燃煤電廠濕法脫硫廢水處理技術研究進展

楊超玉

山東神華山大能源環境有限公司 山東 濟南 250014

1、前言

燃煤鍋爐煙氣脫硫有多種方法，根據脫硫過程是否加水和脫硫產物的形態不同可以分為：濕法、半干法、干法三大類脫硫工藝。濕法脫硫技術因其脫硫效率高、反應快、技術成熟等特點，在脫硫技術中一直占主導地位。燃煤煙氣濕法脫硫為保證設備安全及反應效果，需根據塔內的氯離子濃度及時排出脫硫廢水。脫硫廢水具有“高硬度、高鹽分、高濁度、強腐蝕性”的特征，成分復雜、處理難度大，本文對重點的脫硫廢水處理技術進行研究。

2、脫硫廢水處理工藝現狀

目前脫硫廢水的處理技術主要包括達標排放技術和零排放技術兩類。達標排放技術多采用“三聯箱”工藝（化學沉淀法），脫硫廢水經中和、絮凝、沉淀、澄清處理，降低脫硫廢水中的懸浮物、氟離子、重金屬等污染物濃度后達標排放或綜合利用，處理后的水質可滿足《火電廠石灰石-石膏濕法脫硫廢水水質控制指標》(DL/T997-2006)要求。但由于該標準未規定Cl-排放濃度限值，經絮凝、沉淀處理后Cl-含量可達5000～40000mg/L，如外排會產生不良影響。現階段，多數電廠將脫硫廢水用于廠內渣水系統補水、煤水系統補水或輸送至灰場進行干灰拌濕。

脫硫廢水零排放技術主要是采用軟化預處理工藝減少廢水中的重金屬及致垢離子，再通過反滲透、正滲透、電滲析等膜濃縮工藝或多效蒸發濃縮工藝對廢水進行濃縮減量化，濃縮后的廢水含鹽量往往達到100000mg/L以上，且主要鹽分為氯化鈉和硫酸鈉，這部分濃水可用于干灰拌濕，無法用于干灰拌濕的電廠，要進一步通過煙氣余熱噴霧蒸發干燥、多效蒸發結晶或機械再壓縮蒸發結晶等。

3、相關技術

3.1 化學沉淀法

中和+沉淀+絮凝工藝屬于化學沉淀處理方法，是國內應用最廣泛的脫硫廢水處理工藝，目前我國絕大多數電廠脫硫廢水處理改造工程采用中和+沉淀+絮凝工藝。中和+沉淀+絮凝工藝俗稱三聯箱沉淀法，主要是通過中和、沉淀、絮凝等工藝去除脫硫廢水中的重金屬和懸浮物等污染物。該工藝主要包括勻質、堿化處理、混凝處理、加入硫化物（形成重金屬的硫化物沉淀，以補充氫氧化物沉淀的不足）以及絮凝反應和泥渣脫水處理等幾個步驟。另外由于廢水中存在SO32-、Mn2+等還原性物質及有機物，ρ(COD) 可高達600 mg /L以上，因此三聯箱工藝一般需增設相應氧化處理工藝，實際運行中主要通過鼓入空氣或投加次氯酸鈉等方式進行處理。

3.2 吸附法

吸附法處理脫硫廢水具有去除率高、穩定性好、無二次污染或二次污染小、可重復使用等優點。常用吸附劑包括礦物、活性炭、活性氧化鋁、金屬氧化物、納米材料、鐵配合物和生物吸附劑。目前，研究人員將各種吸附機理與加載方法相結合，重點對吸附劑進行改性和增強，以達到良好的吸附效果。為了解決這一問題，研究人員嘗試在復雜條件下在固體載體表面制備多孔固體鐵材料。活性炭是工業上常用的固體載體，可促進納米材料的回收，節約成本。由于脫硫廢水屬于高鹽廢水，而廢水中大量無機離子的存在會與大多數吸附劑吸附重金屬時產生競爭或抑制作用，因此目前大多研究仍然停留在實驗階段。

3.3 絮凝法

電絮凝是近年發展起來的一種的廢水處理技術，具有絮凝活性高、設備體積小，操作簡單、無需外加化學試劑等特點。該技術是電化學反應、傳質、氣浮等多種因素相互耦合的過程，其主要反應機理是以鋁、鐵等金屬為陽極，在直流電的作用下，陽極被溶蝕，產生Al、Fe等離子，再經水解、氧化等化學反應過程，產生各種具有凝聚作用的羥基絡合物、多核羥基絡合物以及氫氧化物。電解產生的絡合物能使廢水中的膠態雜質、懸浮雜質凝聚沉淀而分離，同時也具有去除水中的有機物、細菌、濁度的作用。鑒于電絮凝工藝無需加藥、占地面積小、對重金屬具有一定去除作用的技術特點，越來越多的火電廠脫硫廢水和含煤廢水改造工程開始選擇使用電絮凝工藝。但在實際工程中，電絮凝處理火電廠脫硫廢水仍存在穩定性差、阻力大、反洗周期短、F-、汞等污染物處理效果差等缺點。

3.4蒸發法

蒸發法是廢水零排放處理中的常用方法之一，也是實現脫硫廢水零排放的主流技術。蒸發法的工藝原理是進入蒸發器的廢水通過加熱或換熱方式，廢水中的水分逐漸汽化蒸發成水蒸汽，水蒸汽經冷卻后重新凝結成水進行重復利用，而廢水中的溶解性固體被截留在蒸發殘液中，隨著水分不斷被蒸發，濃縮倍數不斷提高，最終溶解性固體以晶體形式析出。蒸發法根據加熱或換熱形式不同分為自然蒸發、多效蒸發、煙道噴霧蒸發、機械壓縮蒸發等多種形式。自然蒸發因占地面積大、易產生異味飄散和污水泄漏等問題，應用受到很大限制。煙道噴霧蒸發易引起煙道壁和底部積灰、結垢，嚴重時對主機運行造成影響。機械壓縮蒸發將蒸發器蒸發產生的原本需要冷卻水冷凝的二次蒸汽，經壓縮機壓縮后，提高壓力和飽和溫度，增加熱焓，再送入蒸發器作為熱源，替代新鮮蒸汽循環利用，二次蒸汽的潛熱得以充分利用，同時還省去了二次蒸汽冷卻水系統，節約大量冷卻水。機械壓縮蒸發也因其節能和運行成本低的優點得到越來越廣泛的應用。

4、結束語

隨著排污許可制度的深入，燃煤電廠面臨脫硫廢水達標排放改造，而近年來批復的環評報告書按照水資源管理部門要求，脫硫廢水或全廠廢水需達到零排放。燃煤電廠濕法煙氣脫硫產生的脫硫廢水成分復雜、處理難度大，要做好相關技術研究工作還需要有關工作人員共同努力。