燃煤電廠濕法脫硫廢水零排放工藝研究

鄭光鳳 王方方 路青 王靜霞

摘 要：分析了脫硫廢水經傳統三聯箱工藝處理后的水質特點，提出了一種新型脫硫廢水近零排放工藝路線，并對該工藝路線的應用前景進行了展望。

關鍵詞：脫硫廢水;MVR;零排放;管式膜

1 概述

火力電廠煙氣脫硫方法總體可分為濕式、干式和半干式脫硫工藝。在各種煙氣脫硫工藝中，石灰--石膏濕法脫硫工藝因其適用煤種范圍大、脫硫效率高、系統可用率高、吸收劑利用率高、石灰石來源豐富、工藝成熟、運行可靠等優勢而成為現階段應用最廣泛的工藝。在濕法煙氣脫硫工藝中，為了維持系統穩定運行和保證石膏質量，需要控制槳液中Cl-濃度不能過高，因此需排出一部分漿液，從而產生脫硫廢水。目前大多數電廠采用三聯箱工藝處理脫硫廢水，主要是通過氧化、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。

2 脫硫廢水特點

煙氣脫硫廢水中雜質來源及其水質特與點脫硫廢水的水量與脫硫工藝、脫硫系統以及煙氣成分等多種因素相關。脫硫廢水中的雜質主要來源于煙氣和脫硫劑，由于煤中含有包括重金屬元素在內的多種元素，如F、Cl、Cd、Hg、Pb、Ni、As和Cr等，這些元素在燃燒過程中生成了多種不同的化合物。這些化合物一部分隨爐渣排出爐膛，另外一部分隨煙氣進入脫硫裝置吸收塔，溶解于吸收漿液中。

脫硫廢水的水質特點：

①廢水呈弱酸性，pH一般為4～6;

②懸浮物含量高，主要是石膏顆粒、二氧化硅以及鐵、鋁的氫氧化物;

③廢水中的主要陽離子為鈣、鎂等硬度離子，鐵、鋁含量也較高，其他重金屬離子含量不高，但大都遠遠超過了《火電廠石灰石—石膏濕法脫硫廢水水質控制指標》中規定的排放指標;

④廢水中的陰離子主要有Cl-、SO42-、SO32-、F-等。這些離子主要來源于煤;

⑤COD不算太高，但脫硫廢水中的COD與通常的廢水不同，在脫硫廢水中，形成COD的主要因素不是有機物，而是還原態的無機物。

3 廢水處理工藝路線

目前國內電廠主要采用三聯箱工藝處理脫硫廢水，處理出水含鹽量很高，直接排放后容易造成二次污染。由于脫硫廢水水量較小、含鹽量高，近年來，國內外都開始研究脫硫廢水零排放處理技術。但是由于廢水零排放技術的投資和運行成本高昂，目前實際應用案例很少。

“零排放”是一種理想的封閉用水系統，系統不向外排水，系統內的水不斷進行循環或處理后復用。而廢水零排放則是要求不向系統外排放任何形式的廢水，從而節約水資源和保護環境。脫硫廢水零排放的核心在于脫鹽處理技術的開發，由于廢水中高濃度的鹽分會對微生物產生抑制或毒害作用，采用生物法除鹽很難達到較好效果，因此只能采用相應的物化處理方法。在脫硫廢水的零排放處理中，主要是采用蒸發結晶的工藝路線。

由于蒸發法具有能耗高、設備易結垢和投資大的缺點。因此，要降低零排放處理成本和保證系統正常運行，從以下兩方面對廢水進行預處理，即廢水的減量化和防結垢處理。一方面，通過減量化處理方法對廢水進行預處理，可以減少蒸發結晶器的處理負荷，可以有效降低處理成本。膜分離法是最為常用的廢水減量化處理技術，膜分離產生的濃水再進行蒸發結晶，可以有效降低蒸發處理負荷和節約處理成本。另一方面，通過軟化法對廢水進行預處理，處理防止蒸發器內結垢。

海鷹公司根據脫硫廢水的水質特點制定了：“軟化+管式膜系統+納濾/反滲透+MVR強制循環結晶系統”的廢水深度處理工藝。

脫硫廢水進入三聯箱后，向廢水投加石灰、有機硫、氯化硫酸鐵、PAM等藥劑以促使鈣鎂離子形成相應的不溶物，同時二氧化硅與鎂一起形成共沉淀。三聯箱出水進入造粒流化床高速固液分離器，將沉淀物分離出，進行污泥壓縮處理外運。造粒流化床高速分離器出水進入出水箱，通過水泵將出水箱的水送人化學結晶造粒流化床，進行軟化處理，設備出水利用管式微濾膜的高效固液分離，獲得膜透過水，經pH回調之后，即可送往納濾/反滲透進行處理。由于無機性堵膜介質（膠體、硬度及二價離子、二氧化硅等）均被有效除去，因此后續反滲透可以穩定運行，并可獲得很高的回收率。經過軟化后的廢水經過納濾/反滲透處理后，產水水質達到電廠循環水補充水的再生水水質要求回用，通過膜法濃縮減量的脫硫廢水可以采用MVR強制循環結晶系統處理達到零排放的目的。

4 展望

海鷹公司整套脫硫廢水零排放工藝可針對不同脫硫水水質進行優化設計，滿足近零排放同時，滿足出水水質要求，該工藝具有以下優勢：

①工藝路線先進，自動化程度高;

②軟化設備先進，較常規方法節省成本，且無需排污和再生等工序;

③管式軟化膜可適用于高懸浮物、高硬度廢水;

④工藝路線考慮副產品的價值，流化床及蒸發結晶器內產生的副產品會為企業帶來一些價值;

⑤深度工藝路線同樣適用于高含鹽廢水的處理，滿足多樣化水質處理。

參考文獻：

[1]謝新各.燃煤電廠脫硫廢水零排放研究[J].中國設備工程，2019（02）.

[2]鄭利兵，魏源送，焦赟儀.零排放形勢下熱電廠脫硫廢水處理進展及展望[J].化學工業與工程，2019，36（01）：28-41.