火電廠脫硫廢水處理存在的問題及對策

湯　興

（安徽新力電業(yè)科技咨詢有限責(zé)任公司安徽合肥230022）

火電廠脫硫廢水處理存在的問題及對策

湯興

（安徽新力電業(yè)科技咨詢有限責(zé)任公司安徽合肥230022）

本文在分析了火電廠脫硫廢水處理必要性及其特性的基礎(chǔ)上，比較了兩種常見脫硫廢水處理工藝，并就存在的問題提出了具體的優(yōu)化建議，對進(jìn)一步做好火電廠脫硫廢水處理具有積極意義。

火電廠；脫硫廢水；石灰石-石膏法；優(yōu)化

SO2是大氣污染的主要原因之一，排放量居全球首位，由此造成的酸雨區(qū)面積占全國國土面積的1/3，而燃煤火電廠又是SO2排放的主要來源[1]。2016年全國環(huán)保工作會(huì)議上明確提出，2016年我國的二氧化硫的排放量較2015年下降3%，這也對二氧化硫排放大戶的火電廠來說提出了更高要求，對電廠煙氣脫硫系統(tǒng)的可靠性提出了更高要求。隨著新的環(huán)保法的實(shí)施，國內(nèi)大部分新建燃煤電廠要求安裝脫硫裝置，已經(jīng)運(yùn)行的火電廠也在陸續(xù)安裝脫硫裝置，旨在進(jìn)一步減少污染物排放。目前石灰石-石膏法脫硫工藝被應(yīng)用最廣泛的一種脫硫技術(shù)，該技術(shù)具有脫硫效率高、負(fù)荷響應(yīng)快、技術(shù)成熟、應(yīng)用成本低等優(yōu)勢，日本、德國、美國的火電廠采用的煙氣脫硫裝置達(dá)90%。然而，脫硫過程中所產(chǎn)生的廢水處理往往被忽視，影響了火電廠脫硫的整體效果。因此，做好火電廠脫硫廢水工藝優(yōu)化處理，滿足污水達(dá)標(biāo)排放，提升脫硫整體效果具有積極意義。

1　火電廠脫硫廢水處理必要性及特點(diǎn)分析

火電廠脫硫系統(tǒng)安裝以及設(shè)備或投藥量等因素的影響，廢水處理過程中常常會(huì)出現(xiàn)水渾濁、脫泥效果差等問題，需要及時(shí)對脫硫系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化。

1.1脫硫廢水處理必要性

目前，火電廠脫硫多采取石灰石-石膏法（又叫濕法脫硫工藝），脫硫，在脫硫過程中所產(chǎn)生的廢水主要是來自火電廠吸收塔設(shè)備所排放的水，因此，為了維持脫硫裝置中的漿液循環(huán)系統(tǒng)的平衡，防止火電廠煙氣中的氯離子濃度超過了規(guī)定值，保證石膏質(zhì)量，需要從系統(tǒng)中排放一定量的廢水，這些排放的廢水中常常含有許多雜志，如硫酸鹽、重金屬、懸浮物。根據(jù)《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978-1996），把Pb、Cd、Cr、Ni、Hg等重金屬列為了第一類污染物，明確要求必須對這一類污水進(jìn)行出口取樣監(jiān)測，火電廠脫硫廢水排入到其他廢水處理系統(tǒng)之前，這些重金屬含量只有達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)才可對外排放，否則脫硫的廢水就需要進(jìn)行單獨(dú)排放。此外，脫硫廢水中含有的重金屬離子具有相當(dāng)?shù)拇蟮亩拘裕幢闩欧诺阶匀画h(huán)境中也很難得到自凈或生物降解，在自然界水體中富集到一定量后會(huì)對水體中生物造成危害，因此，世界各國都十分重視火電廠脫硫廢水的后期治理。

1.2脫硫廢水特性

火電廠脫硫廢水主要來自燃煤后的煙氣、脫硫劑和工藝水，與其他工業(yè)廢水性質(zhì)完全不同，脫硫廢水中的雜質(zhì)主要有懸浮物、亞硫酸鹽、氟化物、硫酸鹽以及重金屬等，需要單獨(dú)進(jìn)行處理。（1）懸浮物濃度高。脫硫廢水中的懸浮物主要是以石膏的形式流入排出系統(tǒng)，以及煙氣和脫硫過程中新加入的碳酸鈣、亞硫酸鈣，懸浮物濃度較高，大多火電廠SS質(zhì)量濃度超過了10000mg/L，不宜與其它廢水混合處理。（2）重金屬種類多。重金屬元素雖然在火電廠廢水中占比不大，但卻是脫硫廢水中的主要污染物，且重金屬離子種類眾多（常見的有Mn、Cd、Cr、Hg、Cu、Zn、Pb、Ni等），濃度的范圍也很大。火電廠廢水中的重金屬污染物一般在灰渣系統(tǒng)、鍋爐化學(xué)清洗、鍋爐煙氣設(shè)備清洗中會(huì)產(chǎn)生，其它環(huán)節(jié)基本不會(huì)產(chǎn)生重金屬污染物。因此，在脫硫廢水處理時(shí)一般不宜與其它廢水混合處理，否則會(huì)將重金屬離子摻雜到其它廢水被稀釋，將會(huì)影響去除率。（3）pH值較低。火電廠脫硫廢水中主要是來自石膏脫水和清洗系統(tǒng)，脫硫廢水主要表現(xiàn)為弱酸性，pH值范圍一般在4.0～5.5之間。（4）化學(xué)需要量高。COD是所有工業(yè)廢水都需要重點(diǎn)控制的指標(biāo)之一，火電廠脫硫廢水中的COD超標(biāo)也是解決需要的重點(diǎn)解決的問題之一。與其他工業(yè)廢水不同的是，脫硫廢水是SO2-3和SO2-6等還原態(tài)無機(jī)離子，其含量可以達(dá)到200 mg/L～450mg/L，如果將其與其他廢水混合處理，由于工藝的差異性，會(huì)影響以無機(jī)物為主的脫硫廢水的COD去除率。

2　脫硫廢水處理工藝原理及常見工藝比較

石灰石-石膏法是目前火電廠煙氣脫硫使用最為普遍的一種工藝方法，具有高效的煙氣脫硫，脫硫廢水的處理要考慮pH值、懸浮物成分及其含量、石膏過飽和度以及重金屬含量等主要污染物的去除率和效果。

2.1脫硫廢水處理工藝原理

從上述脫硫廢水水質(zhì)的特性以及處理預(yù)期目標(biāo)來看，火電廠煙氣脫硫廢水處理系統(tǒng)包括中和、沉淀、絮凝、澄清等多道工藝程序[2]。

2.2脫硫廢水處理工藝比較

（1）中和-沉降-絮凝-澄清法：具體流程是：首先在脫硫廢水中加入氫氧化鈉，調(diào)整廢水中的pH值，水解廢水中的重金屬離子，并以氫氧化物形式沉淀，氟離子和鈣離子反應(yīng)生成氟化鈣沉淀，然后加入一定量的有機(jī)硫溶液，形成銅和汞的硫化物沉淀，再加入絮凝劑，實(shí)現(xiàn)廢水中懸浮物的沉淀并吸附大量重金屬氫氧化物，最后加入脫水助劑經(jīng)澄清池沉淀后與水分離，實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放。（2）煙道氣處理法：將脫硫廢水霧化后噴入空預(yù)器（APH）和電除塵器（ESP）間的煙道，利用煙氣余熱使廢水完全蒸發(fā)，廢水中的污染物轉(zhuǎn)化為結(jié)晶物或鹽類等固體，隨煙氣中的飛灰儀器被電除塵器收集下來，實(shí)現(xiàn)污染物去除效果[3]。

表1　脫硫廢水處理工藝比較

從表1可以看出，當(dāng)前應(yīng)用較為廣泛的兩種脫硫廢水處理工藝中，中和-沉降-絮凝-澄清法在項(xiàng)目投資、硬件設(shè)施和人員管理方面要求較高，沒有煙道氣處理法優(yōu)勢明顯，此外，煙道氣法運(yùn)行可靠性高，自動(dòng)化程度高，易于后期運(yùn)行管理，但運(yùn)行成本方面處于劣勢。這就需要具體在應(yīng)用中，火電廠根據(jù)自身實(shí)際情況合理選用。

3　脫硫廢水處理工藝存在問題及優(yōu)化選擇

目前，國內(nèi)燃煤電廠所采取的濕法脫硫裝置廢水處理中大多采用化學(xué)沉淀，運(yùn)行效率低且成本較高，由于設(shè)備缺陷多、投入運(yùn)行不正常等因素，制約了脫硫廢水處理效果。

3.1脫硫廢水處理工藝常見問題

3.1.1運(yùn)行成本高

濕法脫硫廢水處理中常常需要使用投加各種藥劑，這些藥劑主要有TMT15、鹽酸、石灰粉、硫酸氯化鐵以及PAM等，藥劑的藥量也是直接影響到脫硫廢水的處理效果的一個(gè)非常關(guān)鍵性因素。目前，國內(nèi)的TMT15大多需要從國外進(jìn)口，市場的交易價(jià)格較高，制約了濕法脫硫廢水應(yīng)用的推廣。此外，石灰乳配置需要大量的人力，工作量大，人工成本也無形中增加了后期運(yùn)行管理中的費(fèi)用。例如以2臺600MW機(jī)組的火電廠脫硫廢水處理量來計(jì)算，一年光藥劑的年運(yùn)行費(fèi)用就在100～120萬元，還不包括人工費(fèi)。

3.1.2運(yùn)行率較低

火電廠脫硫廢水排放是否達(dá)標(biāo)所依據(jù)的主要標(biāo)準(zhǔn)是《燃煤電廠石灰石-石膏濕法脫硫廢水水質(zhì)控制指標(biāo)》（DL/T997-2006）《污水排放綜合標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978-1996），除了COD和氟化物，其他污染物的排放均要求達(dá)到一級排放要求。火電廠為了節(jié)約成本，脫硫沖洗水會(huì)選擇使用電廠循環(huán)水排污水，在脫硫過程中會(huì)富集大量氯離子，且難以有效通過化學(xué)沉淀處理，脫硫的廢水經(jīng)處理后還是難以直接排放，導(dǎo)致了現(xiàn)實(shí)中許多脫硫廢水系統(tǒng)運(yùn)行負(fù)荷不足。

3.1.3設(shè)備選型問題

脫硫廢水處理中所使用到的儀表、計(jì)量泵等多為進(jìn)口設(shè)備，運(yùn)行維護(hù)成本較高，故障維修周期長。華東地區(qū)的許多脫硫廢水處理選擇設(shè)備質(zhì)量較差，板框式壓濾機(jī)和高速離心脫水機(jī)不能正常運(yùn)行。許多火電廠采用液下泵作為廢水泵，增加了事故的發(fā)生頻率和運(yùn)行成本，也加大了環(huán)保風(fēng)險(xiǎn)[4]。

3.2脫硫廢水處理工藝優(yōu)化選擇

針對實(shí)踐中脫硫廢水處理過程中存在的諸多問題，提高脫硫廢水處理綜合效率可以從提高資源綜合利用效率，優(yōu)化傳統(tǒng)脫硫工藝和運(yùn)行管理等三方面予以解決。

3.2.1提高資源綜合利用效率

火電廠脫硫廢水不能直接外排，但在實(shí)際生產(chǎn)過程中可以與其他系統(tǒng)相結(jié)合，提高脫硫污水處理效果：利用煙道氣處理，正如前文所述，濕法工藝與煙道氣工藝各有其優(yōu)劣點(diǎn)，可以借助各自優(yōu)勢，如將廢水霧化后噴入煙氣，再利用煙氣中的熱量使廢水蒸發(fā)，待廢水中的污染物結(jié)晶析出后隨飛灰一起被電除塵器收集處理。也可以與水力除灰一起處理，把脫硫廢水排入到水力除灰中的灰水進(jìn)行統(tǒng)一處理，利用絮凝吸附功能，降低灰水中懸浮物含量，包裹廢水中的重金屬及金屬氫氧化物，從而實(shí)現(xiàn)降低重金屬濃度效果。此外，還可以對排入渣溢水進(jìn)行綜合處理，以去除脫硫廢水中的懸浮物和沉淀重金屬的效果。

3.2.2優(yōu)化傳統(tǒng)脫硫工藝

脫硫廢水是整個(gè)脫硫工藝中的重要一環(huán)，需要在不斷優(yōu)化傳統(tǒng)脫硫工藝的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)脫硫廢水的達(dá)標(biāo)處理。具體來說，就是要對傳統(tǒng)脫硫工藝的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行再優(yōu)化：優(yōu)化旋流系統(tǒng)。將石膏漿液旋流器布置在高標(biāo)高的樓層，而脫硫廢水旋流器則布置在低標(biāo)高樓層，并對二者中間的廢水給料箱進(jìn)行優(yōu)化和布設(shè)，例如，在實(shí)際運(yùn)行中當(dāng)石膏漿液旋流器溢流與廢水旋流器入口標(biāo)高差產(chǎn)生靜壓能夠克服廢水旋流器入口壓力與管道水頭損失之和時(shí)，石膏漿液溢流可以直接進(jìn)行廢水旋流器，這時(shí)就可以撤去廢水給料箱和給料泵；反之，當(dāng)不能克服損失之和時(shí)，可直接通過廢水給料泵直接從石膏旋流器溢流漿液箱取廢水，省去給料箱和攪拌器。優(yōu)化污泥管道系統(tǒng)。為防止脫硫過程中產(chǎn)生的管道污泥堵塞，可以將中和箱、沉淀箱和絮凝箱進(jìn)行一體化制作，共用排空管，防止堵塞。優(yōu)化板框壓泥機(jī)管道：可以嘗試將板框壓泥機(jī)脫離出來的水直接引入凈水池回用。

3.2.3運(yùn)行管理優(yōu)化

加大管理和運(yùn)行人員的專業(yè)知識培訓(xùn)，熟練掌握專業(yè)技能，定期組織人員對設(shè)備運(yùn)行情況進(jìn)行巡檢，設(shè)備停運(yùn)時(shí)應(yīng)及時(shí)組織人員進(jìn)行沖洗、調(diào)試，檢查噴嘴，對一些重要的在線監(jiān)測儀器及時(shí)清洗。

4　結(jié)語

據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，僅單機(jī)容量在200MW及以上機(jī)組采用的石灰石-石膏/濕法脫硫工藝就占到火電總裝機(jī)容量的95%以上。針對這一脫硫工藝中大多采用加藥絮凝沉淀法進(jìn)行廢水處理，存在設(shè)備運(yùn)行效率低，后期運(yùn)行維護(hù)成本較高等問題，電廠應(yīng)根據(jù)自身實(shí)際，合理選擇脫硫廢水處理及優(yōu)化工藝，努力取得良好的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和環(huán)保效益。

[1]白建華,付蓉,辛頌旭,等.我國燃煤電廠布局與大氣環(huán)境資源優(yōu)化利用關(guān)系研究[J].中國電力,2007,40（11）：15-19.

[2]徐建剛.石灰石-石膏濕法煙氣脫硫廢水處理[J].電力科技與環(huán)保,2010,26（4）：33-34.

[3]周衛(wèi)青,李進(jìn).火電廠石灰石-石濕法煙氣脫硫廢水處理方法[J].電力環(huán)境保護(hù),2006,22（1）：29-31.

[4]祁利明,趙全中,陳宏偉.火電廠脫硫廢水處理系統(tǒng)存在的問題及建議[J].工業(yè)用水與廢水,2015,46（1）：46-48.

湯興（1981—），男，漢族，本科，工程師，主要從事火電廠環(huán)保研究。