燃煤鍋爐煙氣脫硫廢水處理技術(shù)研究進展

潘好偉1，楊圣超，馬 萍，劉 寅，張 亮，鄒 夢

(1.新疆電力建設(shè)調(diào)試所有限責(zé)任公司，新疆 烏魯木齊 830000；2.國網(wǎng)新疆電力有限公司電力科學(xué)研究院，新疆 烏魯木齊 830000)

0 引 言

由于煤炭在發(fā)電行業(yè)的大規(guī)模利用，燃煤發(fā)電機組被認為是SO2最主要的人為來源。伴隨煤炭消費高比例現(xiàn)狀的是我國嚴重的環(huán)境污染狀況，其中二氧化硫年排放量達11.0×106t。針對SO2排放量大的特點，我國燃煤電站均配置了相應(yīng)的脫硫處理系統(tǒng)，而濕法脫硫技術(shù)占據(jù)了我國脫硫技術(shù)市場份額的90%以上，這導(dǎo)致產(chǎn)生大量脫硫廢水，其具有復(fù)雜的組成和高污染的特征。因此，尋求一種高效、低成本脫硫廢液處理技術(shù)的特點符合當(dāng)前的背景。文中綜述了幾種常見的脫硫脫水處理技術(shù)，對于當(dāng)前工程應(yīng)用有一定的指導(dǎo)意義。

1 煙氣脫硫廢水處理工藝

因為電站脫硫系統(tǒng)廢水的獨特性，用于處理脫硫廢水難度較大；另外，廢水中含有的金屬陽離子對生態(tài)環(huán)境和人體健康均有較大的危害性，所以有必要對廢水進行嚴格的隔離處置。目前商業(yè)應(yīng)用的脫硫廢水處理方法主要有沉降法、微生物法、煙氣廢熱利用等。

1.1 沉降法

沉降法首先依靠靜置分離出廢水所含顆粒物，因此，十分有必要保障廢水在池內(nèi)有相當(dāng)充足的滯留時間。沉降法最大的好處體現(xiàn)在處理成本較低，對懸浮顆粒物在一定程度上有脫除效果，然而并不能對已溶解于水的可溶性金屬陽離子化合物進行很好的脫除，這與現(xiàn)在我國提前謀劃的超凈排放是不相匹配的，目前通常只作為其他技術(shù)的輔助處理，脫硫脫水的處理不能完全依靠此方法。

進一步的深度脫除所溶陽離子，需要經(jīng)過化學(xué)沉淀法，通常需經(jīng)過如下4個步驟。(1)中和。脫硫的廢液在一級隔槽靜置的同時添加入一定量的Ca(OH)2漿液，將廢液的pH值由5.5～6.0附近增加到8.5以上，這樣就使得絕大多數(shù)金屬陽離子經(jīng)反應(yīng)形成溶解性很低的化合物。(2)重金屬沉淀。二級隔槽內(nèi)加入特殊的有機硫化試劑與Hg2+、Pb2+反應(yīng)生成極不易溶的硫化物進而沉降在池底部。(3)絮凝。在三級隔槽中投入適量的試劑，將經(jīng)靜置沉降和化學(xué)沉降后的小顆粒物和難容金屬鹽類凝聚成大顆粒。(4)濃縮/澄清。在澄清/濃縮池中，經(jīng)凝聚后的大顆粒物沉積通過離心力濃縮成污泥，上部為凈水，以便循環(huán)使用。此方法的問題在于對氯離子等可溶性陰離子沒有達到去除的目的，且運行投入費用高。

1.2 微生物法

微生物法是通過微生物來解決可經(jīng)生物降解的可溶性有機污染物。此類脫硫廢水處理一般需要通過有氧、無氧或缺氧段兩部分脫除。現(xiàn)存電站首先使用有氧方式去除BOD5，再經(jīng)無氧或者缺氧的方式除掉金屬和營養(yǎng)鹽類。微生物法能夠高效地脫除廢液中無法通過化學(xué)沉降形成凝聚物的硒、汞等此類重金屬。缺點是系統(tǒng)復(fù)雜，占地面積大，造價高。

近年來，有學(xué)者陸續(xù)發(fā)現(xiàn)，利用Fe0能夠高效地降低廢液中所含的硒酸鹽的量，然而隨著反應(yīng)時間的推進，F(xiàn)e容易發(fā)生鈍化現(xiàn)象，進而影響其反應(yīng)活性。于是逐漸將Fe2+引到此處理系統(tǒng)中，發(fā)現(xiàn)Fe0的反應(yīng)速率有了顯著的升高。研究顯示，混合技術(shù)對汞、硒的脫除效率幾乎可以達到100%。與微生物處理等技術(shù)相比，其投資費用較低。但問題是此技術(shù)現(xiàn)在還在工業(yè)化試驗階段，技術(shù)成熟度不高，尚未投入使用。

1.3 利用煙道氣廢熱處理技術(shù)

煙道氣廢熱處理技術(shù)是通過專利噴嘴將脫硫廢水霧化，同時噴入除塵器之前的煙氣管路中，利用煙氣廢熱使液體經(jīng)換熱后蒸發(fā)，這樣液體所含的雜志將結(jié)晶成鹽類，隨原有煙氣中的飛灰一并被除塵器捕獲，達到了脫硫廢水處理的目的。該方法的特征是沒有實際存在的液體排出，從而不會形成額外的污染，投資與維護費用低；占地面積小；動力設(shè)備能耗低，并不涉及其他的能量投入；不形成固體廢物。

現(xiàn)在的研究主要集中在脫硫廢水蒸發(fā)特性以及技術(shù)的可行性分析兩個方面。

①蒸發(fā)特性

相關(guān)文獻利用數(shù)值模擬手段，研究了煙溫、液滴粒徑等因素對蒸發(fā)特性的影響。認為液滴粒徑越大、煙氣溫度越低，需要蒸發(fā)的時間越長。在已有電廠開展半工業(yè)級的實驗，證明了如果特定質(zhì)量的脫硫廢水完全蒸發(fā)，蒸發(fā)過程中溫降是保持在合理的范圍內(nèi)。又有學(xué)者將脫硫廢水的蒸發(fā)過程細分為5個階段，即溫度上升階段、等速蒸發(fā)階段、硬殼形成階段、沸騰階段及干燥階段，并證實由于硬殼的形成，脫硫廢水的蒸發(fā)速率比純水慢。

②技術(shù)可行性分析

此技術(shù)得到廣泛關(guān)注，具有其可行性的原因有以下幾點：①因為廢水導(dǎo)致的粉塵含量變化甚微，與除塵器入口含塵量濃度相比，量級很小，噴入適量的脫硫液反而能起到對煙氣降溫增濕，有助于提高除塵器對飛灰的捕捉；②廢水的噴入煙道提高了脫硫洗滌器進口煙氣中的含濕量，避免了因脫硫造成的含濕量變化引起的水耗，大大控制了脫硫系統(tǒng)的水用量，提高了整體經(jīng)濟性。

2 結(jié)束語

綜上所述，隨著目前國家對環(huán)保要求日益嚴格，建設(shè)綠色生態(tài)的需求越來越廣泛，以火力發(fā)電企業(yè)為代表的傳統(tǒng)能源產(chǎn)業(yè)要想取得可持續(xù)性的發(fā)展，就需要順應(yīng)時代的發(fā)展潮流。不能只注重廢氣的排放，水資源的利用也要引起重視，注重對新技術(shù)、新工藝的運用。