燃煤電廠脫硫廢水零排放處理技術研究進展

張小樂

摘要：燃煤電廠脫硫廢水具有含鹽量高、成分復雜等特點，處理難度極大，直接排放會對環(huán)境造成嚴重污染。對國內(nèi)幾種具有應用前景的脫硫廢水零排放技術進行介紹，分析了不同技術的原理及優(yōu)缺點。展望了燃煤電廠脫硫廢水處理技術的發(fā)展趨勢，指出利用旁路煙道及旁路噴霧干燥零排放處理技術的優(yōu)勢，在此基礎上探索高效清潔、低成本的零排放處理技術將成為脫硫廢水排放領域的研究重點。

關鍵詞：燃煤電廠脫硫;廢水;零排放;處理技術

1、傳統(tǒng)處理技術

早期國家對燃煤電廠脫硫廢水處理的限制較少，傳統(tǒng)的處理工藝較為粗放，主要有煤場噴灑、灰場噴灑與水力沖灰等。煤場噴灑和灰場噴灑是出于安全和抑塵等目的將脫硫廢水噴灑入煤場和灰場，在實際應用中存在廢水用量小的問題，其次由于工藝未對污染物本身進行任何處理，在其轉(zhuǎn)移過程中容易對周邊環(huán)境造成一定的污染。水力沖灰是將脫硫廢水混入水力除灰系統(tǒng)，能同時對灰分起到輸送和中和作用，但該工藝不能用于氣力清灰等類型機組，對廢水的用量較少，難以消納每小時數(shù)噸甚至十余噸的新生廢水，而且由于氯離子含量高，會對相關的金屬管道造成一定的腐蝕。

2、達標排放

脫硫廢水達標排放一般采用常規(guī)的化學沉淀技術，即“三聯(lián)箱”技術。脫硫廢水經(jīng)廢水箱緩沖后首先進入中和箱，向其中投加熟石灰或燒堿，將pH調(diào)整至9左右，大部分重金屬離子形成難溶的氫氧化物沉淀，從溶液中分離;中和箱的上清液進入沉淀箱，向其中投加有機硫TMT-15或Na2S等，將Pb2+和Hg2+等未在中和箱去除的金屬離子沉淀分離;沉淀箱的上清液進入絮凝箱，向其中投加絮凝劑和助凝劑等，廢水中的懸浮顆粒和膠體物質(zhì)凝聚為大顆粒沉淀沉降分離;最后，廢水經(jīng)澄清箱調(diào)節(jié)pH到中性后排出。

化學沉淀工藝對脫硫廢水中的大部分重金屬和懸浮雜質(zhì)均有很好的去除效果，但由于其對工藝控制的要求較高，電廠在實際應用中往往達不到相對精準的控制要求，導致個別指標難以達到排放標準。鑒于此，電廠應加強工藝控制，針對性地分析指標超標原因，尤其對系統(tǒng)加藥方式和用量等進行必要的調(diào)整優(yōu)化。此外，化學沉淀法對于廢水中高濃度的氯離子（高達1萬～2萬mg/L）無任何去除作用，其出水的可溶性鹽含量仍然很高，限制了其回收利用與排放。

3、零排放

零排放一般是指電廠通過一系列工藝流程將脫硫廢水中的污染物質(zhì)固化分離，不再以液體的形式向外排放廢水。目前國內(nèi)主要采用的技術路線可以分為蒸發(fā)結晶和煙道蒸發(fā)兩類。

3.1蒸發(fā)結晶

蒸發(fā)結晶是指通過濃縮和加熱等方法，使脫硫廢水濃度不斷提高，最終形成過飽和溶液，析出結晶鹽并與溶液分離。其典型的技術路線可以概括為“預處理+濃縮+結晶”。預處理的主要目的在于降低廢水硬度，緩解或防止溶液在濃縮過程中結垢和堵塞，常用軟化方法主要為雙堿法，即向廢水投加“熟石灰/燒堿+純堿”，去除廢水鈣離子和鎂離子等。濃縮的目的在于增大廢水濃度，提高結晶效率和降低結晶能耗，常用的方法主要有膜濃縮，如反滲透（RO）、電滲析（ED）和膜蒸餾（MD）等以及配套使用的微濾（MF）和納濾（NF）等。結晶采用的方法主要包括多效蒸發(fā)結晶（MED）和機械壓縮式蒸發(fā)結晶（MVR）。

多效蒸發(fā)結晶（MED）系統(tǒng)一般由多個蒸發(fā)器（即多效）組成，廢水和新蒸汽進入一效蒸發(fā)器發(fā)生換熱，產(chǎn)生二次蒸汽和濃縮液均進入第二效蒸發(fā)器繼續(xù)換熱蒸發(fā)。以此類推，前一效蒸發(fā)產(chǎn)生的二次蒸汽作為下一效的蒸發(fā)熱源，同時前一效產(chǎn)生的濃縮液進入后一效繼續(xù)濃縮，最終廢水中析出結晶鹽實現(xiàn)固液分離。該工藝可將蒸汽的熱能多次利用，因此能量利用率較高。

機械壓縮式蒸發(fā)結晶（MVR）系統(tǒng)是將蒸汽和廢水送入加熱器進行換熱，廢水汽化產(chǎn)生的二次蒸汽經(jīng)氣液分離后送入壓縮機，在壓縮機內(nèi)被壓縮做功，熱焓提高后，再次送入加熱器與廢水進行換熱，廢水吸收熱量后產(chǎn)生的二次蒸汽再次進入壓縮機，以此類推循環(huán)使用，蒸汽多次進入壓縮機和加熱器，廢水隨著濃度的提高達到過飽和狀態(tài)最終析出結晶鹽。

3.2煙道蒸發(fā)

煙道蒸發(fā)技術是指將脫硫廢水霧化噴射于鍋爐尾部煙道，利用其排煙余熱將廢水蒸發(fā)，蒸發(fā)產(chǎn)生的結晶鹽等雜質(zhì)隨煙氣進入電除塵器被捕捉。按照蒸發(fā)選取煙道位置的不同，該工藝可分為低溫煙道蒸發(fā)技術和高溫煙道旁路蒸發(fā)技術。

脫硫廢水經(jīng)過處理裝置后被霧化噴射于空預器和電除塵器之間的煙道，在煙道內(nèi)吸收低溫煙氣熱量蒸發(fā)。然而，由于空預器和電除塵器之間煙氣的溫度一般較低，在機組額定負荷下約能達到110℃～125℃，當負荷降低時煙溫甚至會降低到100℃以下，廢水的蒸發(fā)效果不理想。當噴入煙道的廢水未能在既定時間內(nèi)完全蒸發(fā)時，殘余的水分會附著于煙道內(nèi)壁甚至進入電除塵器，造成煙道積灰、堵塞、腐蝕等問題，并可能影響電除塵器的安全運行，在當前國內(nèi)火電機組長期低負荷運行的背景下有著非常大的安全隱患。

系統(tǒng)設置與空預器并聯(lián)的煙道旁路，在空預器入口處引部分高溫煙氣進入旁路中安裝的廢水蒸發(fā)器，脫硫廢水經(jīng)處理裝置處理后被霧化噴射于蒸發(fā)器中，利用高溫煙氣余熱將水分蒸發(fā)，產(chǎn)生的結晶鹽和固體雜質(zhì)隨旁路煙氣回到空預器之后的主煙道，最終進入電除塵器被捕捉。該技術以空預器之前的高溫煙氣（約300℃～400℃）為廢水蒸發(fā)熱源，雖然在機組各運行工況下可以確保廢水的蒸發(fā)效果，但會在一定程度上減少爐膛進風溫度，降低鍋爐效率，增大機組煤耗。

總而言之，煙道蒸發(fā)技術的工藝流程相對比較簡單，投資成本較低，但并未對脫硫廢水中的污染物進行徹底處理和分離，污染物最終經(jīng)過電除塵器進入粉煤灰，其中所含的重金屬和氯鹽等物質(zhì)可能對環(huán)境造成不同程度的污染，存在一定的環(huán)境安全隱患。

4、結語

綜上所述，目前具有推廣價值的脫硫廢水處理技術主要有化學沉淀技術、蒸發(fā)結晶技術和煙道蒸發(fā)技術，其特征分別總結如下：（1）化學沉淀技術可對大多數(shù)重金屬和懸浮物等物質(zhì)起到很好的去除作用，在應用中應對加藥方式和加藥量等加強精準化控制，提升廢水處理效果。該技術不能有效去除廢水氯離子，影響了產(chǎn)水的回用和排放。（2）蒸發(fā)結晶技術可以在實現(xiàn)廢水零排放的同時，回收凈水和鹽資源，但目前受到國家制鹽政策的限制。該技術可從簡化工藝流程和降低成本方面做進一步的改進。（3）煙道蒸發(fā)技術具有系統(tǒng)簡單和成本低的特點，但存在將廢水污染物經(jīng)粉煤灰轉(zhuǎn)移釋放到環(huán)境中的風險，將來可結合針對性的污染物（主要為重金屬等）處理技術做進一步的完善。

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（作者單位：神華國華孟津發(fā)電有限責任公司）