火電廠脫硫廢水處理技術應用研究進展

(大唐甘肅發電有限公司西固熱電廠 甘肅 蘭州 730060)

一、引言

作為電能的主要來源，火力發電廠在我國生產生活中具有不可替代的地位，它承擔著我國近70%的電能生產任務。而在進行發電過程中，特別是使用煤炭進行發電時，常常會產生大量煙氣，這些煙氣的主要成分包括氮氧化物、二氧化硫、二氧化碳、粉塵等細小顆粒物，不僅造成了嚴重的環境污染，而且會影響人體健康。脫硫脫硝技術的應用在煙氣凈化過程中發揮了十分重要的作用，特別是以石灰石-石膏脫硫工藝為代表的濕式脫硫技術，具有成本低、響應速度快、脫硫效率高等優點，已經廣泛應用于各類大小火電廠的煙氣凈化。

然而，脫硫脫硝技術在生產過程中會產生大量的脫硫廢水。水體中含有的多種重金屬、懸浮物以及腐蝕性物質將對區域水體、土壤造成極其嚴重的污染。目前，已開發出多種處理技術用于脫硫廢水的凈化處理，如化學沉淀法、微生物處理法、零排放工藝等。本文將介紹目前常用的脫硫廢水處理技術以及最新進展，為工業化應用提供一定的參考。

二、預處理技術

(一)化學沉淀法。化學沉淀法是一種傳統的脫硫廢水處理技術，其原理是向廢水中加入能與廢水中陰、陽離子發生反應，并生成難溶于水的沉淀物。化學沉淀法主要包括4個步驟：中和、重金屬沉淀、絮凝、澄清。目前95%以上的火電廠脫硫廢水都用該種方法，主要用于去除廢水中Ca2+、Mg2+離子、重金屬離子(Cr3+、Cd3+、Hg2+、Cu2+、Pb3+等)以及有些有機污染物。

(二)吸附法。采用高比表面積、含有活性基團的多孔結構材料對脫硫廢水中的各種離子進行吸附，即為吸附法。多孔材料常選用活性炭、碳納米管、粉煤灰等。

付康麗等[3]通過兩步法制備了巰基聚苯乙烯樹脂，當pH>4時，對脫硫廢水中Hg2+的去除效率接近100%，且該巰基聚苯乙烯樹脂具有再生能力，再生處理3次后的再生率仍然能夠達到90%以上，有望實現吸附劑的循環利用。脫硫廢水中的含氟物質也可以用該法去除[4]，通過加入2.5 g吸附劑，調整液體pH值至6，吸附溫度為30 ℃，吸附時間108 min，可達到較好的除氟效果。將吸附法與三維電解相結合[5]，采用椰殼活性炭為吸附劑，通過探討工藝電解條件和吸附條件，獲得了最佳的組合工藝。采用此工藝處理的脫硫廢水，能夠滿足《鋼鐵工業水污染物排放標準》(GB 13456-2012)的間接排放標準。

若吸附劑表面含有特定的活性基團，該活性基團對某些特定的重金屬或污染物吸附效果非常好，但對其他的污染物則會出現抑制甚至脫吸附現象，在一定程度上限制了該種方法的實際應用。

三、深度處理技術

(一)膜分離法。膜分離法是一種廢水濃縮減量工藝，主要包括反滲透(RO)、納濾(NF)、高效反滲透(HERO)和正滲透(FO)技術，可有效去除脫硫廢水中的重金屬離子、細菌、膠體以及有機物等。

采用“超濾膜+反滲透”組合工藝，用于去除脫硫廢水中的TDS、COD、Cl-，去除效率均能達到95%以上，符合《城市污水再利用工業用水水質》的條件要求。通過化學沉淀法預處理，將超濾膜作為反滲透的前處理工藝，在運行48天后，超濾膜的性能穩定，膜通量平穩，有效解決了濾膜易污染的問題。選用納濾技術對脫硫廢水進行深度處理，通過中試試驗，廢水中COD和硫酸鹽的去除率能夠達到92%以上。且該納濾膜在運行18天后，通過酸堿清洗，產水電導率下降了近一倍，納濾膜的通量又恢復到了清洗前的水平[6]。

但是，膜分離法在處理脫硫廢水過程中存在一定的局限性，需要同時加入殺菌劑、還原劑等，有可能會引入二次污染物，而且更換膜材料的費用和頻率較高，投資成本較大。

(二)熱處理法。熱處理法包括多效蒸發(MED)和機械蒸汽再壓縮(MVR)。這兩種方法均能對脫硫廢水進行濃縮處理。

多效蒸發法是在多個串聯起來的容器中放入熱鹽水，加熱容器進行蒸發。利用前效的蒸汽作為后效蒸發器的熱源，將蒸汽熱能進行循環利用的一種方法。該方法能夠充分利用有效溫差對廢水進行濃縮處理，減少熱損失，包括并流流程、逆流流程和平流流程。

機械蒸汽再壓縮是一種不需要外加熱源，而是利用自身系統產生的二次蒸汽，將蒸汽熱源進行二次轉化并用于自身后續做功的節能廢水處理方法。MVR技術所用到的設備主要有壓縮機、蒸發器、熱交換器、氣液分離器。系統的熱量來源于壓縮機，實現了電能向熱能的轉化，使物料由液體變為蒸汽。蒸汽又經過壓縮機變成高溫高壓蒸汽，使蒸發腔中的物料不斷蒸發，經過換熱冷凝形成處理后的水。

四、零排放技術

上世紀七十年代，美國首次提出廢水零排放概念，在水處理環節不排出任何形式的水，即所有的水都能夠被回收利用的一種技術。廢水中的污染物最終處理成固體結晶被收集起來進行資源化利用。我國的脫硫廢水零排放技術正處于高速發展階段，目前已有多家電廠將此技術用于脫硫廢水處理。

汶川電廠將全膜法和蒸發結晶相結合，實現了中國首例“百萬機組廢水零排放”工程示范，93%以上的廢水淡化處理。山西電廠采用低溫煙氣余熱閃蒸技術，去除污染物的效率達到96%以上，實現了脫硫廢水零排放。朝陽電廠通過對現有技術設備的改造升級，將原有的系統沉淀池變為高密度沉淀池，并在過濾器上增加串聯裝置、增設抗污染反滲透膜濃縮設備和煙道蒸發處理系統，達到了零排放要求。

五、結語

脫硫廢水處理技術主要包括預處理、深度處理和零排放技術。零排放技術由于其環境友好、效率高等優勢，越來越多地用于火電廠脫硫廢水處理。同時，零排放技術也離不開預處理和深度處理。只有將三者有機結合起來，結合實際形成合理的處理方案，提高水的回收率，真正實現廢水零排放。