垃圾焚燒廠濕法煙氣廢水處理技術

曹 志

(中國核電工程有限公司深圳設計院，廣東 深圳 518000)

1 引言

隨著社會經濟的發展與社會生活質量的提升，各種煙氣的排放量也不斷增加，為了對煙氣中的煙塵、二噁英、重金屬與酸性氣體等污染物進行處理，我國采取了干式脫酸法、半干式脫酸法、預濕式洗滌法等多種方法進行煙氣廢水處理。以往大多數是通過“半干法/半法[W1]脫酸+活性炭噴射+袋式除塵器”這樣的綜合式的煙氣廢水處理工藝，這種煙氣廢水處理工藝不再產生二次廢水[1]。但隨著人們對生活環境質量的要求越來越高，我國的環境保護標準也有所提高，故以往簡單的煙氣廢水處理工藝已經難以滿足這些要求，為了充分應對更加嚴格的環境標準，對以往傳統的煙氣廢水處理技術進行了改造，在之前的基礎上增加脫硝、濕法脫酸的處理工藝。

2 垃圾焚燒煙氣廢水污染源與水質特點

生活垃圾的成分比較復雜，故在垃圾焚燒廠中的污染物種類繁多，由此也就造成了垃圾焚燒煙氣廢水污染源種類多樣，主要有以下幾種。

2.1 顆粒物

當垃圾焚燒廠對城市生活垃圾進行焚燒時，會產生一些不可燃的顆粒狀物體，這些不可燃物主要包括沒有實現完全燃燒的碳顆粒，以及一些遇到高溫后發生了氧化并被排出的無機鹽所凝結而成的顆粒物。

2.2 酸性氣體

進行垃圾焚燒時往往會使得生活垃圾中的一些碳氫化合物經過反應，進而生成了HCl與HF等酸性氣體，以及一些S或N發生了氧化反應，并生成了SOx與NOx等酸性氣體[2]。

2.3 重金屬

電器、廢舊電池、塑料物品以及燈管等等生活物品，這些都構成了生活垃圾的一部分，且含有不少重金屬，尤其是一些廢舊電池中含有非常多的鎘與貢等重金屬，而重金屬在經過了焚燒后，很難揮發出去，只會以熔沸點非常低的一些化合物的形式，隨著其他氣體一道進入到煙氣之中。

2.4 脫硫廢水的水質特點

(1)脫硫廢水的水質往往呈現弱酸性，其pH值的范圍一般在4 .5～6.0之間。

(2)脫硫廢水中含有較多的懸浮物，這些懸浮物大多數都是一些鐵或者鋁的氫氧化物、二氧化硅與石膏形成的顆粒。

(3)重金屬含量多，以GB8978-1996《污水綜合排放標準》作為廢水的排放標準，生活垃圾焚燒廠的脫硫廢水的重金屬含量往往嚴重超標[3]。

3 濕法煙氣廢水處理工藝

在我國，有很大一部分的垃圾焚燒發電廠采用混凝沉淀過濾法對煙氣廢水中的酸性成分進行處理，也就是進行脫酸廢水處理的工藝。這個方法主要包括3個處理系統：一是對廢水進行處理的系統，二是對污泥進行脫水的系統，三是進行化學加藥的系統。通過三大系統的相互配合，能夠去除煙氣廢水中的大部分重金屬、懸浮物與少量鹽分，但還有鈉鹽等大部分鹽分依舊難以去除，只能在處理后回收到廠內繼續使用。采用混凝沉淀過濾法進行脫酸廢水處理的項目主要見表1。

對垃圾焚燒發電廠的煙氣廢水處理的各個部分的去除，主要處理情況如下。

3.1 懸浮物的去除

處理煙氣廢水中的懸浮物，首先需要使得這些懸浮物能夠凝聚成較大的顆粒。在處理的過程中，往往在煙氣廢水中添加石灰與聚合氯化鐵，再增加助凝劑來加速煙氣廢水中的懸浮物與膠體等的吸附橋架以及電中和作用進而成功凝聚，并沉淀下來。此外，石灰的強堿性作用能夠促使廢水中的部分金屬離子、硫酸鹽與亞硫酸鹽等于氫氧根離子發生化學反應，形成微溶于水的化學沉淀物。但廢水中的氯化鈉不會與氫氧根離子發生任何反應。

表1 生活垃圾焚燒廠煙氣濕法脫酸廢水處理項目

3.2 重金屬的去除

將可溶性氫氧化物加入到煙氣廢水中，并將廢水中的pH值控制在9.0～9.5的范圍內，能夠有效促使廢水中的Pb2+、Cr3+、Fe3+、Ni+與Cu2+等重金屬離子與氫氧化物產生反應，形成溶解度很小顆粒物[4]。此時依舊有部分Cd2+與Hg2+等部分重金屬沒有發生反應，繼續留在廢水中。再在廢水中加入溶解度比其他的氫氧化物更加小的有機硫(TMT15)或者是 Na2S等金屬硫化物，對煙氣廢水中的重金屬離子進行進一步的徹底消除。

3.3 固液分離處理

進行固液分離的處理，主要是將泥沙、污垢等與清水進行分離處理。反應池內經過脫酸處理后的廢水將通過自流的方式進入澄清池，在其自流的過程中，絮狀體會因為重力而沉降下來并在澄清池的底部沉積。而一些固體雜質例如泥污等則被排到污泥濃縮池中，再對這些污泥進行脫水處理，澄清的水會通過上升，直到濃縮池的頂部，再經過環形三角溢流堰自流到清水箱中。此時，在清水箱內加入的HCl反應，進而將清水箱中的pH值調回到6～9的范圍，再對這些符合標準的水進行排放或者回收利用。

4 廢水處理后的去向及存在問題

目前，我國的垃圾焚燒廠的濕法脫酸廢水經過混凝沉淀過濾處理后，往往會被回收并利用到爐渣冷卻系統與煙氣半干法脫酸系統中。但因為這些濕法脫酸廢水中還有著不少鹽分，故在回收利用到這些系統的時候，可能會存在以下問題。

4.1 爐渣冷卻水系統回用脫酸廢水存在的問題

即便經過了濕法脫酸處理，這些廢水依舊存在不少氯離子與鹽類物質，當將脫酸廢水應用到爐渣冷卻系統中的時候，這些鹽類物質很可能對撈渣機等金屬設備造成鹽腐蝕現象，加上撈渣機也是一些金屬磨損消耗件，在磨損與鹽腐蝕的雙重作用下，這些金屬設備的損耗速度將會加快[5]。此外，爐渣在冷卻后，往往是再次實現資源化的利用，或者是直接對其進行填埋。若是展開爐渣制磚等資源化利用，在制磚時往往會進行爐渣的淘洗，以此減輕其中的鹽分。若是其中的鹽分太高，則難以全部洗清，就會對磚的粘合度產生影響。在制磚后，這些鹽分又轉移到洗渣水中，此時還需要對洗渣水進行處理。若是對其進行直接填埋，會有一部分冷卻水跟隨爐渣會一起被填埋，這些冷卻水中的高鹽分往往會在被填滿后，會以滲濾液的形式進入到滲濾液處理系統，而其中的鹽分依舊會影響膜處理與生化處理工藝。

4.2 石灰漿液制備系統回用脫酸廢水存在的問題

半干法脫酸工藝由生石灰儲存系統、石灰漿液制備系統、旋轉霧化脫酸反應塔系統組成。經過濕法廢水處理的脫酸廢水回收，并替代部分自來水被運用到石灰漿液制備系統，可能會對石灰漿液制備系統帶來兩個方面的影響。一是脫酸廢水在經過該系統的旋轉霧化器的高溫煙氣的作用時，往往會因為高度的鹽分而在其噴嘴處析出晶體，進而造成旋轉霧化器噴嘴的腐蝕與堵塞[6]。二是脫酸廢水中因含有較高的鹽分降低了石灰漿液制備系統中的水膜對酸性氣體的溶解度，加上鹽分的析出作用，使得煙氣的脫酸效率下降。

5 結語

對垃圾焚燒廠的濕法煙氣廢水處理后的脫酸廢水具有較高的鹽分、且存在部分有機物與重金屬。對此，各個垃圾焚燒發電廠可以根據自身的實際情況，選擇蒸發結晶法、膜分離法與化學沉淀法等技術進行來脫酸廢水的再處理。其中，運用化學沉淀法進行脫酸廢水的除鹽處理，只能去除部分懸浮物與重金屬，也難以實現在此利用；膜分離法后可實現部分回收利用，但也會滯留部分鹽分。蒸發結晶法能夠將廢水中的水域鹽分實現徹底的分離，一方面經過蒸餾析出的鹽在干燥處理后可以作為工業鹽，進而實現鹽的資源化利用；另一方面蒸餾出的水分能夠達到《城市污水再生利用-工業用水水質》的要求，進而被回收利用。但是，蒸發結晶法的運行所需要消耗的能量往往較高，投入資金比較大，同時其運用范圍廣，運用前景更好。