淺談脫硫廢水深度處理工藝

祝春樂

摘要：我國水資源短缺，污染嚴重，燃煤電廠是工業耗水大戶，對電廠水資源進行分級利用及水污染防治全面改造，在一定程度上節約了能源和水源。本文研究了脫硫廢水工藝，設計并安裝廢水深度處理系統。文章通過對脫硫廢水深度處理技術的分析，提出脫硫廢水零排放方案。

關鍵詞：污染;零排;深度處理;

0引言

我國水資源短缺，污染嚴重，國家相繼頒布了《環保法》、《水污染防治行動計劃》（水十條）等相關法律法規，給水資源利用及水污染防治提出更高要求。

根據相關調研，電廠部分水污染治理存在難點等問題亟待解決。對水資源進行分級利用及水污染防治全面改造，在一定程度上節約了能源和水源。節約資源，保護環境是我國的基本國策。做好節能減排工作，是貫徹落實科學發展觀、構建社會主義和諧社會的重案措施。

廢水治理原則

廢水治理工程基于電廠水平衡角度，優化現有水系統，做到水資源“分級、分質”利用;貫徹“統籌規劃、因廠制宜、節水優先、雨污分流、分級利用、分類處理、充分回用、達標排放”的原則

電廠水資源利用規劃

2脫硫廢水深度除鹽處理技術介紹

脫硫系統產生的廢水，具有高鹽、高氯、強腐蝕的特點，并且含有大量的懸浮物以及重金屬，是全廠廢水改造的難點與重點，現有脫硫廢水處理系統能正常運行，處理出水無消納環節，要真正的實現脫硫廢水綜合治理，需要對脫硫廢水進行深度處理回用。

現對幾種常用種工藝進行對比分析。

預處理+膜濃縮+蒸發結晶工藝

技術原理

脫硫廢水經減量化后，蒸發結晶實現脫硫廢水中水和鹽的分離，分離后的水可以回用脫硫系統，鹽實現資源化利用。該工藝投資成本、能耗較高，但技術成熟、運行可靠，無任何環保風險。采用化學軟化預處理系統+管式微濾過濾+納濾系統分鹽和高壓反滲透濃縮工藝對這部分廢水進行處理，軟化預處理段主要去除脫硫廢水中的懸浮物、鈣鎂離子，確保后端膜濃縮系統的正常穩定運行，并完成一價離子和二價離子的分離，實現分鹽處理。

技術特點

1）預處理軟化+傳統蒸發結晶、預處理藥劑軟化技術技術非常成熟，，能夠根據廢水水質變化實現自動加藥調整，確保軟化效果，滿足后續蒸發裝置進水水質要求。

2）預處理軟化模塊、膜濃縮減量模塊和蒸發模塊均可單獨運行，在需要達標排放的地區可只選擇預處理軟化模塊;在滿足煤場、灰場噴灑的條件下可選擇預處理軟化+膜濃縮減量模塊，做到近零排放;在當地環保要求絕對零排放地區，選擇三個模塊組合。

3）每個模塊都可以做到自動化運行，維護方便。

4）傳統蒸發器投資費用較高，運行費用也較高，

缺點主要有：

1）預處理軟化藥劑費用較高;

2）系統動設備較多，維護工作量較大;

3）部分電廠周圍無工業鹽用戶，需要委托第三方處置。

預處理工藝段

脫硫廢水雖然經過三聯箱加藥沉淀處理，但懸浮物、硬度、SiO2、Fe、HCO3-對后續膜處理來說依然非常高，所以仍然需要強化軟化預處理，使處理后水質滿足膜的進水要求方可進入膜系統濃縮減量。脫硫廢水軟化處理主要有以下兩種方案： 石灰-碳酸鈉軟化-沉淀池-過濾器處理工藝、石灰—氫氧化鈉-碳酸鈉軟化-管式膜（TUF）-NF膜處理工藝

蒸發結晶工藝段經膜濃縮處理后產生的濃水含鹽量非常高，達到10萬mg/L以上，主要以氯化鈉為主，需要對該濃水進行蒸發結晶處理，方可實現零排放。目前，應用的技術主要有多效蒸發（MED）和蒸汽機械再壓縮（MVR）。煙氣余熱濃縮+二次風干燥工藝

技術原理將從石膏旋流器來的脫硫廢水導入循環廢水箱，通過廢水泵進入濃縮塔;濃縮塔內的廢水通過循環泵將廢水送入廢水噴淋裝置;抽取電除塵與脫硫塔之間的熱煙氣，熱煙氣通過管道進入廢水濃縮塔內;熱煙氣與由廢水噴淋裝置噴出的霧狀脫硫廢水在干燥塔內直接接觸換熱，使霧狀脫硫廢水蒸發濃縮，其中溶解物質形成結晶濃縮液;與霧狀脫硫廢水接觸后的熱煙氣變為濕煙氣，由濃縮塔頂部排出;與熱煙氣接觸后的霧狀脫硫廢水變為部分結晶的濃縮液，儲存于濃縮塔下部的濃漿箱內;濃縮液通過濃漿泵送到中間反應罐加石灰中和反應;中和后的濃縮液泵送至壓濾機;壓濾機濾出泥餅， 含水約40%， 固體物主要成分為硫酸鎂，氯化鈉，石膏及飛灰。濾液水返回濃漿箱。

技術特點

主要大型設備少，占地面積小;2、脫硫廢水進入濃縮塔前不需要進行任何處理，運行費用低;3、濃縮熱源采用鍋爐除塵后的尾端煙氣，用它加熱濃縮脫硫廢水達到以廢治廢目的;4、脫硫廢水在本系統內形成閉合循環，只有固體物產生，系統中所有補水均返回系統并能夠維持平衡，實現脫硫廢水零排放;

缺點主要包括：

1、對鍋爐熱效率有一定影響;2、蒸發的固體鹽混合在飛灰中，對粉煤灰綜合利用有一定影響。

預處理+膜濃縮+煙道噴霧干燥：

采用在脫硝之后，空氣預熱器之前部分煙道進行蒸發處理。結合實際運行情況以及脫硫廢水噴入參數，設定邊界條件，對煙道的模擬計算研究結果表明，對機組正常工作時，引入脫硫廢水鈍化噴射系統，對煙道溫度、壓力、及煙氣流速無影響，對煙道中煙氣正常流動影響很小。噴入煙道后，鈍化液將完全蒸發成水蒸氣，煙道煙氣體積量增加1.5-3%，煙氣質量增加 1.5%。除塵設備煙氣處理量可增加約10%，大于鈍化液系統添加后對煙氣參數的改變量，鈍化液噴入后增加的煙氣量也在電除塵設備能正常處理煙氣范圍。且煙氣濕度增加量2%，且煙溫大于350℃，不產生結露現象。單臺機組新增壓縮空氣量為10m3 /min，約為煙道原有煙氣量的0.04%，對原有風機的正常運行不造成額外負擔，機組滿負荷運行時引風機仍能正常工作。

技術原理

脫硫廢水不脫硫廢水不經過預處理系統，直接從脫硫廢水旋流器溢流提取廢水，利用現有低低溫省煤器出口熱水作為熱源進行加熱，經過三效閃蒸濃縮后，濃縮后3T/H的濃液分別進入兩臺機組的噴霧干燥器蒸發干燥（干燥機的熱源來自脫硝后空預器前之間煙道的350℃的熱煙氣），產生的粉塵及水蒸氣隨煙氣引入電除塵前煙道，利用電除塵捕捉氯離子和其他固態顆粒及金屬元素，蒸發的水蒸汽進入脫硫塔。

技術特點：

采用多效閃蒸技術，實現能源階梯利用，提高了能源的利用率。

不需要對脫硫廢水進行三聯箱的預處理，直接以脫硫廢水中的脫硫石膏為晶種，脫除廢水中的氯離子，蒸發出的潔凈水回收再利用。脫硫廢水零排放工程中，不添加藥物，濃縮后的脫硫廢水經過干燥進入煙道，鹽分經過電除塵進入除塵器灰斗外排，從而除去污染物，系統無結晶鹽的產生。

脫硫廢水處理系統回收水率可達到90%，水分利用100%。蒸發出的潔凈水回用，實現脫硫廢水零排放。脫硫廢水中的鹽主要以硫酸鹽、氯化鹽和亞硫酸鹽、碳酸鹽及灰塵的形式存在，在此蒸發工藝中這些鹽類，不會導致在蒸發的過程中結垢。

干燥速度快、干燥設備占地面積小。

從濕物料到干粉產品的整個過程僅在1～5秒鐘內完成，屬瞬息干燥。并且設備體積小、占地少、熱效率高，節能效果顯著。

閃蒸濃縮的技術特點

閃蒸濃縮與蒸發濃縮不同，在閃蒸過程中不需要高溫蒸汽的加入，其原理是利用物質的沸點隨壓力的降低而降低的特性，當高壓高溫流體經過減壓，使其沸點降低，進入閃蒸罐，流體溫度高于該壓力下的沸點。流體在閃蒸罐中迅速沸騰汽化，并進行兩相分離，從而達到閃蒸濃縮。

2、濃液干燥部分工藝流程

濃液輸送泵將濃液抽出送入噴咀，經過霧化后噴入干燥器，由于高溫煙氣（高溫煙氣從脫硝后空預器前的煙道內抽取）的作用，使其水份迅速蒸發、干燥， 濃縮廢水變為粉狀產品隨同熱煙氣一起送入電除塵器前煙道，廢水中的污染物轉化為固態顆粒物隨同粉塵被電除塵捕捉收集，水蒸汽進入脫硫塔被吸收，實現零排放。

結論

綜上所述，從多個方面綜合考慮，這四種工藝均能滿足脫硫廢水達到零排放的要求，方案一，一次性投資和運行成本高，自動化程度高，系統和日常維護復雜，有工程應用業績;方案四運行成本較方案一、方案二、方案三低，系統相對簡單，方案三一次投資和運行成本較方案一略低。

從固態鹽進入粉煤灰的影響分析可知，方案二和方案三的固化鹽均進入粉煤灰中，經過粉煤灰的影響分析可知，固化鹽均進入粉煤灰對電廠粉煤灰利用和銷售產生影響。方案一固態鹽單獨銷售，不影響現有粉煤灰利用和銷售。

參考文獻：

1）《火力發電廠可行性研究報告內容深度規定》DL/T 5375-2008;

2）《發電廠化學設計規范》DL5068—2014

3）《大中型火力發電廠設計技術規范》GB50660-2011