脫硫廢水特點及三聯(lián)箱處理技術(shù)

翟瑸

摘 要 本文闡述了脫硫廢水特點及三聯(lián)箱處理技術(shù)，探討了硫廢水水質(zhì)水量特征及三聯(lián)箱處理技術(shù)。脫硫廢水零排放技術(shù)主要是蒸發(fā)結(jié)晶零排放處理技術(shù)、煙氣蒸發(fā)零排放處理技術(shù)。脫硫廢水處理技術(shù)方式不同，適用的使用情況也不同，因此電廠在選用時要結(jié)合工作實際來選擇技術(shù)方式，保證方案的經(jīng)濟性、可行性以及運行的穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞 脫硫廢水 零排放 蒸發(fā)結(jié)晶 煙道蒸發(fā)

中圖分類號：X77;TQ03 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0745（2021）06-0033-03

1 脫硫廢水特性及三聯(lián)箱處理技術(shù)

1.1 脫硫廢水水質(zhì)水量特征

在燃煤電廠煙氣脫硫過程中，脫硫漿液的ph值、密度和氯離子濃度等指標不規(guī)則排放，會導致脫硫廢水量的波動，脫硫廢水含有大量的煙氣成分，使水質(zhì)變復雜。脫硫廢水的典型水質(zhì)特征、成因及影響見表1。

從上面論述可以看出，脫硫廢水水量不穩(wěn)定，水質(zhì)成分比較復雜，對于煤炭發(fā)電廠來說，這是處理廢水時的一個難題。脫硫廢水處理技術(shù)的發(fā)展可概括為三大類：（1）三聯(lián)箱優(yōu)化處理技術(shù)，實現(xiàn)脫硫廢水的標準排放;（2）噴淋、水力沖灰技術(shù)，在煤場引入渣水系統(tǒng)，實現(xiàn)脫硫廢水的回用;（3）脫硫廢水零排放技術(shù)，通常指的是蒸發(fā)結(jié)晶和煙氣蒸發(fā)技術(shù)。

1.2 三聯(lián)箱處理技術(shù)

1.2.1 三聯(lián)箱處理技術(shù)原理

燃煤電廠在進行煙氣脫硫廢水排放時，要嚴格按照Dl/T997-2006標準來進行水質(zhì)指標的控制，設(shè)計制定排放工藝的時候，也要按照該標準進行。三聯(lián)體聯(lián)箱是目前最常用的污水處理工藝，包括中和池、沉淀池和絮凝池，它集中了中和、反應、絮凝和沉淀等功能，實現(xiàn)了污水中污染物的去除。在運行過程中，在中和池中加入堿，調(diào)節(jié)脫硫廢水的PH值在9以上，將中和池中的部分重金屬離子除去，剩下不溶性沉淀，成分主要是氫氧化物。然后將有機硫加到沉淀池中，與廢水中的二價汞離子反應形成不溶性Hgs，去除廢水中的汞，廢水中剩下的懸浮顆粒物則用混凝沉淀的方法除去[1]。

1.2.2 三聯(lián)箱技術(shù)發(fā)展方向

傳統(tǒng)的三聯(lián)箱集箱工藝有著一定的問題，集成加工設(shè)備目前受到廣泛關(guān)注。集成加工設(shè)備優(yōu)點有目共睹，處理設(shè)備全部模塊化、一體化，占地面積小，鋪設(shè)管道數(shù)量也少，大大節(jié)約空間。另一個發(fā)展方向是開發(fā)高效絮凝劑，通過復配和改性對多種化學品進行耦合優(yōu)化，可以降低化學品用量。用模塊化設(shè)備結(jié)合高效絮凝劑，可以有效地去除懸浮雜質(zhì)以及氟化物、重金屬等污染。某電廠使用集成化設(shè)備對脫硫廢水進行處理，分析其運行時產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)表明，該廢水各項污染物均達到或優(yōu)于市級2020年標準。分析比對集成高效絮凝技術(shù)與傳統(tǒng)處理技術(shù)的處理效果，可以看出集成處理設(shè)備優(yōu)點鮮明，它具有簡單的工藝步驟、較好的穩(wěn)定性及很高的處理效率，并且施工周期短、易于實現(xiàn)（三聯(lián)箱技術(shù)原理圖見圖1）。

2 脫硫廢水零排放技術(shù)

2.1 蒸發(fā)結(jié)晶零排放處理技術(shù)

還有一種脫硫廢水實現(xiàn)零排放的途徑是蒸發(fā)結(jié)晶處理技術(shù)。其工作機理是針對濃縮脫硫廢水，使用蒸汽或用其它熱源對其進行加熱，使廢水中的水蒸發(fā)，增加廢水中鹽的濃度，造成過飽和，最后沉淀形成結(jié)晶鹽，以此就能獲得零排放的效果。蒸發(fā)結(jié)晶技術(shù)一般分為機械蒸汽再壓縮、多效蒸發(fā)技術(shù)以及熱壓縮強制循環(huán)等。通常使用的脫硫廢水蒸發(fā)技術(shù)多指中水蒸發(fā)技術(shù)和超臨界流體蒸發(fā)技術(shù)。應用過程中，我們一般會將膜分離技術(shù)結(jié)合到蒸發(fā)結(jié)晶技術(shù)中，可以對水資源進行高效的回收，同時還可以得到結(jié)晶鹽，且純度很高。但是，該工藝在實際應用中亟待解決的問題有：首先，工藝流程要再進一步簡化，操作控制步驟也要進一步優(yōu)化，這樣才可以將建設(shè)成本以及運行成本降低;其次，使用鹽土、鹽漬土、工業(yè)廢液廢渣來制鹽是被我國《鹽業(yè)管理條例》規(guī)定明確禁止的。因此，針對脫硫廢水采用蒸發(fā)結(jié)晶技術(shù)而生成的鹽，沒有辦法銷售出去，所以會變成固體廢物。

2.2 煙氣蒸發(fā)零排放處理技術(shù)

煙氣蒸發(fā)零排放處理技術(shù)主要原理是把脫硫廢水霧化，然后噴入煙道中，廢水霧接觸到熱煙氣，在熱煙氣作用下被汽化，然后就達到了脫硫廢水零排放的目的。煙氣蒸發(fā)有兩種類型，分別是直接煙道蒸發(fā)和旁路煙道蒸發(fā)。

2.2.1 直接煙道蒸發(fā)處理技術(shù)

直接煙道蒸發(fā)處理技術(shù)主要是使脫硫廢水在壓縮空氣的作用下霧化，脫硫廢水以液滴狀態(tài)進入煙道，煙道處于空氣預熱器與除塵器之間。霧化廢水蒸發(fā)后變成的水蒸氣與煙氣一起進入脫硫塔，而鹽結(jié)晶則歸集進除塵系統(tǒng)。直接煙氣蒸發(fā)技術(shù)優(yōu)點很多，比如工藝流程簡單快速、設(shè)備價格低廉、不會占據(jù)過大的空間等。然而，這種方法有一些缺陷。在鍋爐負荷減小、空氣預熱器后煙氣溫度降低、廢水蒸發(fā)效率有限的新常態(tài)下，未蒸發(fā)的水滴粘附在煙道內(nèi)壁，容易造成煙道腐蝕。

2.2.2 旁路煙道蒸發(fā)處理技術(shù)

在煙氣直接蒸發(fā)技術(shù)的基礎(chǔ)上，優(yōu)化了高溫旁路煙氣蒸發(fā)技術(shù)，該技術(shù)的工作機理是把溫度很高的煙氣（空氣預熱器前部330℃的煙氣）導進旁路煙氣蒸發(fā)器，對脫硫廢水進行蒸發(fā)結(jié)晶。我們按照不同的霧化方式對其進行分類，將其分為旋轉(zhuǎn)霧化蒸發(fā)技術(shù)和雙液蒸發(fā)技術(shù)。

2.3 用煤場地的噴霧技術(shù)

該技術(shù)顧名思義就是將脫硫廢水噴導進煤場然后噴灑。工藝流程簡單，設(shè)備整體改造維護難度低。然而，在煤場噴灑水的過程中，有兩個重要的注意事項：第一，必須控制好噴灑的脫硫廢水量，確保增量煤堆的含水量不會過高，避免影響到煤的燃燒性能;第二，脫硫廢水pH值為酸性，廢水中含有大量的Cl-，因此有必要采取措施，避免對鍋爐設(shè)備造成腐蝕。毛成輝進行了脫硫廢水噴淋處理對鍋爐運行影響的研究，他發(fā)現(xiàn)，引入脫硫廢水會將煤灰熔點降低。在煤的燃燒過程中，氯會以氯化氫氣體的形式析出。當引入7.5t/h的脫硫廢水時，可析出體積分數(shù)高達50×10-6的氯化氫氣體。噴淋重復使用在煤田的實際應用中受到一定的限制。該技術(shù)吸收的脫硫廢水量有限，同時必須堅決避免脫硫廢水影響到燃煤和機組設(shè)備。

2.4 水力除灰、干灰加濕技術(shù)

脫硫廢水返灰主要包括引入灰沖洗系統(tǒng)和干灰加濕控制。引力除灰系統(tǒng)在補水時導入脫硫廢水，是目前一些電廠回用脫硫廢水的一個措施。粉煤灰中含有氧化鈣等物質(zhì)，可以與脫硫廢水中的酸性物質(zhì)進行反應，能將廢水的pH值提高，同時脫硫廢水中的重金屬離子轉(zhuǎn)化成氫氧化物沉淀。使用該方法時，不需要對脫硫廢水進行系統(tǒng)改造，即可在水力除灰系統(tǒng)中回用，具有投資少、節(jié)約成本、實施步驟簡單等好處。然而，由于脫硫廢水中含有高濃度的氯離子，進入除灰系統(tǒng)后，有可能腐蝕設(shè)備。干灰吸收脫硫廢水的量不大，而電廠粉煤灰已逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)楦奢斔头绞剑虼烁苫壹訚窦夹g(shù)在脫硫廢水處理中的應用受到限制[2]。

2.5 渣水系統(tǒng)處理技術(shù)

爐渣冷卻需要冷卻水，該技術(shù)是將脫硫廢水作為冷卻水的補充，從而達到回用廢水的目的，該技術(shù)節(jié)約成本且不需要復雜的設(shè)備，適應范圍廣。煤鍋爐經(jīng)過高溫燃燒后，會產(chǎn)生爐渣，爐渣中的堿性金屬氧化物含量很高。一方面可以中和弱酸性脫硫廢水，提高廢水的pH值至弱堿性;另外，爐渣可以將廢水中的懸浮物、部分重金屬和無機離子進行吸附從而達到去除的目的。同時，由于爐渣溫度很高，可以將一部分廢水蒸發(fā)，從而減少廢水的總量。綜上所述，在爐渣水系統(tǒng)中導入脫硫廢水作為冷卻補充水，可以成功解決脫硫廢水的排放，十分有效，于是逐漸引起了人們的關(guān)注。陳彪等對嘉興電廠煙氣脫硫廢水向爐渣水處理系統(tǒng)排放的情況進行了研究。通過研究結(jié)果可以看出，堿性渣水能將脫硫廢水中和，并能引起重金屬和氟化物的沉積。但是，脫硫廢水中含有SO42-和Cl-成分，這些有可能堵塞渣水系統(tǒng)管道或者腐蝕設(shè)備。因此，在渣水系統(tǒng)中導入脫硫廢水時，有必要控制廢水中氯離子濃度、懸浮物含量和pH值，另外，在選擇系統(tǒng)管道和設(shè)備的材料時要盡量選用防腐材料，平時也要注意做好防腐工作[3]。

3 幾種零排放技術(shù)的經(jīng)濟效益比較

研究建立了脫硫廢水零排放項目，從建設(shè)成本和運行成本兩方面，對不同的工藝路線進行了對比分析。已經(jīng)被人們認可的技術(shù)有煙道蒸發(fā)和蒸汽結(jié)晶技術(shù)，將脫硫廢水進行“預處理+濃縮+旁路煙道蒸發(fā)（蒸發(fā)結(jié)晶）”技術(shù)處理，已成為我國電廠脫硫廢水零排放技術(shù)的主流，是否有濃縮系統(tǒng)取決于水量。旁路煙道蒸發(fā)和蒸發(fā)結(jié)晶技術(shù)噸水的建設(shè)投資成本較高，噸水的投資成本接近或超過200萬元。而另一方面，工藝路線不同，其運行成本的差異也很大。蒸發(fā)結(jié)晶技術(shù)的運行成本要比煙氣蒸發(fā)處理技術(shù)高很多，主要是因為兩種熱源不同。前者采用蒸汽蒸發(fā)，處理成本高。后者依靠的是電廠本身的煙氣對廢水進行蒸發(fā)，所以極大地降低了成本。綜上所述，建設(shè)成本和運營成本仍然是脫硫廢水零排放處理項目面臨的最主要問題。今后脫硫廢水的零排放處理，除了要發(fā)展提高新技術(shù)，還要考慮建設(shè)和運營成本，避免因為成本過高降低其可行性。

4 結(jié)論

不同類型的脫硫廢水處理技術(shù)，適合于不同的工作環(huán)境，因此有必要根據(jù)電廠的實際情況確定經(jīng)濟可行、穩(wěn)定的處理技術(shù)。目前，三聯(lián)箱集成化處理技術(shù)對脫硫廢水的排放能達到標準要求，且十分有效。脫硫廢水實現(xiàn)零排放的主要技術(shù)是旁路煙道蒸發(fā)和蒸發(fā)結(jié)晶技術(shù)，其中前者適用性更為廣泛。為保證裝置安全穩(wěn)定運行，應注意控制煙氣抽出量、煙氣溫度和系統(tǒng)中氯離子的平衡。

參考文獻：

[1] 宋連禎.淺析循環(huán)流化床干法脫硫脫硝除塵一體化工藝實現(xiàn)煙氣“超凈+排放”的技術(shù)路線[J].機電信息，2015 （27）：110-112.

[2] 詹威全.高硫燃料煙氣干式超凈工藝技術(shù)應用[J].中國環(huán)保產(chǎn)業(yè)，2016（11）：51.

[3] 呂雪飛，甘樹坤，呂穎.燃煤電廠鍋爐煙氣濕法脫硫技術(shù)的現(xiàn)狀與展望[J].吉林化工學院學報，2019，36（05）：19-22.