脫硫廢水零排放新型處理工藝介紹

（國家能源集團浙江北侖第一發(fā)電有限公司，浙江寧波 315800）

盡管近十多年來火力發(fā)電的占比逐年下降，但是火電仍然是我國最重要的電力來源，其發(fā)電量及裝機總量也在逐年上升?；痣姍C組在發(fā)電過程中不可避免會產生大量的污染物如SO2、SO3、NOx和飛灰等，這將對環(huán)境造成十分嚴重的污染。近幾年來，我國加強了對污染物排放的管控，出臺了許多有關污染物排放的政策，其中就對電廠煙氣中硫化物的排放制定了標準，大部分電廠通過改造加裝脫硫裝置實現(xiàn)了煙氣污染物排放的控制。在火力發(fā)電廠中，應用最為廣泛的脫硫技術為濕法脫硫技術，石灰石用來作為脫硫劑，當Ca/S 質量比為1 時，其反應脫硫效率可以達到90%[1]。濕法脫硫原理簡單、速度較快、效率較高且成本較低，在電廠脫硫上應用十分廣泛[2]。

在石灰石-石膏脫硫過程中制備好的石灰漿會在脫硫塔中進行霧化并噴淋，進而石灰漿會與煙氣中的SO2和SO3反應生成CaSO4。然而，在脫硫過程中脫硫塔內的有害物質會不斷聚集，濃度不斷增加，為了降低聚集的濃度，減少對設備的腐蝕和堵塞，同時將煙氣中聚集的飛灰排出，脫硫設備定期會排出一定量的脫硫廢水，這些廢水有害物質含量極高，其中又有許多飛灰，故處理難度較大[3,4]。

1 脫硫廢水的特征及零排放的特征與難點

隨著脫硫吸收液的循環(huán)濃縮，脫硫廢水主要存在以下特征：

（1）懸浮物含量高。脫硫廢水由于聚集許多飛灰，故廢水中存在較多懸浮物，另外在不同的電廠負荷和煤種的情況下，其懸浮物含量會有較大變化[5]。

（2）無機鹽含量高。脫硫廢水中的主要鹽離子為Ca2+、Mg2+、Na+、F-、Cl-、SO42-和SO32-等，且其中離子含量較高。

（3）水質易結垢。脫硫廢水中的鈣離子、硫酸根離子、鎂離子含量較高，并且硫酸鈣常處于過飽和狀態(tài)，在濃縮加熱時十分容易結垢［6］。

（4）多種重金屬含量超標。

（5）廢水的含量隨負荷變動較大。

受到燃煤電廠負荷的影響，吸收液用水的水質差異、脫硫系統(tǒng)管理難以控制等限制，脫硫廢水的水量和水質波動明顯，對脫硫廢水處理工藝的適應性提出了很大的挑戰(zhàn)。

脫硫廢水在濃縮及凈化過程中存在許多難點：

（1）傳統(tǒng)的脫硫廢水處理方法對懸浮物處理的效率不夠高，分離時間較長。

（2）由于脫硫廢水的有害腐蝕性物質較多，會對管道和處理設備造成嚴重的腐蝕。

（3）脫硫廢水處理得到的化學污泥的有害物質較多，有很強的污染性。

（4）負荷或煤種的變化會對處理過程造成沖擊。

這些困難給火電廠脫硫帶來了十分巨大的挑戰(zhàn)，傳統(tǒng)的脫硫廢水處理工藝已經不能滿足現(xiàn)在的需求。傳統(tǒng)的脫硫廢水處理方法是直接利用鍋爐余熱來蒸發(fā)脫硫廢水達到濃縮的目的，但是該方法效率較低、體積較大、腐蝕和結構嚴重。廢水零排放技術是近年來處理電廠脫硫廢水的有效方法，在全國乃至世界范圍內都有著十分廣泛的應用。本文針對脫硫廢水水量相對較少，但污染較高、處理難度較大的特點，提出了一種適用與電廠脫硫廢水零排放并合理利用廢水中金屬離子的新型技術。

2 新型脫硫廢水零排放處理工藝應用要點

2.1 預沉淀處理系統(tǒng)

首先對脫硫廢水的Ca2+、Mg2+、SO42-、F-和CODCr等粒子的濃度進行檢測。電廠脫硫廢水中懸浮物濃度較高，能達到10000 mg/L 以上，在廢水進入膜處理系統(tǒng)前需進行充分的預沉淀處理，去除水中的懸浮物。采用2 個～6 個大容量的錐底水箱作為預沉淀系統(tǒng)。通過預沉淀處理，降低脫硫廢水中的懸浮物濃度。

2.2 化學加藥軟化系統(tǒng)

經過預沉淀系統(tǒng)處理后的脫硫廢水與脫硫廢水原水水質進行比較后發(fā)現(xiàn)，Ca2+、Mg2+、SO42-、F-、CODCr等雜質的含量均有所降低，但是并未達到SCNF 系統(tǒng)的進水水質要求，因此需要對預沉淀處理出水進行軟化處理。通過NaOH 和Na2CO3投加、攪拌反應，使其形成Mg(OH)2和CaCO3沉淀。其中投加NaOH 時，調節(jié)pH 值至9.5～11.5，反應1 h；投加Na2CO3時，反應時間1 h，起到進一步去除廢水中Mg2+和Ca2+的目的。

2.3 管式膜（TMF）系統(tǒng)

管式微濾膜（TMF）是一種基于錯流過濾機理的微孔膜，進料為含大量懸浮固體的混合液，用循環(huán)泵送往膜管，在內部高速流動，產水透過膜層和支撐層到達膜管與膜殼內的空間，然后從產水管引出送往后續(xù)設備，濃縮液回流到前端的濃縮槽內。由于產水不斷送出，懸浮固體逐漸在槽內濃縮，為維持一定的固含量范圍（固含量3%～5%為最佳范圍），需要間歇或連續(xù)的排出一定量的濃縮液，濃縮液成分主要以碳酸鈣為主和部分氫氧化鎂、硫酸鈣，這部分濃縮液可以送至脫硫島作為脫硫劑循環(huán)利用。為了降低廢水中的懸浮物濃度，特設計管式膜處理系統(tǒng)對廢水中的懸浮物進行攔截，滿足納濾（SCNF）進水要求。

2.4 納濾（SCNF）系統(tǒng)

借助納濾膜對離子選擇性透過功能，以壓力差為推動力，一價鹽及小分子物質不斷地透過膜，經過產水流道流入中心管，然后由產水管輸送至納濾產水箱。進水中的二價離子、有機物、細菌、病毒等被截留在膜的進水側，由濃水管排出。經過TMF 系統(tǒng)凈化處理后出水中主要含有NaCl 和Na2SO4，采用納濾（SCNF）工藝對TMF 系統(tǒng)出水進行分鹽處理，促使納濾（SCNF）出水中的Na2SO4含量降低，NaCl 純度提高，降低反滲透SCRO 工段滲透壓和運行壓力。同時因為SCRO 濃縮液中NaCl 純度提高，可進一步提高電解效率。

2.5 電解制氯系統(tǒng)

通過采用預沉+化學加藥軟化+TMF+SCNF+SCRO 工藝對電廠脫硫廢水進行預處理、分鹽和濃縮處理后，除了獲得潔凈的回用水外，產生的濃鹽水與海水水質接近。為了克服傳統(tǒng)“零排放”蒸發(fā)結晶工藝產生的高能耗以及工業(yè)鹽產品對外銷售難等問題，通過電解濃鹽水制取次氯酸鈉溶液，以實現(xiàn)廢水資源化綜合利用的目的。

3 結論

本文針對脫硫廢水水量相對較少，但污染較高、處理難度較大的特點，提出了脫硫廢水零排放處理工藝流程，結合預沉淀系統(tǒng)、化學軟化系統(tǒng)、管式膜（TMF）系統(tǒng)、納濾（SCNF）系統(tǒng)、反滲透（SCRO）系統(tǒng)和電解制氯系統(tǒng)，獲得了結晶的回用水，克服了傳統(tǒng)“零排放”蒸發(fā)結晶工藝產生的高能耗，并通過電解濃鹽水制得次氯酸鈉溶液，實現(xiàn)了廢水資源化利用的目的，為工業(yè)脫硫廢水零排放處理提供了新思路。