濕法脫硫除塵技術(shù)優(yōu)化與工業(yè)堿性廢水循環(huán)利用

摘" " " 要：為解決濕法脫硫工藝廢水處理難題，提高燃煤鍋爐除塵脫硫廢水循環(huán)利用率，以濕法除塵工藝特點(diǎn)與廢水水質(zhì)為切入點(diǎn)，結(jié)合工業(yè)堿性廢水治理工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，通過對現(xiàn)有濕法脫硫工藝廢水治理技術(shù)的深入分析，發(fā)現(xiàn)通過中和處理、沉降、絮凝、濃縮澄清等工藝手段，可以實(shí)現(xiàn)濕法脫硫工藝廢水的無害化處理，可顯著提升濕法脫硫工藝的經(jīng)濟(jì)效益，減少環(huán)境污染。

關(guān)" 鍵" 詞：燃煤鍋爐；濕法脫硫除塵；脫硫廢水；循環(huán)利用

中圖分類號：X703" " " " 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A" " " 文章編號： 1004-0935（2023）05-0685-04

濕法脫硫工藝已廣泛用于燃煤鍋爐煙氣除塵脫硫過程，濕法脫硫產(chǎn)生的工藝廢水可以循環(huán)利用，且循環(huán)過程中不易產(chǎn)生磨損、腐蝕、結(jié)垢等各項(xiàng)問題，因此濕法脫硫在燃煤煙氣處理中得到了廣泛應(yīng)用。由于我國水資源分布不均勻，在一些缺水嚴(yán)重地區(qū)，濕法脫硫應(yīng)用過程中會出現(xiàn)用水緊張現(xiàn)象。因此，濕法脫硫的工藝廢水處理和循環(huán)利用問題是濕法脫硫工藝的重點(diǎn)研究課題。

1" 燃煤鍋爐濕法脫硫、除塵廢水特點(diǎn)

及工藝

煤炭的高溫燃燒，會把原煤中含有的硫、氮、氰等元素轉(zhuǎn)化為SO2、NOX等有害氣體，最終燃燒所產(chǎn)生的有害氣體和粉塵將會隨煙氣排入大氣中，造成嚴(yán)重污染。濕法脫硫工藝使煙氣通過噴淋系統(tǒng)讓煙氣與除塵水充分接觸，將各種物質(zhì)溶于水中。煙氣中SO2溶于水后會生成HSO4-離子，當(dāng)HSO4-離子含量不斷增加，會使水的酸性加強(qiáng)， pH值迅速降低。另一方面，煙氣中未燃盡顆粒和已燃盡煙塵將通過不同途徑大量融入除塵水中，這將會導(dǎo)致除塵廢水中懸浮物增多 [1]。除塵廢水經(jīng)反復(fù)沉淀后可循環(huán)利用，但多次循環(huán)后廢水中微小懸浮物將不斷積累，同時(shí)HSO4-大量融入，水質(zhì)迅速惡化。循環(huán)過程最終會導(dǎo)致除塵系統(tǒng)堵塞、設(shè)備腐蝕，嚴(yán)重影響系統(tǒng)長期穩(wěn)定運(yùn)行。

濕法脫硫除塵廢水水質(zhì)的情況如表1所示。鍋爐運(yùn)行過程中，想要保障鍋爐除塵系統(tǒng)和循環(huán)系統(tǒng)的長期高效運(yùn)行，必須處理好工藝廢水，使廢水水質(zhì)能達(dá)到穩(wěn)定運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)。從工程實(shí)際運(yùn)行總結(jié)，處理后水的pH值應(yīng)當(dāng)處于6～8之間[2]。

2" 鍋爐濕法除塵廢水治理技術(shù)

2.1" 中和處理

以常見的中小型燃煤鍋爐為例，其濕法除塵廢水循環(huán)系統(tǒng)的沉淀池容積小，致使廢水處理過程中沉降不完全。同時(shí)由于循環(huán)周期相對較短，被除塵水吸收的SO2所產(chǎn)生的HSO4-離子無法及時(shí)與煙塵中的堿性物質(zhì)中和，導(dǎo)致廢水pH值偏低，懸浮物大量增加，最終使循環(huán)系統(tǒng)發(fā)生堵塞和嚴(yán)重腐蝕[3]。在實(shí)際運(yùn)行過程中，通過有效的中和技術(shù)降低水中的HSO4-離子的濃度，可以保持循環(huán)系統(tǒng)長期穩(wěn)定運(yùn)行。同時(shí)在具體處理過程中，還應(yīng)當(dāng)通過凈化工藝，降低水中懸浮物的濃度[4]。

中和處理發(fā)生的主要化學(xué)反應(yīng)如下：

SO42-+Ca2+=CaSO4。" " " " " （1）

由于石灰具有價(jià)格低、來源廣等優(yōu)點(diǎn)，中小型濕法除塵廢水常用投放石灰來治理。除處理成本低外，采用該方法另一項(xiàng)重要原因就是適用范圍廣，該方法對不同類型的酸性廢水均具有較強(qiáng)的處理能力[5]。但該法在應(yīng)用過程中也存在石灰溶解難等缺點(diǎn)。石灰在水中分散性較差，在發(fā)生中和反應(yīng)過程中，往往會被已生產(chǎn)的CaSO4覆蓋，致使無法繼續(xù)進(jìn)行反應(yīng)，從而降低反應(yīng)效率[6]。此外，存在于煙氣中的CO2也會影響SO42-中和反應(yīng)，這些均導(dǎo)致石灰對酸性除塵廢水的中和效率偏低。中和反應(yīng)產(chǎn)生的大量泥渣，存在清理困難、環(huán)境污染等諸多隱患，是影響投放石灰工藝運(yùn)行效果的主要因素。

工業(yè)堿中和性能優(yōu)于石灰，但其價(jià)格要比生石灰高，這是限制工業(yè)堿應(yīng)用的主要原因[7]。我國工業(yè)生產(chǎn)每年均產(chǎn)生大量堿性廢水，如造紙廢水中會含有一定量的NaOH。利用堿性廢水中和酸性除塵廢水，不僅來源廣泛，而且廢水中的堿性物質(zhì)具有高度分散性，其反應(yīng)過程具有較高的除塵效率高、成本低等特點(diǎn)，并且能避免生石灰法的大量缺陷[8]。此外，各地在采用堿性工業(yè)廢水稀釋后，作為除塵用水，將其直接通入到鍋爐除塵系統(tǒng)，能夠取得良好的煙氣脫硫和除塵效率，并且通過處理后，排放的廢水的pH值能處于6～7之間，達(dá)到了以廢治廢的效果[9]。

脫硫除塵后的廢水因?yàn)楹性瓑A性污染物，因此在排放和循環(huán)利用前需做好相應(yīng)的凈化處理，具體處理多以爐渣過濾為主，也有些地區(qū)利用生化方式進(jìn)行凈化處理，或者應(yīng)用混凝氣浮處理，此類處理雖會導(dǎo)致除塵的費(fèi)用有所提高，但脫硫除塵后廢水可以循環(huán)利用。以堿性工業(yè)廢水聯(lián)合脫硫除塵工藝已取得了不錯(cuò)的經(jīng)濟(jì)效益，表2為我國部分中小型鍋爐采用堿性工業(yè)廢水處理工藝取得的效果。

通過分析燃燒過程中生產(chǎn)的濾渣發(fā)現(xiàn)，爐渣中含有氧化鐵、氧化硅、氧化鈣等可溶性堿物質(zhì)。爐渣與除塵廢水的長時(shí)間接觸，會導(dǎo)致可溶性堿性物質(zhì)逐漸滲入廢水，中和廢水中的酸性物質(zhì)，可使溶液的pH值由3～4逐漸上升到6～7。通過爐渣中和濕法除塵廢水，可直接將酸性除塵廢水經(jīng)熾熱的爐渣接觸過濾[10]。滲入爐渣內(nèi)的廢水將在極短的時(shí)間內(nèi)汽化，引起爐渣爆裂，這將會使?fàn)t渣顆粒變得更加細(xì)小，從而使?fàn)t渣內(nèi)的堿性物質(zhì)溶出，達(dá)到降低廢水中HSO-4離子濃度的最終目的。

2.2" 沉降

沉降過程是通過在廢水中加入適量的石灰乳，從而調(diào)節(jié)混合液的pH值，使混合液中的多數(shù)重金屬離子發(fā)生沉淀反應(yīng)，轉(zhuǎn)變?yōu)殡y溶的氧化物。石灰漿液中鈣離子可以與氟離子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，最終生成的氟化鈣也是一種難溶于水中的沉淀物[11]。如果石灰乳處理后的廢水中重金屬離子仍然超標(biāo)，可適當(dāng)添加有機(jī)硫化物，將重金屬離子轉(zhuǎn)變?yōu)椴蝗苡谒牧蚧铩?/p>

2.3" 絮凝

流入到絮凝箱中的廢水雖已經(jīng)過沉降處理，但其中仍含有大量懸浮物和細(xì)小的膠狀體，需要通過添加混凝劑的方式，使懸浮物聚合成更大的懸浮" 物[12]，通過絮凝方法將凝聚膠體和懸浮顆粒從廢液中分離，從而有效降低懸浮物量。

2.4" 濃縮澄清

廢水在通過一級反應(yīng)器后，流入一級澄清器中，在該過程中，通過絮凝劑作用得到的絮凝物受重力作用影響會發(fā)生沉淀，最終將會聚集在澄清器的底部，逐漸濃縮，最終將會形成泥渣，此時(shí)利用刮泥裝置，將泥渣從澄清器刮出。通過一級污泥輸送泵將污泥送入緩沖罐中。澄清器中清水逐漸上升，最終到達(dá)澄清器頂部。

3" 深度處理脫硫廢水

廢水是燃煤鍋爐運(yùn)行產(chǎn)生的一種主要廢棄物，在燃煤過濾運(yùn)行過程中，如果不通過合理的方式處理好廢水，不僅會導(dǎo)致能源浪費(fèi)，污染環(huán)境，而且會可能會對設(shè)備造成破壞，因此要做好深度脫硫處理。具體處理方式如下：脫硫廢水預(yù)處理裝置清水箱的廢水要經(jīng)過預(yù)熱器，經(jīng)過加熱后流進(jìn)蒸發(fā)系統(tǒng)。廢水進(jìn)入熱交換器中，加熱到沸點(diǎn)，然后將廢水送入到除氣器中加熱，再送入到鹽水濃縮器中。在鹽水槽中，廢水和鹽水混合，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，鹽水通過鹽水池后，進(jìn)入到配箱中。整個(gè)系統(tǒng)要循環(huán)進(jìn)行，鹽水下落期間形成液膜，此時(shí)會有一部分的水被蒸發(fā)掉，蒸汽通過消霧氣后進(jìn)入壓縮機(jī)內(nèi)，此時(shí)蒸汽壓力和溫度會有所上升，蒸汽被壓縮后，溫度降低，凝聚成清水，最終獲取成品水。此時(shí)，利用泵將成品水送回到熱切換器中，將熱量傳遞給新進(jìn)入的" 廢水。

此外，在對脫硫廢水進(jìn)行處理過程中，也可以采用改良混凝-沉淀法，該方法的工藝流程如圖1所示。固體粉末藥劑因?yàn)榫哂姓{(diào)整pH、絮凝絡(luò)合及反應(yīng)緩沖等功能的成分組成，并且其在具體應(yīng)用過程中具有安全、穩(wěn)定、易運(yùn)輸與存儲等特點(diǎn)。同時(shí)，該工藝流程在具體應(yīng)用過程中具有設(shè)備少、無需藥劑配置、控制系統(tǒng)簡單等多項(xiàng)特點(diǎn)，減少了財(cái)力和人力消耗，因此具有不錯(cuò)的應(yīng)用前景。

4" 除塵廢水循環(huán)利用治理工程特點(diǎn)

4.1" 除塵廢水循環(huán)與煙氣脫硫相結(jié)合

燃煤過濾煙氣脫硫因?yàn)槊摿蚬に嚢嘿F的基建投資和運(yùn)行費(fèi)用，以及場地和技術(shù)等各項(xiàng)因素的限制，對我國的生態(tài)環(huán)境造成了較為嚴(yán)重的危害。單純的治理鍋爐除塵廢水要盡量降低水資源的使用量，但是從實(shí)際情況來看，最終取得的經(jīng)濟(jì)效益十分有限，如果在問題處理過程中，可以將除塵廢水循環(huán)處理與過濾煙氣脫硫工程兩者相結(jié)合應(yīng)用，對鍋爐濕法除塵系統(tǒng)進(jìn)行合理應(yīng)用，一方面可以達(dá)到除塵的目的，另一方面為部門脫硫作業(yè)的開展提供有利條件，通過對各種低價(jià)高效的脫硫劑進(jìn)行合理應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)煙氣脫硫除塵，并且要對脫硫除塵后的廢水進(jìn)行凈化，然后對水進(jìn)行循環(huán)應(yīng)用。該方式的應(yīng)用，最終可以獲取不錯(cuò)的經(jīng)濟(jì)效益。

4.2" 合理利用工業(yè)廢物

中小型鍋爐煙氣脫硫與濕法除塵廢水循環(huán)水質(zhì)凈化過程中，可以對各種廢物進(jìn)行合理應(yīng)用，例如上文提到堿性工業(yè)廢水，以及燃煤鍋爐在運(yùn)行過程中產(chǎn)生的爐渣、堿性污水、粉煤灰等，完成對煙氣和循環(huán)水質(zhì)的科學(xué)處理，這樣不僅能夠擴(kuò)大處理試劑的來源，而且可以實(shí)現(xiàn)廢物資源化，降低煙氣和循環(huán)廢水處理基礎(chǔ)建設(shè)方面的投資，同時(shí)也可以減少處理過程中的能源消耗量，這也符合我國節(jié)約性社會發(fā)展要求。

4.3" 合理結(jié)合小型組合工藝

中小型鍋爐濕法除塵廢水循環(huán)治理不能一刀切，要依據(jù)實(shí)際情況采取不同的方式，將化學(xué)和物理處理工藝合理結(jié)合在一起，通過該方式可以獲取更好的治理效果。例如，有的企業(yè)采取堿性廢水脫硫除塵-廢水絮凝氣浮-回用，有的企業(yè)則采取將堿性廢水與鍋爐煙氣聯(lián)合處理方式治理廢水和煙氣。在具體處理過程中，合理地將不同的小型組合工藝結(jié)合在一起，可以提高過濾煙氣和廢水治理過程中的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。

5" 結(jié)束語

燃煤鍋爐在具體運(yùn)行過程中長期受廢水排放問題的影響，在廢水處理過程中應(yīng)當(dāng)與節(jié)約用水相結(jié)合，以節(jié)約用水為首要目標(biāo)，完成對各種廢水的合理處理。通過廢水脫硫處理工藝，能夠使燃煤鍋爐廢水排放指標(biāo)達(dá)到國家的要求標(biāo)準(zhǔn)，并且可以降低能源消耗。企業(yè)在廢水處理過程中，應(yīng)當(dāng)結(jié)合燃煤鍋爐和工廠的具體情況，制作一套適合自身的廢水處理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對廢水的科學(xué)處理。

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Abstract：" In order to solve the problem of wastewater treatment of wet desulfurization process and improve the recycling rate of dust removal and desulfurization wastewater of coal-fired boilers， taking the characteristics of wet dust removal process and the nature of wastewater as the entry point， combined with the practical experience of industrial alkaline wastewater treatment engineering， through the in-depth analysis of the existing wet desulfurization process wastewater treatment technology， it was found that the harmless treatment of wet desulfurization process wastewater could be realized by means of neutralization treatment， sedimentation， flocculation， concentration and clarification， which can significantly improve the economic benefits of wet desulfurization process and reduce environmental pollution.

Key words： Coal-fired boiler; Wet desulfurization and dust removal; Desulfurization wastewater; Cyclic utilization