脫硫廢水零排放處理技術

操 斌，張增利，朱敬宏（新疆天業自備電廠，新疆 石河子 832000）

脫硫廢水零排放處理技術

操 斌，張增利，朱敬宏
（新疆天業自備電廠，新疆 石河子 832000）

介紹了脫硫廢水的傳統處理以及各種新興的零排放工藝，并分析其優缺點，為燃煤電廠脫硫廢水零排放提供了技術指導。

燃煤電廠；脫硫廢水；零排放

在中國，燃煤發電機組占據全部發電機組的70%以上，而燃煤發電機組因燃煤會產生大量含 SO2煙氣，常用濕法脫硫來處理。濕法脫硫是一種典型的氣液反應，其效率較高、反應速度快、脫硫劑利用率高，工程上常用石灰石做脫硫劑。 但是，此法有較大的廢水處理問題。石灰石－石膏濕法脫硫的原理是：石灰漿液在吸收塔內噴淋， 與煙氣中的 SO2反應生成 CaSO3、CaSO4，從而去除煙氣中 SO2。 為了控制脫硫吸收塔石灰石循環漿液的 Cl-、F-等有害元素的濃度和細小的灰塵顆粒濃度富集度，減少漿液對設備的腐蝕和堵塞，同時將煙氣中被洗滌下來的飛灰排出，必須從系統中排出一定量的廢水，從而保證 FGD系統運行的安全可靠性。

1 脫硫廢水水質

脫硫廢水中的雜質主要來自煙氣、脫硫劑和脫硫工藝水。由于煤中含有包括重金屬在內的多種元素 ，如 F、Cl、Cd、Hg、Pb、Ni、Ag、Cu、Cr 等，這 些 元 素在爐膛內高溫條件下會生成多種不同的無機化合物，其中一部分會隨煙氣進入脫硫系統，溶解于吸收漿液中。 隨著吸收漿液的循環使用，雜質不斷濃縮，從而使排出的脫硫廢水中雜質含量偏高。脫硫廢水中含有的雜質主要包括懸浮物、過飽和亞硫酸鹽、硫酸鹽、氟離子、氯離子以及各類重金屬等。 其水質成分和濃度隨煤種、脫硫劑純度和工藝水質的不同，變化范圍很大。

2 傳統脫硫廢水處理工藝

在脫硫過程中，每萬千瓦機組每天產生的脫硫廢水大約為 1 t，脫硫廢水含有害的重金屬元素和氯離子，目前，國內的脫硫廢水處理均采用物理沉降和化學中和的辦法工藝流程如下。

脫硫廢水從廢水緩沖箱用泵送入中和、沉降、絮凝三聯箱， 在中和箱中加入石灰乳將廢水pH值調至9左右，使廢水中的大部分重金屬生成氫氧化物而沉淀，并使石灰乳中的鈣離子與廢水中的氟離子反應生成溶解度較小的氟化鈣沉淀， 與 As¨絡合生成難溶物質。 在沉降箱中加入有機硫（TMT-15），使其與水中剩余的 Pb2+、Hg2+等離子反應生成溶解度更小的金屬硫化物而沉積下來。在絮凝箱內加入FeClSO4，使水中的懸浮固體或膠體雜質凝聚成微細絮凝體，微細絮凝體在緩慢、平滑的混合作用下在絮凝箱中形成稍大的絮體，在絮凝箱出口處加入陽離子高分子聚合電解質作為助凝劑來降低顆粒的表面張力，強化顆粒的長大過程，進一步促進氫氧化物和硫化物的沉淀，使微細絮體慢慢變成更大、更易沉淀的絮狀物，同時也使脫硫廢水中的懸浮物沉降下來。

廢水自動流進入澄清濃縮池，絮凝體在澄清濃縮池中與水分離。絮體因密度較大而沉積在底部，然后通過重力濃縮成污泥。大部分污泥經污泥輸送泵輸送到污泥脫水系統，小部分污泥作為接觸污泥返回到中和箱，提供沉淀所需的晶核。澄清濃縮池上部則為凈水，凈水通過澄清濃縮池周邊的溢流口自動流到出水箱，在此根據測得的水的 pH 值，加鹽酸將其 pH 值調整到 6.0~9.0。 最后， 用廢水排放泵將處理后的廢水送入水力除渣系統，隨沖渣水進行排放。澄清濃縮池底部的大部分濃縮污泥經污泥輸送泵送到污泥脫水機。澄清濃縮池底部的泥渣中固體物質的質量分數為 10%左右，經壓濾機脫水后，濾餅含固率為 45%左右，最后將濾餅運送到渣場貯存。 污泥脫水的濾液進入污水回收池內，由污水回收泵送往中和箱內處理，傳統脫硫為水處理工藝流程圖見圖 1。

圖1 傳統脫硫廢水處理工藝流程

該方法基建投入大、占地面積大、工藝復雜、運行費用高，且處理的廢水難以達到對外排放要求。

3 脫硫廢水零排放處理工藝

實施脫硫廢水零排放可避免廢水大量排放造成的環境污染，體現了“清潔生產”、“循環經濟”的發展戰略，符合國家節能減排的政策。

3.1 預處理+蒸發工藝

預處理系統采用 “兩級反應 ＋ 沉淀和澄清”處理，一級投加石灰，二級投加碳酸鈉軟化水質。 蒸發結晶處理采用多效蒸發結晶或 MVR 蒸發工藝，結晶通過離心機和干燥床制得固體結晶鹽。系統工藝流程見圖2。

圖2 預處理+蒸發工藝流程

脫硫廢水經廢水緩沖池調節水量，均衡水質，在一級反應器，投加石灰乳、絮凝劑和助凝劑，大部分重金屬被生成沉淀，沉淀微粒物在絮凝劑和助凝劑的作用下凝聚成特大的顆粒物，最后流入一級澄清器，然后完成一系列的程序后實現固體和液體的分離。上清液進入二級反應器，為了確保后期的深度處理的部分能夠長期穩定，減少清洗次數，需要對容易結垢的物質進行直接處理。在二級反應器中加入軟化劑后，使水中鈣離子生成沉淀，沉淀微粒物在絮凝劑和助凝劑的作用下凝聚成特大的顆粒物，最后流入二級澄清器，上清液經過濾器再次過濾，確保廢水滿足深度處理進水要求。

蒸發器一般分為 2 種，一種是多效蒸發裝置，一種是MVR蒸發裝置。多效蒸發裝置分為4個單元：熱輸入單元、熱回收單元、結晶單元、附屬系統單元。熱輸入單元即從主廠區接入蒸汽，經過減溫減壓后成為低壓蒸汽，再將蒸汽送至加熱室對廢水進行加熱處理。熱交換后的冷凝液則進到冷凝水箱中。預處理后的脫硫廢水排水，經多級蒸發室的加熱濃縮后送至鹽漿箱，由鹽漿泵輸送至旋流器，將大顆粒的鹽結晶進行旋流并進入離心機，分離出鹽結晶體，然后再經螺旋輸送機送往各類干燥床干燥塔進行干燥。旋流器和離心機分離出的漿液返回至加熱系統中再進行蒸發濃縮，最終干燥出的鹽結晶包裝運輸出廠。

MVR 蒸發裝置原理是利用高能效蒸汽壓縮機壓縮蒸發產生的二次蒸汽，提高二次蒸汽的焓，被提高熱能的二次蒸汽打入蒸發室進行加熱，以達到循環利用二次蒸汽已有的熱能，從而可以不需要外部鮮蒸汽，通過蒸發器自循環來實現蒸發濃縮的目的。從理論上來看， 使用 MVR蒸發器比傳統蒸發器節省 80%以上的能源，節省 90%以上的冷凝水，減少50%以上的占地面積。 預處理+蒸發工藝，投資成本較高，所有廢水進入蒸發系統，運行費用高。

3.2 預處理+膜濃縮+蒸發工藝

考慮蒸發裝置的投資成本和運行成本，新興的脫硫廢水零排放工藝在預處理之后，加入膜濃縮工序，對脫硫廢水進行減量化，降低后續蒸發裝置的處理規模。降低脫硫廢水零排放工藝的整體投資成本和運行成本。膜濃縮工序一般采用高壓反滲透、DTRO 和正滲透 3 種工藝。

高壓反滲透主要采用海水淡化膜對預處理后的脫硫廢水進行濃縮，提高脫硫廢水含鹽量至80 000 mg/L，降低進入后續蒸發裝置的處理規模。

DTRO 采用碟管式膜組件對預處理后的脫硫廢水進行濃縮，DTRO 膜可耐受 120 MPa 超高壓，能夠使脫硫廢水含鹽量濃縮至 12 000 mg/L。

正滲透是采用正滲透膜，利用具有高滲透壓的汲取液，將水分子自發的由低滲透壓的原水側汲取出來，而且將原水中的其他溶質截留，然后再采用其他工藝將水從被稀釋的汲取液中分離出來，最終獲得純凈的水，汲取液可以循環利用。正滲透可以使脫硫廢 水含鹽量濃縮 至 15 000 mg/L。

3.3 預處理+膜濃縮+煙道蒸發工藝

此種工藝主要在末端濃水處理采用煙道蒸發系統代替多效蒸發系統或 MVR蒸發系統， 大大降低了脫硫廢水零排放系統的投資成本和運行成本。濃水煙道蒸發系統利用霧化噴嘴將濃水進行霧化，并且噴入除塵器和空預器之間的煙道中，利用高溫煙氣將廢水液滴蒸干，然后形成微顆粒結晶，進入除塵器中外排，以期達到脫硫廢水零排放的目的。

4 結語

脫硫廢水的常規處理方法雖然比較成熟，工藝流程、建設成本以及運行費用都比較低，但無法做到廢水零排放，隨著對環保要求的不斷提高，脫硫廢水零排放技術的應用勢在必行，而合理選擇適宜的脫硫廢水零排放工藝，對于電廠的脫硫廢水處理及零排放至關重要。

Zero discharge treatment technology of desulphurization waste water

CAO Bin，ZHANG Zeng-li，ZHU Jing-hong
（Xinjiang Tianye owned power plant，Shihezi 832000，China）

This paper mainly introduces the desulfurization waste water treatment and a variety of new traditional zero emission technology，and analyze its advantages and disadvantages，to provide technical guidance for zero emission coal-fired power plant desulfurization wastewater.

coal-fired power plant；desulfurization waste water；zero emission

TQ085

：B

：1009－1785(2017)02-0040-02

2016-12-22