火電廠脫硫廢水處理工藝的改進和新工藝的探討

林駿驅

【摘 要】在日益增大的環(huán)保壓力下，火電廠脫硫廢水零排放的要求日益增高?本文分析了我國脫硫廢水處理工藝現(xiàn)狀及工藝選擇，探討了以蒸發(fā)結晶為主的脫硫廢水綜合處理系統(tǒng)的應用?將在一定程度上，為我國燃煤電廠凈化脫硫廢水技術的應用與革新，實現(xiàn)污水的零排放，提供有效借鑒?

【關鍵詞】火電廠；脫硫廢水處理；探討

引言

火力發(fā)電是我國最重要的電力組成，盡管近10年來火電占比逐漸降低，但火電發(fā)電量和火電設備裝機量依然在逐年增加?隨著煙氣排放管理與控制日益嚴格，煙氣脫硫是火電廠不可或缺的過程?煙氣脫硫技術主要包括前端脫硫?干法?半干法和濕法脫硫，其中濕法脫硫具有反應快?效率高等優(yōu)點，全球應用占比達85%?濕法脫硫采用液態(tài)吸收劑吸收SO2和其它污染組分，主要包括鈉堿法?氨法?氧化鎂法?有機胺法?石灰石-石膏法等，其中石灰石-石膏法由于操作簡單?效率高?技術成熟?穩(wěn)定性好而成為最主流的脫硫技術，約90%發(fā)達國家的火電廠采用該技術?我國火電廠主要采用石灰石-石膏法脫硫，脫硫石膏產(chǎn)量逐年增加，盡管濕法脫硫產(chǎn)生的脫硫廢水量少，但污染負荷高?處理難度大，已成為電廠亟待解決的難題之一?

1?水處理系統(tǒng)典型問題

1.1?脫硫廢水處理系統(tǒng)

脫硫廢水處理系統(tǒng)絕大部分采用傳統(tǒng)三聯(lián)箱工藝，少數(shù)電廠采用電絮凝工藝?脫硫廢水處理系統(tǒng)主要存在的問題如下?1）出力不足：實施煙氣超凈排放改造后，脫硫吸收塔入口煙溫降低，吸收塔蒸發(fā)水量降低，但是部分電廠脫硫吸收塔補充水水量沒有相應降低，導致脫硫吸收塔排水水量增大，脫硫廢水量超過原有脫硫廢水處理系統(tǒng)出力?2）進水含固量超過設計值：由于脫硫系統(tǒng)常出現(xiàn)廢水旋流器設計容量和旋流子噴嘴尺寸選型不當，或旋流子噴嘴磨損廢水旋流效果差，廢水旋流器頂流含固量達到4%以上，超過三聯(lián)箱系統(tǒng)進水含固量設計值?因此，脫硫廢水處理系統(tǒng)普遍存在連接管道沉積堵塞?攪拌機扭矩過大燒毀攪拌電機，以及污泥壓濾系統(tǒng)超負荷運行等問題?3）三聯(lián)箱和澄清器設計缺陷：常有因脫硫系統(tǒng)三聯(lián)箱和澄清器設計反應停留時間太短，絮凝反應效果差，形成的礬花粒徑小，導致泥水分離效果差，出水濁度和懸浮物含量高，水質差等問題?4）加藥系統(tǒng)缺陷：部分電廠脫硫廢水來水氟離子質量濃度較高，但加藥系統(tǒng)只投加NaOH溶液，只能調節(jié)pH值，對氟離子不具有去除能力，造成脫硫廢水處理系統(tǒng)出水氟離子不達標?另外，部分電廠石灰加藥系統(tǒng)采用機械振打和氣壓流化出料方式，存在出料困難和計量不準等問題?

1.2?循環(huán)水系統(tǒng)

循環(huán)水補充水水源為中水的火電廠，循環(huán)水補充水一般采用石灰混凝澄清工藝處理，主要去除暫時硬度?懸浮物?磷和部分有機物；循環(huán)水補充水為地表水的火電廠，循環(huán)水補充水一般采用混凝澄清工藝處理，主要去除懸浮物?帶冷卻塔的濕冷火電廠中約50%的電廠使用城市中水作為循環(huán)水補充水水源，但是還有部分電廠沒有城市中水處理設施或城市中水處理設施運行不正常，導致循環(huán)水濃縮倍率低（低于3.0倍），電廠取水量和排污量較大，循環(huán)水濃縮倍率有待進一步提高?少數(shù)電廠已開展循環(huán)水排污水深度處理回用工作，在采用“混凝澄清—過濾—反滲透”工藝處理循環(huán)水排污水時，常存在反滲透膜污堵?保安過濾器壓差迅速上升和系統(tǒng)回收率達不到設計要求等問題?

2?脫硫廢水的零排放處理工藝及其發(fā)展方向

2.1?蒸發(fā)結晶工藝

常規(guī)處理后的脫硫廢水，經(jīng)過蒸發(fā)?干燥裝置處理，實現(xiàn)水和工業(yè)鹽的有效分離是蒸發(fā)結晶工藝的技術原理，其主要包括4個處理單元，即脫硫廢水預處理?高鹽水濃縮?蒸發(fā)結晶?固體廢物處理?脫硫廢水的自然沉降?脫硫廢水中的懸浮物含量較高，通常在3h內自然沉降后，其含量仍高達40%左右，難以達到脫硫廢水工藝實施的標準，需在其中有效地投入適量的混凝劑和絮凝劑來提升沉降速率?脫硫廢水的軟化處理?脫硫廢水軟化處理的主要目的是去除廢水中Ca2+?Mg2+和Si等易結垢成分的含量，同時實現(xiàn)重金屬的沉淀，減輕對后續(xù)減量濃縮工藝及蒸發(fā)結晶處理單元造成的結垢和管道堵塞等問題?目前，對脫硫廢水的處理常采用石灰-碳酸鈉工藝和離子交換工藝?其中石灰-碳酸鈉工藝是通過向脫硫廢水中添加熟石灰來調節(jié)廢水的酸堿度，熟石灰可以有效地提高Mg（OH）2的沉降，帶動更多的鈣離子形成CaCO3沉淀，降低工藝出水中的Ca2+含量，經(jīng)石灰-碳酸鈉工藝軟化處理的廢水，其含鹽量可降低近一半?但是，脫硫廢水的硬度偏高，若只采用該工藝容易導致設備投入成本較高且再生工藝廢水量較多等問題，因此在實際運用中，可以將離子交換工藝布置在石灰-碳酸鈉工藝之后，來進一步降低廢水的硬度，其環(huán)節(jié)工藝中所產(chǎn)生的廢水可以通過石灰-碳酸鈉工藝再次回收處理，經(jīng)兩級軟化工藝處理后的出水硬度可以有效降低至15mg/L以下?

2.2?預處理技術

預處理是保障脫硫廢水零排放的根本，主要進行懸浮物去除?pH值調節(jié)?廢水軟化和部分溶解性污染物去除?傳統(tǒng)脫硫廢水處理技術在升級改造過程中成為主要的預處理技術，其與MF/UF的組合是目前預處理工藝的主要選擇?生物處理?電解?電滲析等技術也在預處理中得到了應用?作為預處理技術，重力沉降和化學沉淀法等傳統(tǒng)技術主要用于去除懸浮物?除硬是預處理的重要過程，特別是深度處理過程采用膜技術的情況下，傳統(tǒng)化學軟化法和離子交換法除硬得到了廣泛應用，采用NaOH軟化脫硫廢水提高了混凝效果，原因是形成的Mg（OH）2晶粒促進了混凝劑的卷掃捕集作用?考察了CaSO4晶種法?FS-66藥劑?Ca（OH）2+Na2CO3?NaOH+Na2CO34種軟化方式的影響，發(fā)現(xiàn)NaOH+Na2CO3法的鈣鎂和全硅去除效果最佳，可以保障后續(xù)MF穩(wěn)定運行?但傳統(tǒng)化學軟化法無法有效分離Ca和Mg，混合沉積物只能作為固廢處理?Xia等采用兩步沉淀法實現(xiàn)了Ca去除和Mg回收，并基于熱力學分析和實驗驗證方式考察了Na2CO3?Na2C2O4?NaF?Na2SO44種添加劑對Ca的選擇性沉淀效果，Mg（OH）2質量分數(shù)可達99.3%?脫硫廢水中硫酸鹽濃度極高，是結垢的重要成分，Yu等采用石灰與NaAlO2共沉淀方式去除硫酸鹽，去除率可達83.94%（從4881mg/L降低到784mg/L）?氯是脫硫廢水的一種重要鹽成分，是水處理領域的難點，電解-電滲析組合技術可通過電極反應氧化Cl-形成Cl2，同時獲得副產(chǎn)物H2和Ca（OH）2，可為脫硫廢水Cl-控制與去除提供一種新思路?

結束語

在結構和產(chǎn)能要與人民幸福生活相匹配，實現(xiàn)工業(yè)轉型升級的前提下，脫硫廢水的處理將是燃煤電廠相當一段時間內的重要任務?燃煤電廠要結合當?shù)亟?jīng)濟發(fā)展前景，前瞻性地建設脫硫廢水處理的基礎設施設備，增強污水處置能力，增加脫硫廢水處置的技術研發(fā)投入，有效實現(xiàn)工業(yè)發(fā)展與環(huán)境要求的有效契合，使電力企業(yè)得以持續(xù)發(fā)展?

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（作者單位：廣東華電韶關熱電有限公司）