濕法煙氣脫硫廢水主要處理技術的問題及建議

代學民 盧穎 南國英 崔笑穎 任淑萍

摘要：針對去除煙氣中含有的二氧化硫污染物質時采用的濕法煙氣脫硫方法而產生的廢水，分析得出了濕法煙氣脫硫廢水的水質特點。對目前使濕法煙氣脫硫廢水達標排放的主要處理技術：化學沉淀法、化學沉淀一微濾法和蒸發結晶法進行了對比，找出了處理技術方法中存在的問題，由此提出了解決的對策建議。

關鍵詞：濕法煙氣脫硫廢水;處理技術;問題;建議

中圖分類號：X703.11

文獻標識碼：A

文章編號：1674-9944（2018）10-0060-03

1引言

隨著我國工業的快速發展，大氣污染越來越嚴重，二氧化硫是大氣污染的主要污染物質，據原環保部2015年統計，我國工業二氧化硫一年排放量達1556.7萬t，這些二氧化硫主要來源于煤炭燃燒排放。對于煙氣中排放的二氧化硫，我國常采用經濟有效的濕法煙氣脫硫方法減少S02的排放量。濕法煙氣脫硫具有脫硫效率高、有效凈化復雜成分的煙氣、去除各種金屬及非金屬污染物等優點，工藝的優越性使其在煙氣處理領域應用廣泛，但是未經過處理的煙氣脫硫廢水成分復雜，對環境影響大，不能直接排放，因此如何低成本、高效率地處理濕法煙氣脫硫廢水是廢水研究中的熱點問題。

2濕法煙氣脫硫廢水的水質特點

煤中含有的Cd、Hg、Pb、Cr、Ni等重金屬及F、Cl多種元素，在高溫燃燒過程中產生多種無機化合物，其中一部分隨爐渣排出，另一部分隨煙氣進入脫硫裝置，轉移至吸收漿液中被吸收，進入濕法煙氣脫硫廢水。

濕法煙氣脫硫方法中用的最多的是石灰石一石膏濕法煙氣脫硫工藝方法。以石灰石一石膏濕法煙氣脫硫工藝為例，在此工藝中，為回收利用脫硫石膏，需要將含水率高的濃縮石膏漿液用真空皮帶脫水機進行脫水，會產生一部分脫硫廢水;在脫硫過程中，吸收漿液不斷循環使用，煙氣不斷被轉移到吸收漿液中，F和Cl等雜質含量增加，為控制Cl、F濃度，吸收液進入石膏脫水系統，旋流器產生的溢流液作為一部分脫硫廢水排出;因為需確保石膏品質，要控制脫硫石膏中Cl等成分的含量，故對石膏和濾布進行沖洗，為防止石灰石漿液和石膏漿液使設備在運行過程中產生結垢堵塞現象，需對設備進行沖洗，產生的這些沖洗廢水是脫硫廢水的重要組成部分。

通過類比分析H3，得出脫硫廢水的水質特點為：①脫硫廢水的pH值一般為4.0～6.5，呈弱酸性。②由于石膏固體、粉煤灰和石灰石惰性物質，脫硫廢水中的總懸浮固體（TSS）含量很高。③脫硫廢水中總溶解固體濃度高，主要由氯化物，硫酸鹽，碳酸氫鹽，鈣，鈉，鉀和鎂組成，高含鹽量。④脫硫廢水中的Cl-、F-濃度高。⑤脫硫廢水中含有標準限制的各種重金屬和微量成分（包括砷、汞、硒和硼），這些成分含量少，但種類較多，因煤種而異。⑥在脫硫廢水中還原態的無機物（連二硫酸鹽）是形成化學需氧量的主要因素。

3濕法煙氣脫硫廢水的主要處理技術

近年來，隨著對濕法煙氣脫硫廢水處理技術的深入探尋，研究出了多種多樣的處理方法，主要有化學沉淀法、化學沉淀微濾法和蒸發結晶法。

3.1化學沉淀法

化學沉淀法是目前國內最廣泛采用的脫硫廢水處理方法。根據脫硫廢水呈弱酸性、含鹽量高、懸浮物含量高，Cl、F濃度高等水質特點，化學沉淀法工藝通過中和、沉淀、絮凝、澄清等流程處理脫硫廢水，其工藝流程如圖1所示。

（1）中和：脫硫廢水一般呈酸性，且含有多種重金屬離子，如Cu2、Cr2+、Ni2+等，向脫硫廢水中加入NaOH或者石灰乳，在水中發生酸堿中和反應，使廢水的pH值調節到9.0～9.5。

（2）沉淀：調節pH值后，多數重金屬離子已生成氫氧化物沉淀。加入可溶性硫化物，促進各種重金屬離子進一步生成沉淀，其中汞和鎘的離子含量明顯降低。硫化物主要包括硫化鈉、硫化亞鐵、硫化氫或有機硫化劑等，目前普遍使用的硫化物是有機硫化劑TMT-15。

（3）絮凝：因脫硫廢水中的懸浮物濃度高，主要含有二氧化硅、石膏顆粒及上階段產生的氫氧化物沉淀等，故需進行絮凝處理，使廢水中的膠體顆粒和懸浮物從水中分離出來。在絮凝過程中，常采用的絮凝劑為高分子絮凝劑和鐵鹽。

（4）澄清/濃縮：經過絮凝池的廢水，通過反應池溢流進入澄清池或濃縮池中，大顆粒的絮凝體通過重力沉降，在池底沉積后通過濃縮形成污泥排出，上部的清水溢流進入調節池，進行最終的中和，達到排放標準后排出。

化學沉淀法處理脫硫廢水的操作簡單、技術成熟、運行穩定，但是存在投加的藥劑量大，污泥產生量大，對污泥的脫水處理困難，處理后水中的氯離子含量高，仍不能有效回用等問題。污泥脫水處理和氯離子對設備的腐蝕作用給脫硫廢水的處理提高了運行維修成本。

3.2化學沉淀微濾法

化學沉淀微濾法常用于經過化學沉淀法處理后的廢水仍達不到排放標準的國家，多為排放標準嚴格的歐洲發達國家。該方法具有高效去除脫硫廢水中的懸浮物、重金屬離子，技術操作簡單，自動化程度高的優點，但是微濾膜存在易污堵、結垢的缺點，且成本較高，故在我國的應用較少。化學沉淀微濾法工藝流程如圖2所示。

化學沉淀微濾法是在化學沉淀法的基礎上進行調整，兩者區別在于化學沉淀微濾法用微濾膜進行過濾，用于去除沉淀顆粒，代替了化學沉淀法的混凝沉淀過程，節省了絮凝劑的使用，但是加入了微濾膜的使用費用。此外化學沉淀微濾法采用連續曝氣的方式，達到代替化學沉淀法中的攪拌效果的目的，使反應溶液持續攪動。持續攪動一方面可使重金屬離子與化學試劑充分接觸反應，另一方面可形成氣液兩相流，能夠降低微濾膜附近的濃度差極化程度，使微濾膜表面附著的泥餅層脫落，防止膜污堵、結垢，減小膜污染。

化學沉淀微濾法的費用高于化學沉淀法，但具有占地面積小，能有效去除各種金屬，極大降低廢水濁度，達到更高的廢水排放標準等優勢，對含較高濃度重金屬的脫硫廢水進行處理，出水水質仍然良好，有較強的適應能力，能夠高效處理變化復雜的進水。

3.3蒸發結晶法

蒸發結晶法是為實現脫硫廢水零排放的目的，而研究出的脫硫廢水處理工藝。該方法是將脫硫廢水先經過預處理（中和、沉淀、絮凝等）后，再進入蒸發系統，經過蒸發系統處理后，產生的水蒸氣可冷凝回用，而濃縮液進入結晶系統后形成結晶鹽固體。蒸發結晶法最典型的是臥式MVC蒸發系統結合結晶系統工藝，如圖3所示。脫硫廢水經預處理后在臥式機械蒸汽再壓縮系統與雙效MED蒸發系統中蒸發濃縮，然后在臥式圓盤結晶器進行結晶和立式圓盤干燥器中干燥。

蒸發結晶法處理工藝簡單，蒸發回收后的水質良好，但因脫硫廢水中含有鈣、鎂離子，需經過軟化處理或者使用阻垢劑，防止在蒸發過程中易結垢，增加了運行成本，而且濃縮液結晶后產生的結晶鹽固體純度低，增加了填埋處理費用。該方法投資運行成本較高，故其在實際工程中的應用較少。

4濕法煙氣脫硫廢水處理技術存在的問題及建議

濕法煙氣脫硫廢水處理技術的研究在不斷深入，現階段化學沉淀法在我國脫硫廢水應用廣泛，但處理后的廢水中有部分污染物監測項目排放量達標困難，氯離子、COD含量高，隨著對環保的要求提高，用化學沉淀法將難以滿足脫硫廢水的處理排放標準。化學沉淀微濾法可提高出水水質，但是存在膜易堵塞結垢的問題，且成本較高，技術發展不完善。蒸發結晶法相較于化學沉淀微濾法技術成熟，但產生的結晶鹽純度低，前期投資和運行成本較高。

針對現濕法煙氣脫硫廢水處理技術存在的問題，提出如下建議。

（1）優化化學沉淀法，重視氯離子、COD的處理，減少因氯離子腐蝕設備產生的維修、運行費用，提高排放水水質。

（2）加強研究力度，完善化學沉淀微濾法，尋找有效減少膜堵塞、降低微濾膜成本的技術。

（3）降低蒸發結晶技術的運行費用，提高結晶鹽的分離、提純，實現結晶鹽的資源化利用。

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