淺析燃煤電廠(chǎng)脫硫廢水處理技術(shù)研究與運(yùn)用

裴曉婷

【摘 要】電廠(chǎng)水系統(tǒng)廢水經(jīng)過(guò)梯級(jí)利用后，脫硫廢水成為最復(fù)雜終端廢水。為了使燃煤電廠(chǎng)更好地處理脫硫廢水，本文對(duì)脫硫廢水的處理技術(shù)及其應(yīng)用發(fā)展進(jìn)行深入的分析。脫硫廢水中污染物多、離子濃度高，目前多采用化學(xué)沉淀法進(jìn)行處理。研究結(jié)果表明，脫硫廢水零排放技術(shù)的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用，有助于進(jìn)一步完善污染物處理技術(shù)，避免出現(xiàn)資源浪費(fèi)與二次污染。

【關(guān)鍵詞】脫硫廢水；處理技術(shù)；零排放

引言

我國(guó)煤炭資源豐富，人口眾多，目前仍主要依靠燃煤發(fā)電，而新能源如核能、風(fēng)能和太陽(yáng)能等清潔能源還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足社會(huì)發(fā)展需求。現(xiàn)階段，煤炭在我國(guó)能源結(jié)構(gòu)中依然占據(jù)很大的比例，而燃煤污染一直是急需解決的環(huán)境問(wèn)題。燃煤煙氣成分復(fù)雜，污染物種類(lèi)繁多，其中二氧化硫的排放尤為引人關(guān)注，其不僅能直接對(duì)生態(tài)系統(tǒng)造成危害，而且是引起酸雨、霧霾等危害的元兇。為了保護(hù)賴(lài)以生存的環(huán)境，人們需要對(duì)燃煤煙氣進(jìn)行脫硫處理。

1脫硫廢水零排放實(shí)施現(xiàn)狀

主要包括循環(huán)排污水、冷卻系統(tǒng)排水、化學(xué)水處理系統(tǒng)酸堿再生廢水、輸煤沖洗和除塵廢水、含油廢水、脫硫廢水等。該類(lèi)廢水包含的廢水類(lèi)型種類(lèi)多，致使其成分復(fù)雜，主要特性為含鹽量高、有機(jī)物、懸浮物含量高、水質(zhì)穩(wěn)定性差且容易結(jié)垢等。此類(lèi)廢水排入水體后會(huì)導(dǎo)致不同程度的環(huán)境污染。針對(duì)不同的廢水，處理工藝的選擇也存在差異，但最終都能達(dá)到回收利用。通過(guò)傳統(tǒng)的水處理工藝，火電廠(chǎng)的絕大部分廢水都能夠?qū)崿F(xiàn)階梯利用，但脫硫廢水是電廠(chǎng)終端廢水，其成分較為復(fù)雜并具有強(qiáng)腐蝕性，難以直接回用。脫硫廢水的處理成為制約火電廠(chǎng)廢水零排放的關(guān)鍵因素。

2 燃煤電廠(chǎng)脫硫廢水的主要特性以及現(xiàn)有的處理技術(shù)

2.1 化學(xué)沉淀法

大部分燃煤電廠(chǎng)使用化學(xué)沉淀法來(lái)處理脫硫廢水，該技術(shù)主要的原理是除去脫硫廢水中的重金屬化合物與雜質(zhì)，其工作流程主要是通過(guò)對(duì)雜質(zhì)進(jìn)行氧化、中和、沉積、絮凝等方式對(duì)廢水進(jìn)行處理來(lái)達(dá)到目的。在整個(gè)化學(xué)沉淀過(guò)程中，先把脫硫廢水引入調(diào)節(jié)池中，由于脫硫廢水呈酸性，進(jìn)入中和池后加入石灰乳調(diào)節(jié)溶液的酸堿度，也可加入其他強(qiáng)堿類(lèi)物質(zhì)將溶液調(diào)節(jié)為堿性，一般調(diào)節(jié)的pH值范圍為9.0-9.5。這樣可以使多數(shù)重金屬離子以氫氧化物沉淀的形式從脫硫廢水中分離出來(lái)。通過(guò)中和反應(yīng)，大多數(shù)重金屬離子會(huì)分離出來(lái)，但是部分離子如汞等很難從中分離，因此中和反應(yīng)后的廢水進(jìn)入反應(yīng)池中，加入硫化物與其反應(yīng)來(lái)沉淀汞金屬。為避免添加的試劑造成再次污染，硫化物質(zhì)一般選用有機(jī)硫TMT-化學(xué)沉淀反應(yīng)后，將廢水引入絮凝池進(jìn)行澄清，上層液體在經(jīng)過(guò)酸堿度調(diào)節(jié)后可以達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。沉淀下來(lái)的污泥等雜質(zhì)部分進(jìn)入中和池進(jìn)行二次處理，底層的雜質(zhì)進(jìn)行脫水、干燥處理?；瘜W(xué)沉淀法是使用最為普遍的一種方法，具有很多優(yōu)點(diǎn)，石灰乳原料易得，價(jià)格低廉，工藝相對(duì)簡(jiǎn)單，成本較低，實(shí)際操作步驟明確。但是，該方法也有一些缺點(diǎn)。例如，石灰乳在使用過(guò)程中容易沉淀下來(lái)堵塞管道，給反應(yīng)池的清理帶來(lái)不便，容易影響工藝流程的進(jìn)行。另外，整個(gè)流程需要用到的設(shè)備較多，步驟較多，前期建造成本較高。

2.2 吸附法

吸附法是脫硫廢水處理中常用的方法，可以把廢水中的離子較為完全地去除。在燃煤電廠(chǎng)的脫硫廢水處理中，很多學(xué)者采用這種方法。例如：活性炭、磺化煤、活性白土、硅藻土、活性氧化鋁、活性沸石、焦炭吸附法主要采用吸附劑來(lái)對(duì)廢水中的離子產(chǎn)生吸附力，選擇不同的吸附劑會(huì)對(duì)廢水中的離子產(chǎn)生不同的吸附作用，合適的吸附劑會(huì)高效地去除金屬離子，而且加入過(guò)量的吸附劑不會(huì)對(duì)廢水產(chǎn)生二次污染。吸附法對(duì)大多數(shù)離子的去除率可以至少達(dá)到80%，其具有很多優(yōu)點(diǎn)，如運(yùn)行成本低、工藝操作簡(jiǎn)單、處理效率高、步驟少。金屬離子的去除是脫硫廢水處理的重要內(nèi)容，由于廢水含鹽量極高，在使用吸附劑吸附金屬離子時(shí)，很多無(wú)機(jī)離子也會(huì)被吸附，容易導(dǎo)致金屬離子吸附率低。目前，吸附法還沒(méi)有廣泛用于燃煤電廠(chǎng)脫硫廢水處理中，還有待進(jìn)一步的研究。要實(shí)現(xiàn)吸附法在脫硫廢水中的實(shí)際應(yīng)用，人們需要對(duì)其不斷優(yōu)化，如吸附劑的選擇、吸附劑所需要的條件、工藝流程和設(shè)備等。

2.3 離子交換法

離子交換法的作用原理為，向脫硫廢水中加入相應(yīng)的離子，這些離子會(huì)與廢水中的其余離子結(jié)合，當(dāng)水體中的離子含量下降時(shí)，能夠大幅降低水質(zhì)的硬度。這種方法在應(yīng)用過(guò)程中，擁有更高的可靠性與穩(wěn)定性，另外就軟化效果來(lái)看，這種方法能夠使脫硫廢水的硬度降低到10ppm以下，同時(shí)對(duì)于高于該硬度的脫硫廢水，還可以進(jìn)行二次以及多次處理。常用有無(wú)機(jī)和有機(jī)質(zhì)兩類(lèi)。前者如天然物質(zhì)海綠砂或合成沸石；后者如磺化煤和樹(shù)脂?？紤]到該系統(tǒng)的建設(shè)和運(yùn)行成本，在具體的離子交換過(guò)程中，可以采用向系統(tǒng)中加入化學(xué)藥品的方式達(dá)到軟化目的，為后續(xù)的處理過(guò)程打下基礎(chǔ)。例如：動(dòng)態(tài)離子交換法去除廢水中的鎂離子

動(dòng)態(tài)離子交換法除鎂的最佳工藝條件為：常溫操作，最佳酸度為PH=4.-6.0，操作流速為0.849cm/min；樹(shù)脂床高徑比為8；接觸時(shí)間為20min左右。動(dòng)態(tài)離子交換法去除稀土廢水中的鎂離子 動(dòng)態(tài)離子交換法除鎂的最佳工藝條件為：常溫操作，最佳酸度為PH=4.5-6.0，操作流速為0.849cm/min；樹(shù)脂床高徑比為8；接觸時(shí)間為20min左右。

2.4 多物質(zhì)加入法

在這種技術(shù)的應(yīng)用中，會(huì)向脫硫廢水中加入硫酸鈉、和石灰，原因在于在脫硫廢水的環(huán)境下，這些物質(zhì)的加入會(huì)影響硫酸鈣的溶解度。在該技術(shù)的具體實(shí)施過(guò)程中，首先會(huì)對(duì)脫硫廢水進(jìn)行預(yù)處理，處理方式為向廢水中加入石灰以及硫酸鈉，同時(shí)對(duì)廢水的酸堿度進(jìn)行控制，需要保證酸堿度在12-13之間，同時(shí)將這些廢水進(jìn)行霧化處理。其次為將脫硫煙氣排放到經(jīng)過(guò)預(yù)處理的脫硫廢水中，同時(shí)需要向這些煙氣中通入二氧化碳，這種煙氣能夠在脫硫廢水的環(huán)境下生成碳酸鈣，由于碳酸鈣不溶于水，所以可以對(duì)脫硫廢水中的鈣離子進(jìn)行有效處理。最后為控制廢水的酸堿度，需要保持在11左右。這種方法在應(yīng)用過(guò)程中，能夠在很大程度上降低水質(zhì)軟化過(guò)程中需要耗費(fèi)的成本，但是也存在較為嚴(yán)重的問(wèn)題，即在技術(shù)的具體應(yīng)用中，很難對(duì)廢水的酸堿度進(jìn)行控制。

結(jié)語(yǔ)

燃煤電廠(chǎng)脫硫廢水的處理是很多學(xué)者一直研究的課題，處理的難點(diǎn)在于污染組分差別大、離子濃度含量高、硬度高等。隨著科技的不斷進(jìn)步，越來(lái)越多的難題被攻克，很多新技術(shù)、新方法被應(yīng)用到廢水處理中，諸多學(xué)者在脫硫廢水的零排放方面做了大量研究，隨著很多新理論的提出，脫硫廢水的零排放技術(shù)將會(huì)更加完善。

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（作者單位：國(guó)家能源集團(tuán)有限公司聊城發(fā)電廠(chǎng)）