燃煤電廠濕法脫硫廢水處理技術(shù)研究進(jìn)展

楊超玉

山東神華山大能源環(huán)境有限公司 山東 濟(jì)南 250014

1、前言

燃煤鍋爐煙氣脫硫有多種方法，根據(jù)脫硫過(guò)程是否加水和脫硫產(chǎn)物的形態(tài)不同可以分為：濕法、半干法、干法三大類(lèi)脫硫工藝。濕法脫硫技術(shù)因其脫硫效率高、反應(yīng)快、技術(shù)成熟等特點(diǎn)，在脫硫技術(shù)中一直占主導(dǎo)地位。燃煤煙氣濕法脫硫?yàn)楸ＷC設(shè)備安全及反應(yīng)效果，需根據(jù)塔內(nèi)的氯離子濃度及時(shí)排出脫硫廢水。脫硫廢水具有“高硬度、高鹽分、高濁度、強(qiáng)腐蝕性”的特征，成分復(fù)雜、處理難度大，本文對(duì)重點(diǎn)的脫硫廢水處理技術(shù)進(jìn)行研究。

2、脫硫廢水處理工藝現(xiàn)狀

目前脫硫廢水的處理技術(shù)主要包括達(dá)標(biāo)排放技術(shù)和零排放技術(shù)兩類(lèi)。達(dá)標(biāo)排放技術(shù)多采用“三聯(lián)箱”工藝（化學(xué)沉淀法），脫硫廢水經(jīng)中和、絮凝、沉淀、澄清處理，降低脫硫廢水中的懸浮物、氟離子、重金屬等污染物濃度后達(dá)標(biāo)排放或綜合利用，處理后的水質(zhì)可滿(mǎn)足《火電廠石灰石-石膏濕法脫硫廢水水質(zhì)控制指標(biāo)》(DL/T997-2006)要求。但由于該標(biāo)準(zhǔn)未規(guī)定Cl-排放濃度限值，經(jīng)絮凝、沉淀處理后Cl-含量可達(dá)5000～40000mg/L，如外排會(huì)產(chǎn)生不良影響?，F(xiàn)階段，多數(shù)電廠將脫硫廢水用于廠內(nèi)渣水系統(tǒng)補(bǔ)水、煤水系統(tǒng)補(bǔ)水或輸送至灰場(chǎng)進(jìn)行干灰拌濕。

脫硫廢水零排放技術(shù)主要是采用軟化預(yù)處理工藝減少?gòu)U水中的重金屬及致垢離子，再通過(guò)反滲透、正滲透、電滲析等膜濃縮工藝或多效蒸發(fā)濃縮工藝對(duì)廢水進(jìn)行濃縮減量化，濃縮后的廢水含鹽量往往達(dá)到100000mg/L以上，且主要鹽分為氯化鈉和硫酸鈉，這部分濃水可用于干灰拌濕，無(wú)法用于干灰拌濕的電廠，要進(jìn)一步通過(guò)煙氣余熱噴霧蒸發(fā)干燥、多效蒸發(fā)結(jié)晶或機(jī)械再壓縮蒸發(fā)結(jié)晶等。

3、相關(guān)技術(shù)

3.1 化學(xué)沉淀法

中和+沉淀+絮凝工藝屬于化學(xué)沉淀處理方法，是國(guó)內(nèi)應(yīng)用最廣泛的脫硫廢水處理工藝，目前我國(guó)絕大多數(shù)電廠脫硫廢水處理改造工程采用中和+沉淀+絮凝工藝。中和+沉淀+絮凝工藝俗稱(chēng)三聯(lián)箱沉淀法，主要是通過(guò)中和、沉淀、絮凝等工藝去除脫硫廢水中的重金屬和懸浮物等污染物。該工藝主要包括勻質(zhì)、堿化處理、混凝處理、加入硫化物（形成重金屬的硫化物沉淀，以補(bǔ)充氫氧化物沉淀的不足）以及絮凝反應(yīng)和泥渣脫水處理等幾個(gè)步驟。另外由于廢水中存在SO32-、Mn2+等還原性物質(zhì)及有機(jī)物，ρ(COD) 可高達(dá)600 mg /L以上，因此三聯(lián)箱工藝一般需增設(shè)相應(yīng)氧化處理工藝，實(shí)際運(yùn)行中主要通過(guò)鼓入空氣或投加次氯酸鈉等方式進(jìn)行處理。

3.2 吸附法

吸附法處理脫硫廢水具有去除率高、穩(wěn)定性好、無(wú)二次污染或二次污染小、可重復(fù)使用等優(yōu)點(diǎn)。常用吸附劑包括礦物、活性炭、活性氧化鋁、金屬氧化物、納米材料、鐵配合物和生物吸附劑。目前，研究人員將各種吸附機(jī)理與加載方法相結(jié)合，重點(diǎn)對(duì)吸附劑進(jìn)行改性和增強(qiáng)，以達(dá)到良好的吸附效果。為了解決這一問(wèn)題，研究人員嘗試在復(fù)雜條件下在固體載體表面制備多孔固體鐵材料。活性炭是工業(yè)上常用的固體載體，可促進(jìn)納米材料的回收，節(jié)約成本。由于脫硫廢水屬于高鹽廢水，而廢水中大量無(wú)機(jī)離子的存在會(huì)與大多數(shù)吸附劑吸附重金屬時(shí)產(chǎn)生競(jìng)爭(zhēng)或抑制作用，因此目前大多研究仍然停留在實(shí)驗(yàn)階段。

3.3 絮凝法

電絮凝是近年發(fā)展起來(lái)的一種的廢水處理技術(shù)，具有絮凝活性高、設(shè)備體積小，操作簡(jiǎn)單、無(wú)需外加化學(xué)試劑等特點(diǎn)。該技術(shù)是電化學(xué)反應(yīng)、傳質(zhì)、氣浮等多種因素相互耦合的過(guò)程，其主要反應(yīng)機(jī)理是以鋁、鐵等金屬為陽(yáng)極，在直流電的作用下，陽(yáng)極被溶蝕，產(chǎn)生Al、Fe等離子，再經(jīng)水解、氧化等化學(xué)反應(yīng)過(guò)程，產(chǎn)生各種具有凝聚作用的羥基絡(luò)合物、多核羥基絡(luò)合物以及氫氧化物。電解產(chǎn)生的絡(luò)合物能使廢水中的膠態(tài)雜質(zhì)、懸浮雜質(zhì)凝聚沉淀而分離，同時(shí)也具有去除水中的有機(jī)物、細(xì)菌、濁度的作用。鑒于電絮凝工藝無(wú)需加藥、占地面積小、對(duì)重金屬具有一定去除作用的技術(shù)特點(diǎn)，越來(lái)越多的火電廠脫硫廢水和含煤廢水改造工程開(kāi)始選擇使用電絮凝工藝。但在實(shí)際工程中，電絮凝處理火電廠脫硫廢水仍存在穩(wěn)定性差、阻力大、反洗周期短、F-、汞等污染物處理效果差等缺點(diǎn)。

3.4蒸發(fā)法

蒸發(fā)法是廢水零排放處理中的常用方法之一，也是實(shí)現(xiàn)脫硫廢水零排放的主流技術(shù)。蒸發(fā)法的工藝原理是進(jìn)入蒸發(fā)器的廢水通過(guò)加熱或換熱方式，廢水中的水分逐漸汽化蒸發(fā)成水蒸汽，水蒸汽經(jīng)冷卻后重新凝結(jié)成水進(jìn)行重復(fù)利用，而廢水中的溶解性固體被截留在蒸發(fā)殘液中，隨著水分不斷被蒸發(fā)，濃縮倍數(shù)不斷提高，最終溶解性固體以晶體形式析出。蒸發(fā)法根據(jù)加熱或換熱形式不同分為自然蒸發(fā)、多效蒸發(fā)、煙道噴霧蒸發(fā)、機(jī)械壓縮蒸發(fā)等多種形式。自然蒸發(fā)因占地面積大、易產(chǎn)生異味飄散和污水泄漏等問(wèn)題，應(yīng)用受到很大限制。煙道噴霧蒸發(fā)易引起煙道壁和底部積灰、結(jié)垢，嚴(yán)重時(shí)對(duì)主機(jī)運(yùn)行造成影響。機(jī)械壓縮蒸發(fā)將蒸發(fā)器蒸發(fā)產(chǎn)生的原本需要冷卻水冷凝的二次蒸汽，經(jīng)壓縮機(jī)壓縮后，提高壓力和飽和溫度，增加熱焓，再送入蒸發(fā)器作為熱源，替代新鮮蒸汽循環(huán)利用，二次蒸汽的潛熱得以充分利用，同時(shí)還省去了二次蒸汽冷卻水系統(tǒng)，節(jié)約大量冷卻水。機(jī)械壓縮蒸發(fā)也因其節(jié)能和運(yùn)行成本低的優(yōu)點(diǎn)得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。

4、結(jié)束語(yǔ)

隨著排污許可制度的深入，燃煤電廠面臨脫硫廢水達(dá)標(biāo)排放改造，而近年來(lái)批復(fù)的環(huán)評(píng)報(bào)告書(shū)按照水資源管理部門(mén)要求，脫硫廢水或全廠廢水需達(dá)到零排放。燃煤電廠濕法煙氣脫硫產(chǎn)生的脫硫廢水成分復(fù)雜、處理難度大，要做好相關(guān)技術(shù)研究工作還需要有關(guān)工作人員共同努力。