探究燃煤電廠脫硫廢水零排放處理技術

朱浩

摘要：目前，工業廢水處理技術仍在逐步發展和推廣的階段，每年仍有大量燃煤電廠廢水無法進一步處理回用，被直接排放到環境中，嚴重污染著環境。所以有必要對燃煤電廠脫硫廢水零排放處理技術進行深入探討。

關鍵詞：燃煤電廠;脫硫廢水;零排放;處理技術

1分析燃煤電廠脫硫廢水的產生及特征

1.1脫硫廢水的產生

燃煤電廠產生的廢水主要包括鍋爐循環水、冷卻水及脫硫廢水。一般情況下，電廠中有配套的鍋爐循環水及冷卻水處理系統，處理后的潔凈水返回循環水及冷卻水系統，剩余的高鹽分濃縮液則并入脫硫廢水進行后續處理。脫硫廢水主要為石灰石/石膏濕法煙氣脫硫過程中吸收塔的排放水，其雜質主要來源于煙氣和脫硫劑。盡管排入處理系統的脫硫廢水中混有鍋爐循環水和冷卻水處理濃縮液，但是由于脫硫廢水的水量相對很大，所以脫硫廢水水質主要取決于濕法脫硫排放水的水質。

1.2脫硫廢水的特征

根據脫硫廢水的來源及其水質特征（如表1所示）， 得到的脫硫廢水具有如下幾個特點：1）pH低：廢水呈弱酸性，pH在2.90～6.99之間;2）含鹽量高：廢水中含有大量的鈣、鎂、鈉等離子;3）懸浮物含量高：受煤種變化和脫硫運行工況影響，懸浮物可到數萬mg/L;4）重金屬種類多：脫硫廢水中有汞、鎘以及鉛等金屬元素，對環境有很強的污染性;5）水質不穩定：受鍋爐負荷、煤質等多因素影響。

2脫硫廢水零排放技術研究

2.1預處理單元

脫硫廢水預處理是實現脫硫廢水零排放的基礎，主要是對廢水進行軟化處理，去除廢水中過高的鈣鎂硬度，防止后續處理系統頻繁出現污堵、結垢等現象，同時去除廢水中的懸浮物、重金屬和硫酸根等離子。

2.2化學沉淀

化學沉淀法主要包括加藥中和、混凝沉淀、澄清過濾等工序。由于在實際工程應用中，中和、反應和絮凝過程需要提供較大的容器，因此通常將中和箱、反應箱和絮凝箱稱為“三聯箱”，化學沉淀法也常稱“三聯箱”化學沉淀法。根據加藥步驟中所加藥品的類型，預處理技術又可分為不軟化、半軟化和全軟化三種。常用的軟化方式包括石灰-碳酸鈉、石灰-硫酸鈉-碳酸鈉等方式。其中，石灰-硫酸鈉方式可降低軟化成本，節約50%的費用。綜合軟化成本和處理效果考慮，軟化工藝通常優選“石灰+硫酸鈉”法，在廢水水質鈣低、需要回收硫酸鎂條件下，通常采用單一硫酸鈉軟化法。對于過濾步驟，為了提高過濾效率、減少占地面積，出現了新型緊湊式過濾裝置，其中以管式微濾方法最具代表性。

2.3混凝沉淀

化學沉淀后的廢水含有大量膠體和懸浮物，通過投加混凝劑，混凝沉淀使其形成絮凝體，經沉淀過程發生固液分離而從水中去除。混凝沉淀盡管可有效去除水中大部分懸浮物，但出水仍含有部分細微懸浮物，且處理效果不穩定，易受水質波動的影響。常用的混凝劑有聚合氯化鋁和聚硅酸鐵，后者在脫硫廢水處理中的效果優于前者。

2.4過濾

為了進一步降低廢水的濁度，確保后續系統進水水質，混凝沉淀常常需與過濾單元聯用。常用的過濾技術包括多介質過濾、微濾、超濾等。其中，內壓錯流式管式微濾，膜管內料液流速高，前處理無需投加高分子絮凝劑，甚至無需沉淀池，自動化程度高，運行穩定，適用于高固體含量廢水的處理，因而在脫硫廢水預處理中具有一定的技術優勢。此外，納濾可實現不同價鹽的分離，實現脫硫廢水的資源回收。由于脫硫廢水水質復雜多變，實際工程需根據水質特性及后處理系統的要求來選擇適宜的預處理方法。此外，為分別回收不同價態的鹽，則需增設納濾將單價與多價離子分離。

2.5濃縮減量單元

濃縮減量主要通過熱濃縮或膜濃縮技術，使預處理后的脫硫廢水得到濃縮，廢水量得到降低，為后期處理節約成本并提高處理的效率。其過程不僅可回收水資源，更重要的是減少了后續蒸發固化的處理量，從而降低蒸發固化的處理成本，是實現脫硫廢水零排放的保障。常用的方法主要包括膜法濃縮和熱法濃縮。熱法濃縮常用技術在蒸發結晶中已詳細闡述。膜法減量主要包括反滲透、正滲透、電滲析等技術（如表2所示）。

2.6尾水固化單元

2.6.1蒸發結晶法

采用蒸發結晶法時，通常將蒸發固化和濃縮減量單元合為一個整體布置在處理系統中，常見技術有MED、MVR等，原理同濃縮減量單元。蒸發結晶法技術成熟，可實現廢水中無機鹽的資源化利用，但投資及運行成本較高，投資成本250～400萬元/噸水，運行成本通常高于120元/噸水，另外蒸發結晶法占地面積通常較大。

2.6.2煙氣干燥法

煙氣干燥法利用煙氣余熱加熱濃縮液，濃縮液中的水分被蒸發，隨煙氣排向大氣，含鹽雜質進入除塵器等電廠已有煙氣處理裝置處理。根據所用煙氣來源，煙氣干燥法可進一步分為高溫段煙氣干燥和低溫段煙氣干燥。常見的煙道蒸發布置方式包括主煙道內蒸發、空預器前煙道內蒸發和旁路煙道蒸發。煙氣蒸發方法有如下特點：一是不會產生需要處置的工業雜鹽;二是能夠變工況或間斷運行，適合參與深度調峰的機組;三是與脫硫系統共用一個DCS系統;四是投資運行成本低，投資成本100～200萬元/噸水，運行成本通常高于10～20元/噸水，系統設備少、占地面積小、建設工期短、運行維護較方便。由于煙道蒸發將廢水處理與電力生產運行相融合，在煙道蒸發對機組運行的影響等方面已有不少研究。研究表明，脫硫廢水煙道蒸發不會對飛灰的綜合利用產生影響，但產生的氣態產物會增加脫硫廢水的排放量及煙道等的腐蝕。鑒于上述特點，盡管煙氣干燥法未對結晶鹽加以利用，但對于沒有分鹽需求且項目預算較低的電廠來說，仍舊無疑是首選方案。

3結語

我國脫硫廢水零排放技術的研究尚處于探索階段，如何根據燃煤電廠原水水質選擇最佳處理工藝路線，實現低成本的脫硫廢水零排放，實現廢水資源化利用，是今后脫硫廢水零排放研究的重點和難點。

參考文獻

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