探析蒸發(fā)結(jié)晶工藝在火電廠脫硫廢水零排放中的應(yīng)用

邵小龍

摘要：水資源危機(jī)是當(dāng)今世界面臨的重要問題，水資源的嚴(yán)重匱乏已經(jīng)成為制約我國國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的一個(gè)重要因素。近幾年國家環(huán)保要求越來越嚴(yán)格，部分地區(qū)環(huán)保法要求火力發(fā)電廠實(shí)現(xiàn)廢水零排放，并且新建電廠將不再預(yù)留排污口?；痣姀S廢水零排放要求利用先進(jìn)的水處理技術(shù)，實(shí)施廢水處理后回用，真正實(shí)現(xiàn)火電廠廢水零排放，這將是發(fā)電企業(yè)節(jié)約水資源、降低環(huán)境污染、實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要課題。

關(guān)鍵詞：蒸發(fā)結(jié)晶工藝;火電廠;脫硫廢水

1、蒸發(fā)結(jié)晶工藝概述

蒸發(fā)結(jié)晶工藝是化學(xué)生產(chǎn)中常見的單元操作，其主要用于化肥生產(chǎn)、火力發(fā)電等方面的廢水處理，從原理上來看，隨著溫度的升高，不飽和溶液中的溶劑會(huì)不斷揮發(fā)，而不飽和溶液在溶劑揮發(fā)的過程中則會(huì)逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)轱柡腿芤?，之后再變?yōu)檫^飽和溶液，在這一階段，溶質(zhì)就會(huì)從過飽和溶液中析出。蒸發(fā)結(jié)晶工藝正是利用這一原理，將廢水中含有的有害溶質(zhì)析出，從而實(shí)現(xiàn)廢水的有效處理，降低廢水的危害。蒸發(fā)結(jié)晶工藝一般可分為多效蒸發(fā)技術(shù)與機(jī)械熱壓縮技術(shù)兩種，其中多效蒸發(fā)技術(shù)是將多個(gè)蒸發(fā)器串聯(lián)起來運(yùn)行，使其在進(jìn)行蒸發(fā)操作時(shí)能夠利用更多的蒸汽熱能，進(jìn)而提高水溶液的處理效果，具有著操作簡單、分離效果好、殘留濃縮液少、溶質(zhì)容易處理、使用靈活等多種特點(diǎn)。而機(jī)械熱壓縮技術(shù)則是通過壓縮機(jī)對(duì)蒸發(fā)器中的二次蒸汽進(jìn)行壓縮處理，使壓力、溫度得到進(jìn)一步提高，之后再將二次蒸汽作為加熱蒸汽進(jìn)行利用，以保證料液能夠始終保持在沸騰狀態(tài)下，同樣能夠起到提高熱效率與蒸汽利用率的效果。此外，這一技術(shù)還具有著能耗低、污染少、占地面積小、穩(wěn)定性高等特點(diǎn)。從目前來看，應(yīng)用于火電廠脫硫廢水處理的蒸發(fā)結(jié)晶工藝主要以多效蒸發(fā)技術(shù)為主。

2、火電廠脫硫廢水的水質(zhì)與危害

對(duì)于火力發(fā)電所產(chǎn)生的脫硫廢水來說，脫硫裝置、煤炭種類、脫硫裝置運(yùn)行條件等因素都會(huì)對(duì)其水質(zhì)造成不同的影響，因而不同火電廠的脫硫廢水水質(zhì)往往存在著一定的差異。但從總體上來看，火電廠脫硫廢水中一般會(huì)含有鉀、鈉、鈣、鉛、汞、鋅、銅、鐵、非活性硅、氯化物、氟化物等污染物，這里以某電廠脫硫廢水的水質(zhì)分析結(jié)果為例。對(duì)該電廠的脫硫廢水進(jìn)行水質(zhì)分析后發(fā)現(xiàn)，脫硫廢水中懸浮物≤70mg/L、化學(xué)需氧量≤100mg/L、氨氮在15～30mg/L左右、硫化物≤1.0mg/L、氟化物≤15mg/L、氯根離子約15000mg/L、硫酸根離子在1000～2000mg/L、鈣離子與鈉離子均大于1000mg/L，而銅、鐵、鋅、鉛、鋁、鎂、汞等金屬元素的含量則相對(duì)較少，大多在0.1～2.0mg/L。在這些污染物的影響下，脫硫廢水的危害也是非常之大的，一旦未能對(duì)其進(jìn)行有效的處理，那么在排放后就會(huì)對(duì)環(huán)境造成極大的危害，例如脫硫廢水中的溶解性鹽會(huì)使地表水的含鹽量增高，從而造成土地鹽堿化，并導(dǎo)致水生生物大量死亡，甚至是造成區(qū)域內(nèi)生物種群消失，破壞區(qū)域生態(tài)平衡。

3、脫硫廢水零排放處理方案

通常，脫硫廢水處理系統(tǒng)采用中和+絮凝+沉淀+澄清等常規(guī)處理工藝，以降低脫硫廢水的濁度、重金屬和部分硬度，但廢水的含鹽量沒有明顯降低，處理后無法回用，排放后對(duì)生態(tài)環(huán)境影響較大。針對(duì)以上問題，我們采用脫硫廢水零排放系統(tǒng)主要包括4個(gè)處理單元，即脫硫廢水預(yù)處理單元、鹽水濃縮單元、蒸發(fā)結(jié)晶單元和固體廢棄物處置單元，工藝流程如下：

脫硫廢水→高密度沉淀池→管式微濾→反滲透裝置→MVC蒸發(fā)器→干燥器→固體鹽反滲透、蒸發(fā)器的產(chǎn)品水回收。

3.1脫硫廢水預(yù)處理單元

在脫硫廢水中，含有大量的致垢成分（鈣、鎂、硅等），這些物質(zhì)與水中相應(yīng)的陰離子如碳酸根、硫酸根等結(jié)合，在反滲透膜表面或蒸發(fā)器表面形成沉淀，從而影響設(shè)備的連續(xù)運(yùn)行。因此，為了保障后續(xù)回用核心設(shè)備的良好運(yùn)行，就需要針對(duì)致垢成分進(jìn)行處理，采用高密度沉淀池+化學(xué)加藥軟化+管式微濾膜裝置+軟化器處理工藝，在實(shí)現(xiàn)常規(guī)處理的目標(biāo)的同時(shí)，最大限度的去除水中的Ca2+、Mg2+、鍶、硅等結(jié)垢因子和重金屬，出水水質(zhì)基本消除了結(jié)垢傾向。為了降低無效化學(xué)藥劑的投加量，在管式過濾膜之前設(shè)置高密度沉淀池，以去除水中大量的懸浮物、部分膠體等物質(zhì)。在管式微濾膜裝置產(chǎn)水中還殘留有少量的鈣、鎂等物質(zhì)，直接進(jìn)入后續(xù)的設(shè)備經(jīng)過高倍率濃縮之后，還是會(huì)在水中生成沉淀物質(zhì)，微濾之后還需設(shè)置鈉離子交換器，以避免上述的情況產(chǎn)生。鈉離子交換器產(chǎn)生的再生廢水進(jìn)入前段系統(tǒng)進(jìn)行處理，從而實(shí)現(xiàn)廢水的循環(huán)利用。

3.2鹽水濃縮單元

脫硫廢水經(jīng)過脫硫廢水預(yù)處理單元的處理，水中懸浮物、膠體、Ca2+、Mg2+、鍶、硅等結(jié)垢因子和重金屬含量已經(jīng)降至后續(xù)設(shè)備安全運(yùn)行的控制范圍內(nèi)。但是此時(shí)脫硫廢水的TDS含量還是維持在29450mg/L左右，如果此時(shí)的脫硫廢水直接進(jìn)入MVC蒸發(fā)器裝置進(jìn)行處理，處理水量很大，MVC蒸發(fā)器裝置的設(shè)備投資比較高。TDS含量在29450mg/L左右的水質(zhì)，完全可以利用反滲透裝置進(jìn)行再濃縮。這樣不但節(jié)省能耗而且可以節(jié)省設(shè)備投資。我們選用反滲透裝置作為鹽水濃縮單元的主要設(shè)備。反滲透裝置的產(chǎn)品水TDS含量在1000mg/L以下，可以作為電廠循環(huán)冷卻水補(bǔ)水使用。反滲透裝置的濃水TDS含量在73750mg/L左右，這樣的水質(zhì)進(jìn)入MVC蒸發(fā)器進(jìn)行處理比較經(jīng)濟(jì)可行。

3.3蒸發(fā)結(jié)晶單元

經(jīng)過反滲透裝置濃縮的廢水進(jìn)入蒸發(fā)結(jié)晶單元進(jìn)行蒸發(fā)濃縮，產(chǎn)生的二次蒸汽經(jīng)過壓縮后進(jìn)入蒸發(fā)器循環(huán)利用，濃縮液進(jìn)入結(jié)晶裝置進(jìn)行蒸發(fā)結(jié)晶，同時(shí)將結(jié)晶后的濃縮液和晶體顆粒進(jìn)行固液分離，分離后的母液返回蒸發(fā)器繼續(xù)結(jié)晶，分離后的晶體再進(jìn)入離心干燥包裝系統(tǒng)進(jìn)行稱量包裝，同時(shí)該工藝熱效率高，能耗低以及節(jié)省能源，能夠有效的降低廢水處理成本，且在廢水處理過程中溫差相對(duì)較小，不易產(chǎn)生結(jié)垢和腐蝕，有效的保障了設(shè)備的使用壽命。在廢水蒸發(fā)濃縮處理工藝中，蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)能夠使廢水中80%左右的水得以蒸發(fā)，換熱效率相對(duì)較高，同時(shí)蒸發(fā)過程中能耗相對(duì)較低，蒸發(fā)器占地面積相對(duì)較小。

3.4固體廢棄物處置單元

固體廢棄物主要包括來自廢水預(yù)處理系統(tǒng)的污泥和結(jié)晶單元產(chǎn)生的結(jié)晶鹽。預(yù)處理系統(tǒng)的污泥處置可以拋棄到灰場或送至垃圾填埋場處置。采用充分軟化的深度預(yù)處理，結(jié)晶鹽為白色，品質(zhì)較好，可作為工業(yè)鹽銷售。

4、結(jié)論

經(jīng)濟(jì)的發(fā)展對(duì)于電能的需求量也會(huì)逐漸的增大，燃煤電廠在經(jīng)濟(jì)的發(fā)展過程中發(fā)揮著巨大的作用。但是燃煤電廠在運(yùn)行過程中產(chǎn)生大量脫硫廢水，若不妥善處理，會(huì)嚴(yán)重影響了我們的環(huán)境。本文介紹的采用高密度沉淀池+化學(xué)加藥軟化+管式微濾膜裝置+軟化器工藝已在某火電廠成功應(yīng)用，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)了脫硫廢水處理的零排放。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，為我國各項(xiàng)工程建設(shè)的發(fā)展帶來了極大的推動(dòng)作用。目前，各種脫硫廢水零排放工藝百花齊放，百家爭鳴，我們相信真正意義上的脫硫廢水零排放工藝越來越受到相關(guān)環(huán)保部門的重視。

參考文獻(xiàn)：

[1]龍國慶.燃煤電廠濕法脫硫廢水蒸發(fā)結(jié)晶處理工藝的選擇[J].中國給水排水，2013（04）：5-8.

[2]陳澤峰.電廠脫硫廢水處理[J]工業(yè)水處理，2006，26（3）：86-87.

[3]周祖飛.濕法煙氣脫硫廢水的處理[J]電力環(huán)境保護(hù)，2002，31（5）：37-39.

[4]袁彬.燃煤電廠脫硫廢水零排放處理工藝[J].山東工業(yè)技術(shù)，2014（17）：54-55.