燃煤電廠脫硫廢水零排放處理技術(shù)研究進(jìn)展

陳興

摘要：燃煤電廠脫硫廢水具有含鹽量高、成分復(fù)雜等特點(diǎn)，處理難度極大，直接排放會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染。對(duì)國內(nèi)幾種具有應(yīng)用前景的脫硫廢水零排放技術(shù)進(jìn)行介紹，分析了不同技術(shù)的原理及優(yōu)缺點(diǎn)。展望了燃煤電廠脫硫廢水處理技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，指出利用旁路煙道及旁路噴霧干燥零排放處理技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，在此基礎(chǔ)上探索高效清潔、低成本的零排放處理技術(shù)將成為脫硫廢水排放領(lǐng)域的研究重點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：燃煤電廠脫硫;廢水;零排放;處理技術(shù)

1、達(dá)標(biāo)排放

脫硫廢水達(dá)標(biāo)排放一般采用常規(guī)的化學(xué)沉淀技術(shù)，即“三聯(lián)箱”技術(shù)。脫硫廢水經(jīng)廢水箱緩沖后首先進(jìn)入中和箱，向其中投加熟石灰或燒堿，將pH調(diào)整至9左右，大部分重金屬離子形成難溶的氫氧化物沉淀，從溶液中分離;中和箱的上清液進(jìn)入沉淀箱，向其中投加有機(jī)硫TMT-15或Na2S等，將Pb2+和Hg2+等未在中和箱去除的金屬離子沉淀分離;沉淀箱的上清液進(jìn)入絮凝箱，向其中投加絮凝劑和助凝劑等，廢水中的懸浮顆粒和膠體物質(zhì)凝聚為大顆粒沉淀沉降分離;最后，廢水經(jīng)澄清箱調(diào)節(jié)pH到中性后排出。

化學(xué)沉淀工藝對(duì)脫硫廢水中的大部分重金屬和懸浮雜質(zhì)均有很好的去除效果，但由于其對(duì)工藝控制的要求較高，電廠在實(shí)際應(yīng)用中往往達(dá)不到相對(duì)精準(zhǔn)的控制要求，導(dǎo)致個(gè)別指標(biāo)難以達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。鑒于此，電廠應(yīng)加強(qiáng)工藝控制，針對(duì)性地分析指標(biāo)超標(biāo)原因，尤其對(duì)系統(tǒng)加藥方式和用量等進(jìn)行必要的調(diào)整優(yōu)化。此外，化學(xué)沉淀法對(duì)于廢水中高濃度的氯離子（高達(dá)1萬～2萬mg/L）無任何去除作用，其出水的可溶性鹽含量仍然很高，限制了其回收利用與排放。

2、脫硫廢水處理技術(shù)

2.1混凝沉淀法

混凝沉淀法（俗稱三聯(lián)箱工藝）是傳統(tǒng)的物理化學(xué)法，主要由中和、沉淀、絮凝、澄清4部分構(gòu)成。

具體工藝過程：（1）中和。通過在中和箱中加入石灰乳或其他堿性化學(xué)試劑，使pH值升高到9.0～9.5之間，鋅、鎳、鉻等重金屬離子可以生成難溶氫氧化物。同時(shí)，石灰乳漿液中的鈣離子與廢水中的氟離子生成難溶的氟化鈣。（2）沉淀。通過在沉淀箱中加入有機(jī)硫化物，可以使鉛離子、汞離子反應(yīng)生成難溶硫化物沉淀。（3）絮凝。通過在絮凝箱中加入絮凝劑，可以使膠體顆粒與懸浮物顆粒凝聚成較大顆粒，助凝劑的加入可以強(qiáng)化絮凝，促進(jìn)氫氧化物和硫化物的沉淀過程。（4）澄清。絮凝后的廢水進(jìn)入澄清池中澄清。澄清池上部分是凈水，通過pH調(diào)節(jié)達(dá)標(biāo)后可直接外排;沉積在澄清池底部的是污泥，大部分污泥經(jīng)過壓濾后形成泥餅，被外運(yùn)集中處理，小部分污泥作為接觸污泥繼續(xù)返回中和箱。

2.2廢水回用法

廢水回用法可用于煤場(chǎng)噴灑或水力沖灰及除渣系統(tǒng)

2.2.1用于煤場(chǎng)噴灑或水力沖灰

將脫硫廢水噴灑進(jìn)煤堆，煤含水率增量小，不影響煤的燃燒性能，但所含鹽分因水分蒸發(fā)而結(jié)晶，會(huì)導(dǎo)致鍋爐設(shè)備的腐蝕。此外，水力除灰系統(tǒng)也可摻和少量廢水。由于脫硫廢水的含量<灰水量，其對(duì)灰水的成分影響小，故該法不適于采用氣力除灰的電廠。

為了減少揚(yáng)塵，濕化飛灰是一種將脫硫廢水噴灑到飛灰中的節(jié)水做法。隨著飛灰逐漸采用干態(tài)運(yùn)輸，該法也逐漸被淘汰。

2.2.2用于除渣系統(tǒng)

將脫硫廢水作為補(bǔ)給水引入除渣系統(tǒng)，高溫爐渣含有大量堿性氧化物，能夠與呈酸性的脫硫廢水進(jìn)行中和反應(yīng)，沉淀廢水中的重金屬離子。爐渣可吸附廢水中的懸浮物及金屬氫氧化物沉淀，脫硫廢水蒸發(fā)結(jié)晶過程所需的熱量也可以直接從爐渣廢熱中獲取一部分。但此法會(huì)引起系統(tǒng)堵塞，設(shè)備及管道腐蝕問題。

2.2.3廢水回用法的特點(diǎn)

以上2種廢物回收利用方式均高效節(jié)能，但目前絕大多數(shù)電廠干灰利用良好，缺乏煤場(chǎng)噴灑、水力沖灰的實(shí)施條件?；谏鲜鲈?，脫硫廢水的回用處理法只能消耗少量的脫硫廢水。

2.3預(yù)處理+蒸發(fā)結(jié)晶+固體廢物處理法

蒸發(fā)結(jié)晶法是利用蒸發(fā)器對(duì)脫硫廢水進(jìn)行濃縮，得到的濃縮水在結(jié)晶干燥后形成固體鹽，得到的產(chǎn)品水可直接進(jìn)行回用。蒸發(fā)結(jié)晶法對(duì)廢水水質(zhì)和燃煤品種的適應(yīng)性較廣，目前應(yīng)用也較多。

國內(nèi)的河源電廠和恒益電廠均采用蒸發(fā)結(jié)晶工藝處理脫硫廢水，不同的是河源電廠在蒸發(fā)器前設(shè)置了預(yù)處理系統(tǒng)，通過投加石灰、碳酸鈉2級(jí)軟化，再加上沉淀和澄清處理，使得最終得到的結(jié)晶鹽成分較純，可作為商品鹽出售。此外，增加預(yù)處理系統(tǒng)可顯著降低設(shè)備結(jié)垢的可能性，從而減少設(shè)備維護(hù)費(fèi)用。

預(yù)處理系統(tǒng)的設(shè)置為后續(xù)處理工藝正常進(jìn)行打下了良好的基礎(chǔ)，常用的預(yù)處理方法包括石灰軟化法、碳酸鈉軟化法和離子交換法。西安熱工院采用石灰-蘇打2級(jí)化學(xué)沉淀預(yù)處理工藝，使得鈣、鎂離子的含量滿足蒸發(fā)結(jié)晶進(jìn)水水質(zhì)要求。華能長興電廠采用軟化預(yù)處理+反滲透+正滲透+MVR立式降膜蒸發(fā)器+強(qiáng)制循環(huán)結(jié)晶的組合工藝，脫硫系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行數(shù)年，可實(shí)現(xiàn)零排放。

2.4煙道處理法

煙道處理法的原理是將脫硫廢水送至空氣預(yù)熱器與電除塵器之間的煙道內(nèi)，使用霧化噴嘴將脫硫廢水霧化，高溫?zé)煔猱a(chǎn)生的熱量能夠蒸發(fā)廢水液滴，蒸發(fā)后殘留的固體物質(zhì)隨飛灰一起被電除塵器收集。該法工藝簡(jiǎn)單、投資與占地較少，具有極高的節(jié)能和環(huán)保價(jià)值。但需要嚴(yán)格控制廢水在煙道內(nèi)的蒸發(fā)過程，確保其在進(jìn)入除塵器電極前完全蒸發(fā)，否則會(huì)腐蝕除塵器電極板，減少除塵器的使用壽命。實(shí)際運(yùn)行中，煙氣濕度增大可能會(huì)導(dǎo)致除塵器板結(jié)、煙氣排放溫度過低等問題。

按照蒸發(fā)位置的不同，煙道蒸發(fā)技術(shù)可分為低溫?zé)煹勒舭l(fā)技術(shù)和高溫?zé)煹琅月氛舭l(fā)技術(shù)。低溫?zé)煹勒舭l(fā)技術(shù)采用空氣預(yù)熱器后的低溫?zé)煔鉃閺U水蒸發(fā)熱源，不會(huì)影響到機(jī)組煤耗。但其運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)大，容易引起煙道結(jié)垢、腐蝕等問題。高溫?zé)煹琅月氛舭l(fā)技術(shù)利用高溫?zé)煔庥酂釋⑺终舭l(fā)，產(chǎn)生的結(jié)晶鹽和固體雜質(zhì)能夠返回至主煙道，最終被電除塵器捕捉。

2.5超濾/微濾+反滲透法

由于反滲透工藝對(duì)入口水的SDI指數(shù)要求<4～5，選擇超濾/微濾作為反滲透的預(yù)處理工藝，可提高進(jìn)水水質(zhì)，為后續(xù)處理提供保障。經(jīng)三聯(lián)箱處理后的脫硫廢水，由澄清池進(jìn)入超濾/微濾膜，可以截留剩余的懸浮物和金屬化合物。與傳統(tǒng)的蒸發(fā)結(jié)晶技術(shù)相比，反滲透膜脫鹽率達(dá)到90%以上，有的甚至高達(dá)98%。

3、結(jié)語

處理燃煤電廠脫硫廢水的主要難點(diǎn)包括廢水污染組分差別大、水量波動(dòng)大、硬度高易結(jié)垢及氯離子濃度高易腐蝕等。近年來，許多學(xué)者在零排放處理技術(shù)方面進(jìn)行了大量的研究，隨著組合工藝的開發(fā)與新技術(shù)路線的提出，脫硫廢水的近零排放或零排放可基本實(shí)現(xiàn)。

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（作者單位：神華國華孟津發(fā)電有限責(zé)任公司）