水。為了進(jìn)一步控制煙氣脫硫廢水的有效處理，實(shí)現(xiàn)廢水“零排放”，這已然成為現(xiàn)今電廠面臨的重要挑戰(zhàn)。本文將在分析煙氣脫硫廢水性質(zhì)的基礎(chǔ)上，介紹一些傳統(tǒng)的處理工藝特點(diǎn)，并就其應(yīng)用中可能存在問題進(jìn)行分析。

1 燃煤電廠脫硫廢水的主要特征

燃煤電廠脫硫廢水的特點(diǎn)：（1）鹽含量高。在脫硫廢水中，由于發(fā)電強(qiáng)度的變化，含鹽量往往高于其它雜質(zhì)，每升廢水含鹽量在30000--60萬mg之間，含鹽量較大。會增加加工難度和成本。（2）成分復(fù)雜，水質(zhì)變化較大。（3）懸浮物含量高。

2 燃煤電廠現(xiàn)有脫硫廢水零排放技術(shù)

（1）煙道噴霧干燥技術(shù)。脫硫廢水泵入除塵器前面的煙道。通過壓縮空氣將脫硫廢水通過固定的霧化噴嘴輸送到煙氣中。煙氣溫度用來干燥液滴，收集廢水中的各種固體，由除塵器收集。流程簡單，投資、運(yùn)營和管理成本相對較低，國外應(yīng)用成果較少，在我國還沒有成功的運(yùn)營案例，目前尚處于試用階段或尚未實(shí)施。污水引起的煙氣堵塞、磨損、腐蝕和煙氣溫度等問題需要通過實(shí)踐檢驗(yàn)。

（2） 預(yù)處理-傳統(tǒng)蒸發(fā)結(jié)晶。脫硫廢水通過添加石灰（碳酸鈉）、有機(jī)硫、絮凝劑和重力沉降，去除大部分懸浮物、重金屬以及F-、硬度、SiO2等結(jié)垢物質(zhì)。經(jīng)過多效蒸發(fā)器或機(jī)械蒸汽再壓縮蒸發(fā)器蒸發(fā)結(jié)晶，冷凝水回用，結(jié)晶鹽處理.該技術(shù)成熟可靠，但投資和運(yùn)營成本高。

（3）預(yù)處理-膜濃縮-傳統(tǒng)蒸發(fā)結(jié)晶。脫硫廢水經(jīng)石灰（碳酸鈉）、絮凝劑和重力沉降預(yù)處理后，去除了大部分懸浮物、重金屬以及F-、硬度、SiO2等結(jié)垢物質(zhì)。在此基礎(chǔ)上，采用明流道反滲透膜-盤管反滲透膜、納濾-專用通道反滲透膜、正滲透膜等對預(yù)處理廢水進(jìn)行濃縮處理，對淡水進(jìn)行回用，濃縮水進(jìn)入傳統(tǒng)的蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)。冷凝水被重復(fù)使用，結(jié)晶鹽被分開處理。

3 五種預(yù)處理的軟化工藝特點(diǎn)分析

雖然脫硫廢水采用三容器處理，但后續(xù)膜處理的硬度、懸浮物、SiO2、Fe、HCO3濃度仍然很高，因此仍需加強(qiáng)軟化預(yù)處理。經(jīng)過預(yù)處理后，出水水質(zhì)達(dá)到膜入口的要求，才能進(jìn)入膜系統(tǒng)，達(dá)到濃縮和減少水量的目的。脫硫廢水軟化預(yù)處理主要有兩種方案。

（1）石灰（或燒堿-碳酸鈉）軟化工藝。石灰（或燒堿-碳酸鈉）軟化法已廣泛應(yīng)用于廢水的軟化處理。該工藝具有穩(wěn)定性和可靠性好的優(yōu)點(diǎn)。例如，某電廠廢水軟化處理可將兩級化學(xué)軟化處理后的總硬度降低到小于100 ppm。在將pH調(diào)節(jié)到蒸發(fā)系統(tǒng)之后，可以保證蒸發(fā)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。該工藝的缺點(diǎn)是需要消耗大量的化學(xué)品，在軟化過程中會產(chǎn)生大量的污泥。同時(shí)污泥的處理成本也會增加。

（2）離子交換軟化工藝。穩(wěn)定可靠是這個(gè)系統(tǒng)的工藝特點(diǎn)。離子交換后，出水的硬度可降低到10 ppm以內(nèi)，不過脫硫廢水的硬度過高，存在設(shè)備投資過多、再生廢水產(chǎn)量過大等問題。所以，在實(shí)際應(yīng)用中，可以考慮增加化學(xué)軟化廢水中的離子交換軟化，進(jìn)一步降低廢水的硬度，并保證后續(xù)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。少量的再生廢水可以返回到原來的化學(xué)軟化系統(tǒng)，以確保該系統(tǒng)不產(chǎn)生新的污染物，以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的“零排放”效果。

（3）硫酸鈉-石灰-煙道氣軟化工藝。鈉-石灰煙氣軟化過程的主要原理是Ca（OH）2在三相CaSO4-Ca（OH）2-H2O體系中的溶解影響CaSO4的溶解度。該工藝可分為兩步：添加硫酸鈉和石灰乳，將pH值調(diào)整為12～13，沉淀石膏顆粒；在第二步中，脫硫煙氣經(jīng)第一步處理后引入廢水中，煙氣中加入CO2。它與廢水中的OH-反應(yīng)生成CO32-，然后與廢水中的Ca2+結(jié)合形成碳酸鈣沉淀，去除鈣離子，并將pH控制在11左右。該方法的優(yōu)點(diǎn)是可以降低預(yù)處理柔軟劑的成本，但軟化過程的pH值難以控制，很難達(dá)到良好的軟化效果。

（4）納濾膜作為軟化預(yù)處理工藝。在海水淡化預(yù)處理過程中，采用納濾膜作為軟化預(yù)處理工藝?，F(xiàn)今，工業(yè)上存在許多軟化納濾膜，但其硬度去除率不超過50%。濃縮納濾水仍需處理。由于膜的堵塞和污染，目前還沒有應(yīng)用于脫硫廢水的“零排放”工藝。

（5）石灰-碳酸鈉軟化-沉淀池-過濾器處理工藝。燃煤電廠脫硫廢水處理系統(tǒng)出水依次進(jìn)入反應(yīng)器1和反應(yīng)器2，在兩個(gè)反應(yīng)池中分別加入一定量的石灰和碳酸鈉。其主要目的是利用廢水中鎂離子和鈣離子的化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生沉淀，然后在沉淀池中將固液分離。沉淀后，上清液可經(jīng)過濾和超濾過濾。在膜濃縮處理系統(tǒng)中，出水直接作為進(jìn)水。加石灰軟化處理工藝流程如圖1所示。

4 結(jié)論與建議

綜上所述：（1）煙道噴霧干燥技術(shù)、預(yù)處理-傳統(tǒng)蒸發(fā)結(jié)晶技術(shù)、預(yù)處理-膜濃縮-傳統(tǒng)蒸發(fā)結(jié)晶等是最基本的脫硫廢水零排放處理工藝。（2）根據(jù)預(yù)處理工藝的行業(yè)要求，我們介紹了石灰（或燒堿-碳酸鈉）軟化等多類工藝，各電力企業(yè)可以根據(jù)實(shí)際需要來進(jìn)行選擇。

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