燃煤電廠脫硫廢水零排放技術(shù)探究

＊陸 軍

（江蘇科行環(huán)保股份有限公司 江蘇 224600）

現(xiàn)階段，在我國燃煤電廠運行期間，通常是應(yīng)用濕法脫硫技術(shù)對污染現(xiàn)象進行有效控制，該項施工工藝的效果良好，可以避免脫硫系統(tǒng)受到嚴重腐蝕，在確保脫硫系統(tǒng)良好運行的基礎(chǔ)上將廢水徹底排放出來，促使其良好運行?；谌济弘姀S水系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用，脫硫廢水位于全場處理的最終階段，包含的水量極小，不過水質(zhì)波動程度極大，含鹽量非常高，所以演變成了燃煤廠運行期間處理難度極高的一項廢水?；谖覈h(huán)境保護政策的日益完善，我國環(huán)境污染治理水平全面提升，實施燃煤電廠脫硫廢水零排放是必然形式，是燃煤電廠廢水系統(tǒng)未來的主要發(fā)展趨勢。

1.排放脫硫廢水的基本特征以及必然性

在我國新建的燃煤電廠中，水資源論證和環(huán)境影響評價批復(fù)內(nèi)一般都有具體的要求，電廠需要做到廢水集中處理，處理以后的廢水回收利用，嚴格依照廢水零排放要求展開設(shè)計，禁止在廠區(qū)內(nèi)設(shè)置廢水排放口。針對于我國環(huán)保新政策，為了和燃煤電廠環(huán)評要求相符合，就要求電廠加強深度節(jié)水以及廢水零排放技術(shù)的落實程度，電廠除脫硫廢水外的其他廢水經(jīng)過處理以后可以達到一水多用和梯級利用的目的，集中處理以后進入脫硫系統(tǒng)回用，不過高鹽和高腐蝕以及高結(jié)垢的脫硫廢水無法有效回收利用?；诖耍纬傻拿摿驈U水屬于全廠廢水零排放的關(guān)鍵所在。其中，排放脫硫廢水的基本特征如下所示。

(1)基本特征

當前，加大對燃煤電廠廢水零排放力度有著極高的作用，產(chǎn)生的生態(tài)和社會價值都是非常高的。對于零排放來講，并不是說不將水排放出去，而是采取合理方式處理難以降解的有害物質(zhì)，減少水體污染物，防止污水水體對自然水體產(chǎn)生不良污染，維護居民用戶安全。我國相關(guān)區(qū)域存在著嚴峻的水源缺失現(xiàn)象，水資源利用率降低，排污費用以及污水整體數(shù)量隨之增加，而電廠實施脫硫廢水零排放作業(yè)有利于加快燃煤電廠零污染進程。在燃煤電廠內(nèi)，一般是采取石灰石石膏濕法，排放廢水的成分與脫硫塔內(nèi)部濃度以及石灰石質(zhì)量等多方面有著密切的聯(lián)系性，當脫硫裝置處于運行期間，應(yīng)嚴格控制脫硫系統(tǒng)中各個環(huán)節(jié)濃度標準，和標準要求相一致以后才可以達到零排放廢水的目的。

(2)必然性

在早期階段中，我國對于燃煤電廠脫硫廢水處理的限制非常少，采取的傳統(tǒng)處理工藝較為單一，主要包含了煤場噴灑、灰場噴灑以及水力沖灰等。煤場噴灑以及灰場噴灑是從確保安全和抑塵的目的入手，把脫硫廢水噴灑到煤場以及灰場內(nèi)，不過在具體應(yīng)用階段中還存在著廢水用量特別小的現(xiàn)象。因為工藝沒有對污染物本身進行任何的處理，在轉(zhuǎn)移過程中直接污染了周圍環(huán)境狀況，水力沖灰是把脫硫廢水混合到水力除灰系統(tǒng)內(nèi)，可以同時對灰色起到良好的輸送以及中和效果，不過該項工藝不可以用在氣力清灰等類型的機組，對廢水用量少之又少，難以消納幾十噸的新生廢水，而且脫硫廢水中氯離子本身含量特別高，嚴重腐蝕了相關(guān)的金屬管道、設(shè)備。煙氣和廢水屬于脫硫裝置的一項基本對象，這主要是因為脫硫廢水雜質(zhì)形成因素包含了煙氣，同時還涉及到了工業(yè)用水等多方面。通過相關(guān)分析來看，引起環(huán)境污染的具體原因為煙氣現(xiàn)象，由于煙氣內(nèi)包含了非常多煤礦燃燒形成的有害化合物，這些化合物隨著氣化的氣體滲透到了脫硫系統(tǒng)內(nèi)，處于吸收劑內(nèi)被有效吸收，隨之排放。有關(guān)的有害物質(zhì)被殘留在了吸收劑中，吸收劑雜質(zhì)表現(xiàn)為重金屬和氟化物等對生態(tài)環(huán)境存在巨大危害的雜質(zhì)，此種類型的雜質(zhì)和普通類型的廢物雜質(zhì)處理不相同，必須派遣專業(yè)性機構(gòu)單獨處置。

(3)廢水來源

煙氣經(jīng)過引風(fēng)機引出電除塵設(shè)備以后逐漸進入脫硫系統(tǒng)內(nèi)，借助增壓風(fēng)機、換熱器以及吸收塔和除霧器等多項設(shè)備，潔凈的煙氣進入煙筒排入大氣。從吸收塔內(nèi)，伴隨著吸收劑吸收二氧化硫過程的不斷推進，吸收劑有效成分消耗以后形成亞酸鈣，經(jīng)強制氧化生成石膏，并且在吸收劑洗滌煙氣的過程中，高溫?zé)煔鈺舭l(fā)大量的工藝水，為了維持塔內(nèi)的液位平衡，需要不斷補充新的工藝水，一段時間后，工藝水中的氯離子就會富集在吸收塔漿液中，同時煙氣內(nèi)的氯化物隨之溶解到吸收液內(nèi)形成氯離子富集，氯離子濃度太高會降低石膏的品質(zhì)。吸收塔內(nèi)漿液濃度為30%的情況下，吸收劑基本反應(yīng)完全，脫硫能力特別弱，吸收塔漿液內(nèi)的氯離子濃度達到了最大允許濃度，在這一現(xiàn)狀下，把吸收塔漿液抽出到石膏脫水車間，使用真空皮帶脫水機脫水，在脫水階段中形成的濾液為脫硫廢水的基本來源。

2.燃煤電廠廢水零排放技術(shù)的關(guān)鍵所在

傳統(tǒng)脫硫廢水達標排放通常是使用常規(guī)的化學(xué)沉淀技術(shù)，被稱之為三聯(lián)箱技術(shù)，化學(xué)沉淀工藝在脫硫廢水內(nèi)的大多數(shù)重金屬以及懸浮雜質(zhì)等多方面中都起到了極高的去除作用，可是因為本身對于工藝控制提出了嚴格的要求，電廠具體應(yīng)用期間根本不符合精確的控制需求，導(dǎo)致有的指標根本不符合排放標準。所以，為了快速實現(xiàn)燃煤電廠廢水零排放，就需要合理應(yīng)用廢水梯級。在這其中，廢水梯級主要是從電廠內(nèi)包含的不同水系統(tǒng)和水質(zhì)等多方面入手，綜合性判斷以及分析，將全場用水當成一項標準，結(jié)合各項部門的排水特征有效調(diào)整，保持水量平衡程度，以水質(zhì)和水量基本要求為主，防止補水量處于增加狀態(tài)，將節(jié)水效果發(fā)揮到最大化。強化工藝控制力度，全面分析指標超標的具體因素，在優(yōu)化和改善系統(tǒng)加藥方式以及用量等?，F(xiàn)階段，燃煤電廠廢水零排放核心技術(shù)涉及到了多方面。

其一，加強水務(wù)的監(jiān)督管理力度，降低燃煤電廠發(fā)生跑冒滴漏等不良現(xiàn)象，定期檢驗用水系統(tǒng)的性能，減少燃煤發(fā)電廠各項機組設(shè)備的實際耗水量，以水梯級方式為主。

其二，提升循環(huán)水系統(tǒng)的濃縮倍率，減少循環(huán)水排污的實際耗水量。合理應(yīng)用各項廢水，從燃煤發(fā)電場內(nèi)創(chuàng)建良好的廢水處理設(shè)施，分流處理雨水以及污水情況，再次利用全廠廢水，提升利用率，降低廢水量的實際排放數(shù)目。

其三，做好末端廢水的整改治理作業(yè)，因為大部分燃煤發(fā)電廠的末端水包含的鹽類以及腐蝕性有機物是特別多的，所以，可以結(jié)合濕法脫硫形成的脫硫廢水對結(jié)晶加以蒸發(fā)，減少污染現(xiàn)象的形成。

3.燃煤電廠脫硫廢水零排放技術(shù)

(1)膜法過濾類型的工藝

在實施脫硫廢水零排放期間，其對于水鹽分離程度提出了極為嚴格的要求，要想和基本要求相一致，就需要應(yīng)用多重反滲透過濾工藝技術(shù)，該項工藝的首要環(huán)節(jié)是預(yù)處理，預(yù)處理的實質(zhì)性目的是將水內(nèi)的微生物以及懸浮物徹底清除干凈，確保經(jīng)過處理以后的水質(zhì)和基本的反滲透進水要求相符合。當采取預(yù)處理工藝期間，結(jié)合膜過濾以及沉淀工藝，借助反滲透系統(tǒng)的優(yōu)勢獲取二段進水期間的濃水，添加相應(yīng)比例的調(diào)節(jié)劑以及阻垢劑，防止產(chǎn)生結(jié)垢問題，從而直接影響到系統(tǒng)自身的穩(wěn)定性。最后，當產(chǎn)品水流到回用池內(nèi)的話，可以使用系統(tǒng)中剩余的濃水實施沖渣處理，從而做到脫硫廢水零排放。

(2)預(yù)處理蒸發(fā)工藝

高鹽廢水處理低溫多項蒸發(fā)結(jié)晶工藝組成結(jié)構(gòu)包含了低溫多效蒸發(fā)濃縮、預(yù)熱以及蒸發(fā)結(jié)晶等多方面，從廠區(qū)生產(chǎn)系統(tǒng)內(nèi)實施余熱，采取蒸發(fā)處理的方式實施低溫多效蒸發(fā)濃縮以后的高溫廢水，產(chǎn)生高鹽廢水，到加熱器內(nèi)實施預(yù)加熱處理工作，和蒸汽實施換熱作業(yè)以后逐漸進入蒸發(fā)器內(nèi)加以濃縮，二次蒸汽進到壓縮機系統(tǒng)內(nèi)被全面的壓縮，而蒸發(fā)器內(nèi)的液料進到稠厚器中實施增稠，符合標準濃度以后，排設(shè)到離心機離心處進行分離。

第一，在實施脫硫水廢水零排放處理工作期間，可以采取兩極反應(yīng)和沉淀的處理方式將石灰添加到廢水內(nèi)，軟化水質(zhì)，借助多效蒸發(fā)結(jié)晶有效蒸發(fā)脫硫廢水內(nèi)的鹽和腐蝕物等，形成相關(guān)的固體結(jié)晶鹽，以此確保廢水內(nèi)的鹽含量被全面降低。

第二，當脫硫廢水流經(jīng)廢水緩沖池以后，必須使水質(zhì)處于良好的均衡狀態(tài)，采取反應(yīng)器對石灰乳以及絮凝劑進行適當添加，確保脫硫廢水內(nèi)包含的重金屬物質(zhì)被全部沉淀，形成的沉淀物基于絮凝劑和助凝劑的作用中產(chǎn)生巨大顆粒，直接處于沉淀池底部加以沉淀，清水流到二級反應(yīng)器中，達到固液分離的目的。并且要想進一步提升后期深度處理的水平，必須適當?shù)目s減清洗次數(shù)，直接處理出現(xiàn)結(jié)垢的物質(zhì)。

第三，將軟化劑添加到二次反應(yīng)器中能夠使水中鈣處于良好的沉淀現(xiàn)象，沉淀以后產(chǎn)生的顆粒物基于血凝劑和助凝劑作用中成為大顆粒物，產(chǎn)生沉淀效果，清水進入二級澄清器內(nèi)，提升廢水處理效率。一般來講，蒸發(fā)裝置包含了多方面，分別是多效蒸發(fā)裝置以及MVR蒸發(fā)裝置，前者包含了附屬單元和回收單元以及結(jié)晶單元等，清水進入熱輸入單元以后形成低壓蒸汽，進入離心機內(nèi)實施廢水預(yù)處理，完成以后放置于冷凝水箱中。諸多顆粒鹽結(jié)晶合理利用各項大顆的顆粒鹽結(jié)晶，運輸?shù)叫髌髦?，將結(jié)晶鹽體有效分離，采取螺旋輸送機保持干燥性，成為結(jié)晶鹽。在集中式處理結(jié)晶鹽的基礎(chǔ)上將其運輸出去。后者則是應(yīng)用高效能蒸氣壓縮機開展廢水二次蒸汽操作，提升熱能，保持蒸汽熱循環(huán)應(yīng)用，在不需要額外蒸汽的基礎(chǔ)上便可以達到循環(huán)目的。該項方式產(chǎn)生的節(jié)能效果非常好，占地面積較小，與燃煤電廠脫硫廢水零排放基本要求相一致。

(3)預(yù)處理膜濃縮蒸發(fā)工藝

在全面分析蒸發(fā)裝置投資成本以及運營成本的基礎(chǔ)上應(yīng)用預(yù)處理膜濃縮蒸發(fā)工藝，縮減脫硫給水蒸發(fā)裝置的實際處理規(guī)模，節(jié)省成本輸出。該項工藝運行原理表現(xiàn)為以高壓反滲透和正滲透多項滲透工藝為主，采取高壓反滲透方式有效壓縮脫硫廢水，減少脫硫廢水中的實際含鹽數(shù)量，放置于蒸發(fā)裝置內(nèi)加以處理。DTRO則是濃縮預(yù)處理的脫硫廢水，因為DTRO膜有著一定的耐高壓性能，因此有利于有效濃縮脫硫廢水內(nèi)的實際含鹽量。另外，正滲透方式結(jié)合高壓滲透的汲取液把脫硫廢水從低壓側(cè)擠入另外一側(cè)中，和其他類型的溶質(zhì)處于相互節(jié)流狀態(tài)，采取合理工藝提取水分，從中獲取純凈水，在循環(huán)利用的基礎(chǔ)上降低排放量和污染現(xiàn)象的形成。

(4)預(yù)處理膜濃縮煙道蒸發(fā)工藝

直接煙道蒸發(fā)技術(shù)的系統(tǒng)操作流程表現(xiàn)為：實施脫硫廢水作業(yè)、水箱、利用高壓泵，使煙道蒸發(fā)。噴入煙道位置設(shè)置在低溫省煤器除塵器之前的煙道內(nèi)，結(jié)合實際情況來看，控制煙氣溫度降低5℃之內(nèi)，對后期除塵和脫硫產(chǎn)生的影響特別小。鍋爐煙氣排煙溫度的下降也應(yīng)當控制于煙氣酸露點子上。此種系統(tǒng)利用電廠外排煙氣的余熱熱能，實現(xiàn)脫硫廢水蒸發(fā)零排放的目標。預(yù)處理膜濃縮煙道蒸發(fā)工藝的運行原理是基于末端濃水使用煙道蒸發(fā)系統(tǒng)加以處理，將以往的多效蒸發(fā)系統(tǒng)加以代替，以此減少脫硫廢水零排放系統(tǒng)運行以及投資成本輸出。而濃水煙道蒸發(fā)系統(tǒng)則是應(yīng)用霧化噴嘴對濃水加以霧化處理，將其噴灑到除塵器和空預(yù)器內(nèi)，蒸干廢水滴液，成為細小的結(jié)晶。此種工藝的優(yōu)勢表現(xiàn)為：處理系統(tǒng)得到優(yōu)化，廢水處理流程特別短，添加的藥品少，設(shè)備投資較少，占地面積不大，操作簡單，可以應(yīng)用除塵器將廢水蒸發(fā)以后產(chǎn)生的粉塵徹底清除。缺陷表現(xiàn)為：①為了避免腐蝕煙道和后續(xù)設(shè)備，鍋爐煙氣排煙溫度應(yīng)當全面控制于煙氣酸露點以上，不可以在低低溫省煤器中安裝系統(tǒng)。②為了使廢水處于完全汽化狀態(tài)，一般情況下，對于煙道直管段長度有著極高的要求，在當前超潔凈排放配置的狀態(tài)下，直管段長度不符合標準要求。③在鍋爐負荷波動幅度特別大的情況下，不利于直接煙道。基于以上的技術(shù)特征，通常煙道直接蒸發(fā)技術(shù)較多的應(yīng)用在舊機組改造方面，鮮少使用新建超潔凈排放要求的機組。

(5)低溫多效蒸發(fā)濃縮煙道蒸發(fā)工藝

脫硫廢水不經(jīng)過預(yù)處理系統(tǒng)，直接從脫硫廢水旋流器溢流提取廢水，利用低壓蒸汽或者低低溫省煤器出口熱水作為熱源進行加熱，經(jīng)過三效蒸發(fā)濃縮后，濃縮率可達到90%，并且在線50%-90%自動可調(diào)，濃縮后的濃液進入安裝在鍋爐側(cè)的噴霧干燥器蒸發(fā)干燥（干燥機的熱源來自脫硝后空預(yù)器前之間煙道的350℃的熱煙氣），產(chǎn)生的粉塵及水蒸氣隨煙氣引入電除塵前煙道，利用電除塵捕捉氯離子和其他固態(tài)顆粒及金屬元素，蒸發(fā)的水蒸汽進入脫硫塔。閃蒸濃縮過程中產(chǎn)生水蒸汽，經(jīng)過凝結(jié)后可回收至脫硫工藝水或其它用途補水。

4.制定燃煤電廠廢水零排放方案

根據(jù)燃煤電廠相關(guān)規(guī)定，電廠供水排水的總體規(guī)劃、合理的水排水回用、水的再利用、提高回用率、盡可能實現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)水循環(huán)的自給自足，以及有效地節(jié)約水資源，并不能盡可能地增加水量。根據(jù)電廠的水質(zhì)要求，循環(huán)利用冷卻水的最大用量，使用多用途的水和循環(huán)水。從長遠的角度來看，我們應(yīng)該節(jié)約水資源，從燃煤電廠供水系統(tǒng)實際運行現(xiàn)狀來看，諸多類型的燃煤電廠逐漸實現(xiàn)了零排放的要求。目前工農(nóng)業(yè)污水處理點主要對工農(nóng)業(yè)污水加以整合，開展相應(yīng)的技術(shù)處理，使其達標排放，并將燃煤電廠等工廠的含油廢水和鍋爐酸性廢水分離。絮凝沉淀過程最終將水體中各種物質(zhì)的含量控制在國家排放標準線以下，廢水略高于國家排放標準，可在燃煤電廠的水循環(huán)中再次使用，提升利用率。

5.結(jié)語

全球資源日益短缺是未來發(fā)展的主要問題。提高用水管理水平極為重要，燃煤廠將使用大量工業(yè)用水。解決工業(yè)用水的問題主要集中在如何解決燃煤電廠的用水問題上。缺水、濕冷卻裝置，燃煤電廠和絕對水等一系列問題的比例很大。因此，對我國燃煤電廠工業(yè)的發(fā)展方向進行了研究，對我國供排水模式進行了研究，并對燃煤電廠廢水進行零排放。通過對燃煤電廠給排水系統(tǒng)的深入研究和分析，可以合理地改進現(xiàn)有的生產(chǎn)技術(shù)。燃煤電廠對周圍環(huán)境的污染和破壞。從整體上而言，我國燃煤電廠水資源的利用率較低，技術(shù)方面極為滯后，所以，未來還有許多環(huán)節(jié)有待完善和改進。