關于火電廠脫硫廢水零排放技術應用

馬杰 國家能源集團重慶恒泰發電有限公司

一、引言

隨著近年來我國以燃煤為主的火力發電的快速發展，環境問題不斷凸顯。目前火力發電行業高鹽廢水綜合治理處理工藝主要有兩個大方向，一是蒸發結晶，二是煙氣余熱蒸發。因蒸發結晶器造價非常高，而煙氣余熱蒸發受煙氣量的限制，所以目前高鹽廢水綜合治理工藝流程分三個步驟：第一步：預處理，去除懸浮物、硬度、堿度、重金屬等；第二步：濃縮處理，濃縮廢水的量，以減少末端蒸發結晶或煙氣蒸發的投資；第三步：蒸發脫鹽處理，采用蒸發結晶或煙氣加熱蒸發，實現廢水“零排放”。

二、火電廠煙氣廢水處理現狀

隨著脫硫吸收液的循環濃縮，脫硫廢水主要存在以下特征：（1）懸浮物含量高。脫硫廢水由于聚集許多飛灰，故廢水中存在較多懸浮物，另外在不同的電廠負荷和煤種的情況下，其懸浮物含量會有較大變化。（2）無機鹽含量高。脫硫廢水中的主要鹽離子為Ca2+、Mg2+、Na+、F-、Cl-、SO42-和SO32-等，且其中離子含量較高。（3）水質易結垢。脫硫廢水中的鈣離子、硫酸根離子、鎂離子含量較高，并且硫酸鈣常處于過飽和狀態，在濃縮加熱時十分容易結垢。（4）多種重金屬含量超標。（5）廢水的含量隨負荷變動較大。受到燃煤電廠負荷的影響，吸收液用水的水質差異、脫硫系統管理難以控制等限制，脫硫廢水的水量和水質波動明顯，對脫硫廢水處理工藝的適應性提出了很大的挑戰。脫硫廢水在濃縮及凈化過程中存在許多難點：（1）傳統的脫硫廢水處理方法對懸浮物處理的效率不夠高，分離時間較長。（2）由于脫硫廢水的有害腐蝕性物質較多，會對管道和處理設備造成嚴重的腐蝕。（3）脫硫廢水處理得到的化學污泥的有害物質較多，有很強的污染性。（4）負荷或煤種的變化會對處理過程造成沖擊。這些困難給火電廠脫硫帶來了十分巨大的挑戰，傳統的脫硫廢水處理工藝已經不能滿足現在的需求。傳統的脫硫廢水處理方法是直接利用鍋爐余熱來蒸發脫硫廢水達到濃縮的目的，但是該方法效率較低、體積較大、腐蝕和結構嚴重。廢水零排放技術是近年來處理電廠脫硫廢水的有效方法，在全國乃至世界范圍內都有著十分廣泛的應用。本文針對脫硫廢水水量相對較少，但污染較高、處理難度較大的特點，提出了一種適用與電廠脫硫廢水零排放并合理利用廢水中金屬離子的新型技術。

三、火電廠脫硫廢水零排放技術應用

（一）預處理工藝

廢水預處理系統主要是去除脫硫廢水中的懸浮物和Ca2+、Mg2+、SO42-等離子，滿足后續系統的進水要求，避免后續處理系統出現結垢、污堵。雖然“氫氧化鈉+碳酸鈉”軟化法的加藥量少，加藥成本是根據氫氧化鈉和石灰的市場價格波動，現階段因石灰加藥量大、價格高，“氫氧化鈉+碳酸鈉”軟化法加藥成本更低。“氫氧化鈉+碳酸鈉”軟化法對F離子去除效果不好，對氫氧化鎂的沉降效果也不好，會發生氫氧化鎂沉淀一直懸浮在水中無法沉降的情況，氫氧化鎂沉淀的小晶體顆粒會隨著廢水進入下級系統，對后面膜系統運行產生較大影響，故“氫氧化鈉+碳酸鈉”軟化法需要更精細的控制、更高的運行水平，而“石灰+碳酸鈉”軟化法沉降效果更好、藥品安全性更好、購買更容易、加藥費用高。

（二）煙道蒸發工藝

煙道蒸發工藝是新型脫硫廢水處理技術，在煙道中對脫硫廢水噴霧蒸發，技術應用中需用噴霧干燥技術，在鍋爐尾部可設置霧化噴嘴，利用高溫煙道瞬間蒸發，不同于傳統處理方法，對石膏使用量較少，降低脫硫廢水處理成本。采用該方法進行廢水處理時不需要面積非常大，而且消耗的能量特別低，在一些小型的火電廠中應用廣泛。但是該方法也存在很多劣勢，應用過程中，廢水處理時蒸發不夠完全，而且利用此方法進行廢水處理對煙氣流速的要求相對較高，極易造成廢水處理不妥當的情況。

（三）電滲析技術

電滲析的原理是在外加直流電場利用兩溶液電勢差和膜的選擇透過性將離子從水中進行分離的物化過程。因此，電場強度和膜的選擇是電滲析技術的關鍵，一般可將溶液濃縮至含鹽量15%～25%，已被廣泛應用于純水制備、鍋爐給水處理、海水提鹽、工業廢水循環利用等方面。該技術具有常壓運行所需能耗低、耗藥少、對環境污染低、操作較為簡單、適應性較強、耐腐蝕等特點，但存在水耗大、難以除去難解物質、易造成設備結垢、需要多種設備而造成所需場地大的缺點。對于脫硫廢水脫鹽的處理，電滲析濃縮方法因常壓運行、耐腐蝕等優勢受到了研究者的關注。采用三聯箱+納濾+電滲析+反滲透+離子交換+蒸發工藝，對江蘇南通發電廠煙氣脫硫系統廢水進行中試實驗，整個系統運行成本為71.5元/t，淡水出水可回用，鹽純度符合《工業鹽》（GB/T5426—2015）中二級工業濕鹽NaCl≥93.3g/100g的要求。

四、結束語

總而言之，在當前人們對環境高度關注的情況下，加大對火電廠中脫硫廢水排放的處理力度能夠讓廢水處理更加科學，實現環境問題的解決。但是，當前的處理技術仍然存在一定的問題，而且零排放技術在應用時成本高，因此，要求企業加大重視程度，對目前的技術進行更新與改進，實現脫硫廢水零排放技術的優化應用。