燃煤電廠脫硫廢水零排放處理技術研究進展

陳興

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，直接排放會對環境造成嚴重污染。對國內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缺點。展望了燃煤電廠脫硫廢水處理技術的發展趨勢，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、達標排放

脫硫廢水達標排放一般采用常規的化學沉淀技術，即“三聯箱”技術。脫硫廢水經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凝聚為大顆粒沉淀沉降分離;最后，廢水經澄清箱調節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，尤其對系統加藥方式和用量等進行必要的調整優化。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。

2、脫硫廢水處理技術

2.1混凝沉淀法

混凝沉淀法（俗稱三聯箱工藝）是傳統的物理化學法，主要由中和、沉淀、絮凝、澄清4部分構成。

具體工藝過程：（1）中和。通過在中和箱中加入石灰乳或其他堿性化學試劑，使pH值升高到9.0～9.5之間，鋅、鎳、鉻等重金屬離子可以生成難溶氫氧化物。同時，石灰乳漿液中的鈣離子與廢水中的氟離子生成難溶的氟化鈣。（2）沉淀。通過在沉淀箱中加入有機硫化物，可以使鉛離子、汞離子反應生成難溶硫化物沉淀。（3）絮凝。通過在絮凝箱中加入絮凝劑，可以使膠體顆粒與懸浮物顆粒凝聚成較大顆粒，助凝劑的加入可以強化絮凝，促進氫氧化物和硫化物的沉淀過程。（4）澄清。絮凝后的廢水進入澄清池中澄清。澄清池上部分是凈水，通過pH調節達標后可直接外排;沉積在澄清池底部的是污泥，大部分污泥經過壓濾后形成泥餅，被外運集中處理，小部分污泥作為接觸污泥繼續返回中和箱。

2.2廢水回用法

廢水回用法可用于煤場噴灑或水力沖灰及除渣系統

2.2.1用于煤場噴灑或水力沖灰

將脫硫廢水噴灑進煤堆，煤含水率增量小，不影響煤的燃燒性能，但所含鹽分因水分蒸發而結晶，會導致鍋爐設備的腐蝕。此外，水力除灰系統也可摻和少量廢水。由于脫硫廢水的含量<灰水量，其對灰水的成分影響小，故該法不適于采用氣力除灰的電廠。

為了減少揚塵，濕化飛灰是一種將脫硫廢水噴灑到飛灰中的節水做法。隨著飛灰逐漸采用干態運輸，該法也逐漸被淘汰。

2.2.2用于除渣系統

將脫硫廢水作為補給水引入除渣系統，高溫爐渣含有大量堿性氧化物，能夠與呈酸性的脫硫廢水進行中和反應，沉淀廢水中的重金屬離子。爐渣可吸附廢水中的懸浮物及金屬氫氧化物沉淀，脫硫廢水蒸發結晶過程所需的熱量也可以直接從爐渣廢熱中獲取一部分。但此法會引起系統堵塞，設備及管道腐蝕問題。

2.2.3廢水回用法的特點

以上2種廢物回收利用方式均高效節能，但目前絕大多數電廠干灰利用良好，缺乏煤場噴灑、水力沖灰的實施條件。基于上述原因，脫硫廢水的回用處理法只能消耗少量的脫硫廢水。

2.3預處理+蒸發結晶+固體廢物處理法

蒸發結晶法是利用蒸發器對脫硫廢水進行濃縮，得到的濃縮水在結晶干燥后形成固體鹽，得到的產品水可直接進行回用。蒸發結晶法對廢水水質和燃煤品種的適應性較廣，目前應用也較多。

國內的河源電廠和恒益電廠均采用蒸發結晶工藝處理脫硫廢水，不同的是河源電廠在蒸發器前設置了預處理系統，通過投加石灰、碳酸鈉2級軟化，再加上沉淀和澄清處理，使得最終得到的結晶鹽成分較純，可作為商品鹽出售。此外，增加預處理系統可顯著降低設備結垢的可能性，從而減少設備維護費用。

預處理系統的設置為后續處理工藝正常進行打下了良好的基礎，常用的預處理方法包括石灰軟化法、碳酸鈉軟化法和離子交換法。西安熱工院采用石灰-蘇打2級化學沉淀預處理工藝，使得鈣、鎂離子的含量滿足蒸發結晶進水水質要求。華能長興電廠采用軟化預處理+反滲透+正滲透+MVR立式降膜蒸發器+強制循環結晶的組合工藝，脫硫系統穩定運行數年，可實現零排放。

2.4煙道處理法

煙道處理法的原理是將脫硫廢水送至空氣預熱器與電除塵器之間的煙道內，使用霧化噴嘴將脫硫廢水霧化，高溫煙氣產生的熱量能夠蒸發廢水液滴，蒸發后殘留的固體物質隨飛灰一起被電除塵器收集。該法工藝簡單、投資與占地較少，具有極高的節能和環保價值。但需要嚴格控制廢水在煙道內的蒸發過程，確保其在進入除塵器電極前完全蒸發，否則會腐蝕除塵器電極板，減少除塵器的使用壽命。實際運行中，煙氣濕度增大可能會導致除塵器板結、煙氣排放溫度過低等問題。

按照蒸發位置的不同，煙道蒸發技術可分為低溫煙道蒸發技術和高溫煙道旁路蒸發技術。低溫煙道蒸發技術采用空氣預熱器后的低溫煙氣為廢水蒸發熱源，不會影響到機組煤耗。但其運行風險大，容易引起煙道結垢、腐蝕等問題。高溫煙道旁路蒸發技術利用高溫煙氣余熱將水分蒸發，產生的結晶鹽和固體雜質能夠返回至主煙道，最終被電除塵器捕捉。

2.5超濾/微濾+反滲透法

由于反滲透工藝對入口水的SDI指數要求<4～5，選擇超濾/微濾作為反滲透的預處理工藝，可提高進水水質，為后續處理提供保障。經三聯箱處理后的脫硫廢水，由澄清池進入超濾/微濾膜，可以截留剩余的懸浮物和金屬化合物。與傳統的蒸發結晶技術相比，反滲透膜脫鹽率達到90%以上，有的甚至高達98%。

3、結語

處理燃煤電廠脫硫廢水的主要難點包括廢水污染組分差別大、水量波動大、硬度高易結垢及氯離子濃度高易腐蝕等。近年來，許多學者在零排放處理技術方面進行了大量的研究，隨著組合工藝的開發與新技術路線的提出，脫硫廢水的近零排放或零排放可基本實現。

參考文獻：

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（作者單位：神華國華孟津發電有限責任公司）