脫硫廢水特點(diǎn)及三聯(lián)箱處理技術(shù)

翟 瑸

（山東泰通建設(shè)工程有限公司，山東 臨沂 276400）

1 脫硫廢水特性及三聯(lián)箱處理技術(shù)

1.1 脫硫廢水水質(zhì)水量特征

在燃煤電廠煙氣脫硫過(guò)程中，脫硫漿液的ph 值、密度和氯離子濃度等指標(biāo)不規(guī)則排放，會(huì)導(dǎo)致脫硫廢水量的波動(dòng)，脫硫廢水含有大量的煙氣成分，使水質(zhì)變復(fù)雜。脫硫廢水的典型水質(zhì)特征、成因及影響見(jiàn)表1。

表1 脫硫廢水的典型水質(zhì)特征和影響

從上面論述可以看出，脫硫廢水水量不穩(wěn)定，水質(zhì)成分比較復(fù)雜，對(duì)于煤炭發(fā)電廠來(lái)說(shuō)，這是處理廢水時(shí)的一個(gè)難題。脫硫廢水處理技術(shù)的發(fā)展可概括為三大類：（1）三聯(lián)箱優(yōu)化處理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)脫硫廢水的標(biāo)準(zhǔn)排放；（2）噴淋、水力沖灰技術(shù)，在煤場(chǎng)引入渣水系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)脫硫廢水的回用；（3）脫硫廢水零排放技術(shù)，通常指的是蒸發(fā)結(jié)晶和煙氣蒸發(fā)技術(shù)。

1.2 三聯(lián)箱處理技術(shù)

1.2.1 三聯(lián)箱處理技術(shù)原理

燃煤電廠在進(jìn)行煙氣脫硫廢水排放時(shí)，要嚴(yán)格按照Dl/T997-2006 標(biāo)準(zhǔn)來(lái)進(jìn)行水質(zhì)指標(biāo)的控制，設(shè)計(jì)制定排放工藝的時(shí)候，也要按照該標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。三聯(lián)體聯(lián)箱是目前最常用的污水處理工藝，包括中和池、沉淀池和絮凝池，它集中了中和、反應(yīng)、絮凝和沉淀等功能，實(shí)現(xiàn)了污水中污染物的去除。在運(yùn)行過(guò)程中，在中和池中加入堿，調(diào)節(jié)脫硫廢水的PH 值在9 以上，將中和池中的部分重金屬離子除去，剩下不溶性沉淀，成分主要是氫氧化物。然后將有機(jī)硫加到沉淀池中，與廢水中的二價(jià)汞離子反應(yīng)形成不溶性Hgs，去除廢水中的汞，廢水中剩下的懸浮顆粒物則用混凝沉淀的方法除去[1]。

1.2.2 三聯(lián)箱技術(shù)發(fā)展方向

傳統(tǒng)的三聯(lián)箱集箱工藝有著一定的問(wèn)題，集成加工設(shè)備目前受到廣泛關(guān)注。集成加工設(shè)備優(yōu)點(diǎn)有目共睹，處理設(shè)備全部模塊化、一體化，占地面積小，鋪設(shè)管道數(shù)量也少，大大節(jié)約空間。另一個(gè)發(fā)展方向是開(kāi)發(fā)高效絮凝劑，通過(guò)復(fù)配和改性對(duì)多種化學(xué)品進(jìn)行耦合優(yōu)化，可以降低化學(xué)品用量。用模塊化設(shè)備結(jié)合高效絮凝劑，可以有效地去除懸浮雜質(zhì)以及氟化物、重金屬等污染。某電廠使用集成化設(shè)備對(duì)脫硫廢水進(jìn)行處理，分析其運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)表明，該廢水各項(xiàng)污染物均達(dá)到或優(yōu)于市級(jí)2020 年標(biāo)準(zhǔn)。分析比對(duì)集成高效絮凝技術(shù)與傳統(tǒng)處理技術(shù)的處理效果，可以看出集成處理設(shè)備優(yōu)點(diǎn)鮮明，它具有簡(jiǎn)單的工藝步驟、較好的穩(wěn)定性及很高的處理效率，并且施工周期短、易于實(shí)現(xiàn)（三聯(lián)箱技術(shù)原理圖見(jiàn)圖1）。

圖1 三聯(lián)箱技術(shù)原理圖

2 脫硫廢水零排放技術(shù)

2.1 蒸發(fā)結(jié)晶零排放處理技術(shù)

還有一種脫硫廢水實(shí)現(xiàn)零排放的途徑是蒸發(fā)結(jié)晶處理技術(shù)。其工作機(jī)理是針對(duì)濃縮脫硫廢水，使用蒸汽或用其它熱源對(duì)其進(jìn)行加熱，使廢水中的水蒸發(fā)，增加廢水中鹽的濃度，造成過(guò)飽和，最后沉淀形成結(jié)晶鹽，以此就能獲得零排放的效果。蒸發(fā)結(jié)晶技術(shù)一般分為機(jī)械蒸汽再壓縮、多效蒸發(fā)技術(shù)以及熱壓縮強(qiáng)制循環(huán)等。通常使用的脫硫廢水蒸發(fā)技術(shù)多指中水蒸發(fā)技術(shù)和超臨界流體蒸發(fā)技術(shù)。應(yīng)用過(guò)程中，我們一般會(huì)將膜分離技術(shù)結(jié)合到蒸發(fā)結(jié)晶技術(shù)中，可以對(duì)水資源進(jìn)行高效的回收，同時(shí)還可以得到結(jié)晶鹽，且純度很高。但是，該工藝在實(shí)際應(yīng)用中亟待解決的問(wèn)題有:首先，工藝流程要再進(jìn)一步簡(jiǎn)化，操作控制步驟也要進(jìn)一步優(yōu)化，這樣才可以將建設(shè)成本以及運(yùn)行成本降低;其次，使用鹽土、鹽漬土、工業(yè)廢液廢渣來(lái)制鹽是被我國(guó)《鹽業(yè)管理?xiàng)l例》規(guī)定明確禁止的。因此，針對(duì)脫硫廢水采用蒸發(fā)結(jié)晶技術(shù)而生成的鹽，沒(méi)有辦法銷售出去，所以會(huì)變成固體廢物。

2.2 煙氣蒸發(fā)零排放處理技術(shù)

煙氣蒸發(fā)零排放處理技術(shù)主要原理是把脫硫廢水霧化，然后噴入煙道中，廢水霧接觸到熱煙氣，在熱煙氣作用下被汽化，然后就達(dá)到了脫硫廢水零排放的目的。煙氣蒸發(fā)有兩種類型，分別是直接煙道蒸發(fā)和旁路煙道蒸發(fā)。

2.2.1 直接煙道蒸發(fā)處理技術(shù)

直接煙道蒸發(fā)處理技術(shù)主要是使脫硫廢水在壓縮空氣的作用下霧化，脫硫廢水以液滴狀態(tài)進(jìn)入煙道，煙道處于空氣預(yù)熱器與除塵器之間。霧化廢水蒸發(fā)后變成的水蒸氣與煙氣一起進(jìn)入脫硫塔，而鹽結(jié)晶則歸集進(jìn)除塵系統(tǒng)。直接煙氣蒸發(fā)技術(shù)優(yōu)點(diǎn)很多，比如工藝流程簡(jiǎn)單快速、設(shè)備價(jià)格低廉、不會(huì)占據(jù)過(guò)大的空間等。然而，這種方法有一些缺陷。在鍋爐負(fù)荷減小、空氣預(yù)熱器后煙氣溫度降低、廢水蒸發(fā)效率有限的新常態(tài)下，未蒸發(fā)的水滴粘附在煙道內(nèi)壁，容易造成煙道腐蝕。

2.2.2 旁路煙道蒸發(fā)處理技術(shù)

在煙氣直接蒸發(fā)技術(shù)的基礎(chǔ)上，優(yōu)化了高溫旁路煙氣蒸發(fā)技術(shù)，該技術(shù)的工作機(jī)理是把溫度很高的煙氣(空氣預(yù)熱器前部330℃的煙氣)導(dǎo)進(jìn)旁路煙氣蒸發(fā)器，對(duì)脫硫廢水進(jìn)行蒸發(fā)結(jié)晶。我們按照不同的霧化方式對(duì)其進(jìn)行分類，將其分為旋轉(zhuǎn)霧化蒸發(fā)技術(shù)和雙液蒸發(fā)技術(shù)。

2.3 用煤場(chǎng)地的噴霧技術(shù)

該技術(shù)顧名思義就是將脫硫廢水噴導(dǎo)進(jìn)煤場(chǎng)然后噴灑。工藝流程簡(jiǎn)單，設(shè)備整體改造維護(hù)難度低。然而,在煤場(chǎng)噴灑水的過(guò)程中,有兩個(gè)重要的注意事項(xiàng)：第一，必須控制好噴灑的脫硫廢水量，確保增量煤堆的含水量不會(huì)過(guò)高,避免影響到煤的燃燒性能;第二，脫硫廢水pH 值為酸性，廢水中含有大量的Cl-，因此有必要采取措施，避免對(duì)鍋爐設(shè)備造成腐蝕。毛成輝進(jìn)行了脫硫廢水噴淋處理對(duì)鍋爐運(yùn)行影響的研究，他發(fā)現(xiàn)，引入脫硫廢水會(huì)將煤灰熔點(diǎn)降低。在煤的燃燒過(guò)程中，氯會(huì)以氯化氫氣體的形式析出。當(dāng)引入7.5t/h 的脫硫廢水時(shí)，可析出體積分?jǐn)?shù)高達(dá)50×10-6的氯化氫氣體。噴淋重復(fù)使用在煤田的實(shí)際應(yīng)用中受到一定的限制。該技術(shù)吸收的脫硫廢水量有限，同時(shí)必須堅(jiān)決避免脫硫廢水影響到燃煤和機(jī)組設(shè)備。

2.4 水力除灰、干灰加濕技術(shù)

脫硫廢水返灰主要包括引入灰沖洗系統(tǒng)和干灰加濕控制。引力除灰系統(tǒng)在補(bǔ)水時(shí)導(dǎo)入脫硫廢水，是目前一些電廠回用脫硫廢水的一個(gè)措施。粉煤灰中含有氧化鈣等物質(zhì)，可以與脫硫廢水中的酸性物質(zhì)進(jìn)行反應(yīng)，能將廢水的pH 值提高，同時(shí)脫硫廢水中的重金屬離子轉(zhuǎn)化成氫氧化物沉淀。使用該方法時(shí)，不需要對(duì)脫硫廢水進(jìn)行系統(tǒng)改造，即可在水力除灰系統(tǒng)中回用，具有投資少、節(jié)約成本、實(shí)施步驟簡(jiǎn)單等好處。然而，由于脫硫廢水中含有高濃度的氯離子，進(jìn)入除灰系統(tǒng)后，有可能腐蝕設(shè)備。干灰吸收脫硫廢水的量不大，而電廠粉煤灰已逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)楦奢斔头绞剑虼烁苫壹訚窦夹g(shù)在脫硫廢水處理中的應(yīng)用受到限制[2]。

2.5 渣水系統(tǒng)處理技術(shù)

爐渣冷卻需要冷卻水，該技術(shù)是將脫硫廢水作為冷卻水的補(bǔ)充，從而達(dá)到回用廢水的目的，該技術(shù)節(jié)約成本且不需要復(fù)雜的設(shè)備，適應(yīng)范圍廣。煤鍋爐經(jīng)過(guò)高溫燃燒后，會(huì)產(chǎn)生爐渣，爐渣中的堿性金屬氧化物含量很高。一方面可以中和弱酸性脫硫廢水，提高廢水的pH 值至弱堿性;另外，爐渣可以將廢水中的懸浮物、部分重金屬和無(wú)機(jī)離子進(jìn)行吸附從而達(dá)到去除的目的。同時(shí)，由于爐渣溫度很高，可以將一部分廢水蒸發(fā)，從而減少?gòu)U水的總量。綜上所述，在爐渣水系統(tǒng)中導(dǎo)入脫硫廢水作為冷卻補(bǔ)充水，可以成功解決脫硫廢水的排放，十分有效，于是逐漸引起了人們的關(guān)注。陳彪等對(duì)嘉興電廠煙氣脫硫廢水向爐渣水處理系統(tǒng)排放的情況進(jìn)行了研究。通過(guò)研究結(jié)果可以看出，堿性渣水能將脫硫廢水中和，并能引起重金屬和氟化物的沉積。但是，脫硫廢水中含有SO42-和Cl-成分，這些有可能堵塞渣水系統(tǒng)管道或者腐蝕設(shè)備。因此，在渣水系統(tǒng)中導(dǎo)入脫硫廢水時(shí)，有必要控制廢水中氯離子濃度、懸浮物含量和pH 值，另外，在選擇系統(tǒng)管道和設(shè)備的材料時(shí)要盡量選用防腐材料，平時(shí)也要注意做好防腐工作[3]。

3 幾種零排放技術(shù)的經(jīng)濟(jì)效益比較

研究建立了脫硫廢水零排放項(xiàng)目，從建設(shè)成本和運(yùn)行成本兩方面，對(duì)不同的工藝路線進(jìn)行了對(duì)比分析。已經(jīng)被人們認(rèn)可的技術(shù)有煙道蒸發(fā)和蒸汽結(jié)晶技術(shù)，將脫硫廢水進(jìn)行“預(yù)處理+濃縮+旁路煙道蒸發(fā)(蒸發(fā)結(jié)晶)”技術(shù)處理，已成為我國(guó)電廠脫硫廢水零排放技術(shù)的主流，是否有濃縮系統(tǒng)取決于水量。旁路煙道蒸發(fā)和蒸發(fā)結(jié)晶技術(shù)噸水的建設(shè)投資成本較高，噸水的投資成本接近或超過(guò)200萬(wàn)元。而另一方面，工藝路線不同，其運(yùn)行成本的差異也很大。蒸發(fā)結(jié)晶技術(shù)的運(yùn)行成本要比煙氣蒸發(fā)處理技術(shù)高很多，主要是因?yàn)閮煞N熱源不同。前者采用蒸汽蒸發(fā)，處理成本高。后者依靠的是電廠本身的煙氣對(duì)廢水進(jìn)行蒸發(fā)，所以極大地降低了成本。綜上所述，建設(shè)成本和運(yùn)營(yíng)成本仍然是脫硫廢水零排放處理項(xiàng)目面臨的最主要問(wèn)題。今后脫硫廢水的零排放處理，除了要發(fā)展提高新技術(shù)，還要考慮建設(shè)和運(yùn)營(yíng)成本，避免因?yàn)槌杀具^(guò)高降低其可行性。

4 結(jié)論

不同類型的脫硫廢水處理技術(shù)，適合于不同的工作環(huán)境，因此有必要根據(jù)電廠的實(shí)際情況確定經(jīng)濟(jì)可行、穩(wěn)定的處理技術(shù)。目前，三聯(lián)箱集成化處理技術(shù)對(duì)脫硫廢水的排放能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，且十分有效。脫硫廢水實(shí)現(xiàn)零排放的主要技術(shù)是旁路煙道蒸發(fā)和蒸發(fā)結(jié)晶技術(shù)，其中前者適用性更為廣泛。為保證裝置安全穩(wěn)定運(yùn)行，應(yīng)注意控制煙氣抽出量、煙氣溫度和系統(tǒng)中氯離子的平衡。