淺析燃煤電廠脫硫廢水處理技術研究與運用

裴曉婷

【摘 要】電廠水系統廢水經過梯級利用后，脫硫廢水成為最復雜終端廢水。為了使燃煤電廠更好地處理脫硫廢水，本文對脫硫廢水的處理技術及其應用發展進行深入的分析。脫硫廢水中污染物多、離子濃度高，目前多采用化學沉淀法進行處理。研究結果表明，脫硫廢水零排放技術的開發與應用，有助于進一步完善污染物處理技術，避免出現資源浪費與二次污染。

【關鍵詞】脫硫廢水；處理技術；零排放

引言

我國煤炭資源豐富，人口眾多，目前仍主要依靠燃煤發電，而新能源如核能、風能和太陽能等清潔能源還遠遠不能滿足社會發展需求。現階段，煤炭在我國能源結構中依然占據很大的比例，而燃煤污染一直是急需解決的環境問題。燃煤煙氣成分復雜，污染物種類繁多，其中二氧化硫的排放尤為引人關注，其不僅能直接對生態系統造成危害，而且是引起酸雨、霧霾等危害的元兇。為了保護賴以生存的環境，人們需要對燃煤煙氣進行脫硫處理。

1脫硫廢水零排放實施現狀

主要包括循環排污水、冷卻系統排水、化學水處理系統酸堿再生廢水、輸煤沖洗和除塵廢水、含油廢水、脫硫廢水等。該類廢水包含的廢水類型種類多，致使其成分復雜，主要特性為含鹽量高、有機物、懸浮物含量高、水質穩定性差且容易結垢等。此類廢水排入水體后會導致不同程度的環境污染。針對不同的廢水，處理工藝的選擇也存在差異，但最終都能達到回收利用。通過傳統的水處理工藝，火電廠的絕大部分廢水都能夠實現階梯利用，但脫硫廢水是電廠終端廢水，其成分較為復雜并具有強腐蝕性，難以直接回用。脫硫廢水的處理成為制約火電廠廢水零排放的關鍵因素。

2 燃煤電廠脫硫廢水的主要特性以及現有的處理技術

2.1 化學沉淀法

大部分燃煤電廠使用化學沉淀法來處理脫硫廢水，該技術主要的原理是除去脫硫廢水中的重金屬化合物與雜質，其工作流程主要是通過對雜質進行氧化、中和、沉積、絮凝等方式對廢水進行處理來達到目的。在整個化學沉淀過程中，先把脫硫廢水引入調節池中，由于脫硫廢水呈酸性，進入中和池后加入石灰乳調節溶液的酸堿度，也可加入其他強堿類物質將溶液調節為堿性，一般調節的pH值范圍為9.0-9.5。這樣可以使多數重金屬離子以氫氧化物沉淀的形式從脫硫廢水中分離出來。通過中和反應，大多數重金屬離子會分離出來，但是部分離子如汞等很難從中分離，因此中和反應后的廢水進入反應池中，加入硫化物與其反應來沉淀汞金屬。為避免添加的試劑造成再次污染，硫化物質一般選用有機硫TMT-化學沉淀反應后，將廢水引入絮凝池進行澄清，上層液體在經過酸堿度調節后可以達到排放標準。沉淀下來的污泥等雜質部分進入中和池進行二次處理，底層的雜質進行脫水、干燥處理。化學沉淀法是使用最為普遍的一種方法，具有很多優點，石灰乳原料易得，價格低廉，工藝相對簡單，成本較低，實際操作步驟明確。但是，該方法也有一些缺點。例如，石灰乳在使用過程中容易沉淀下來堵塞管道，給反應池的清理帶來不便，容易影響工藝流程的進行。另外，整個流程需要用到的設備較多，步驟較多，前期建造成本較高。

2.2 吸附法

吸附法是脫硫廢水處理中常用的方法，可以把廢水中的離子較為完全地去除。在燃煤電廠的脫硫廢水處理中，很多學者采用這種方法。例如：活性炭、磺化煤、活性白土、硅藻土、活性氧化鋁、活性沸石、焦炭吸附法主要采用吸附劑來對廢水中的離子產生吸附力，選擇不同的吸附劑會對廢水中的離子產生不同的吸附作用，合適的吸附劑會高效地去除金屬離子，而且加入過量的吸附劑不會對廢水產生二次污染。吸附法對大多數離子的去除率可以至少達到80%，其具有很多優點，如運行成本低、工藝操作簡單、處理效率高、步驟少。金屬離子的去除是脫硫廢水處理的重要內容，由于廢水含鹽量極高，在使用吸附劑吸附金屬離子時，很多無機離子也會被吸附，容易導致金屬離子吸附率低。目前，吸附法還沒有廣泛用于燃煤電廠脫硫廢水處理中，還有待進一步的研究。要實現吸附法在脫硫廢水中的實際應用，人們需要對其不斷優化，如吸附劑的選擇、吸附劑所需要的條件、工藝流程和設備等。

2.3 離子交換法

離子交換法的作用原理為，向脫硫廢水中加入相應的離子，這些離子會與廢水中的其余離子結合，當水體中的離子含量下降時，能夠大幅降低水質的硬度。這種方法在應用過程中，擁有更高的可靠性與穩定性，另外就軟化效果來看，這種方法能夠使脫硫廢水的硬度降低到10ppm以下，同時對于高于該硬度的脫硫廢水，還可以進行二次以及多次處理。常用有無機和有機質兩類。前者如天然物質海綠砂或合成沸石；后者如磺化煤和樹脂。考慮到該系統的建設和運行成本，在具體的離子交換過程中，可以采用向系統中加入化學藥品的方式達到軟化目的，為后續的處理過程打下基礎。例如：動態離子交換法去除廢水中的鎂離子

動態離子交換法除鎂的最佳工藝條件為：常溫操作，最佳酸度為PH=4.-6.0，操作流速為0.849cm/min；樹脂床高徑比為8；接觸時間為20min左右。動態離子交換法去除稀土廢水中的鎂離子 動態離子交換法除鎂的最佳工藝條件為：常溫操作，最佳酸度為PH=4.5-6.0，操作流速為0.849cm/min；樹脂床高徑比為8；接觸時間為20min左右。

2.4 多物質加入法

在這種技術的應用中，會向脫硫廢水中加入硫酸鈉、和石灰，原因在于在脫硫廢水的環境下，這些物質的加入會影響硫酸鈣的溶解度。在該技術的具體實施過程中，首先會對脫硫廢水進行預處理，處理方式為向廢水中加入石灰以及硫酸鈉，同時對廢水的酸堿度進行控制，需要保證酸堿度在12-13之間，同時將這些廢水進行霧化處理。其次為將脫硫煙氣排放到經過預處理的脫硫廢水中，同時需要向這些煙氣中通入二氧化碳，這種煙氣能夠在脫硫廢水的環境下生成碳酸鈣，由于碳酸鈣不溶于水，所以可以對脫硫廢水中的鈣離子進行有效處理。最后為控制廢水的酸堿度，需要保持在11左右。這種方法在應用過程中，能夠在很大程度上降低水質軟化過程中需要耗費的成本，但是也存在較為嚴重的問題，即在技術的具體應用中，很難對廢水的酸堿度進行控制。

結語

燃煤電廠脫硫廢水的處理是很多學者一直研究的課題，處理的難點在于污染組分差別大、離子濃度含量高、硬度高等。隨著科技的不斷進步，越來越多的難題被攻克，很多新技術、新方法被應用到廢水處理中，諸多學者在脫硫廢水的零排放方面做了大量研究，隨著很多新理論的提出，脫硫廢水的零排放技術將會更加完善。

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（作者單位：國家能源集團有限公司聊城發電廠）