燃煤電廠脫硫廢水處理技術(shù)研究

張宇

摘要：目前，在電廠鍋爐燃燒運行中，通過濕法完成煙氣治理的技術(shù)分為兩類。可以選擇適宜的毒害氣體吸附試劑，也可以應用石灰石或石膏等材質(zhì)。第一類技術(shù)可以全面吸收煙氣中的硫化物，完成硫元素脫離，目前常用堿性較高的試劑有廢棄的電石渣等，治理效果顯著。第二類技術(shù)按照要求選擇特定的石灰石以及石膏完成煙氣內(nèi)的毒害物質(zhì)吸附處置，廢氣處置率可以超過90%。嚴格控制鍋爐燃燒中的污染氣體排放，將分離后的雜質(zhì)等再次循環(huán)應用，可以維護自然生態(tài)環(huán)境的同時，降低能源的使用效率，實現(xiàn)企業(yè)的最大創(chuàng)收。

關(guān)鍵詞：燃煤電廠;脫硫廢水;處理技術(shù);

引言

隨著國家生態(tài)環(huán)保要求的提高，燃煤電廠在2016年前均已完成電廠煙氣近零排放的改造。石灰石-石膏濕法脫硫技術(shù)因其在成本、技術(shù)和效果上的優(yōu)勢，在大多數(shù)電廠得到了推廣實施。石膏漿液在循環(huán)過程中，需要定期排出一部分漿液，用來對系統(tǒng)的氟離子和氯離子的含量進行控制。這部分的廢水雖然占電廠耗水量很小，但是其含鹽量極高，污染物種類繁多。

1脫硫廢水水質(zhì)特性

脫硫廢水因其水質(zhì)較差，pH較低，具有較強的腐蝕性;含有較高濃度的懸浮物質(zhì);硬度高，易結(jié)垢、有重金屬;若處理不當，將造成嚴重的二次污染，所以選擇合適的處理技術(shù)是關(guān)鍵。燃煤電廠脫硫廢水處理技術(shù)的選擇，需要同時考慮處理效率與技術(shù)成熟度，充分評估一次性投資與長期運行費用，合理處理資金、資源等投入與節(jié)能減排的產(chǎn)出效益。脫硫廢水處理系統(tǒng)需要與現(xiàn)有的脫硫、脫銷、除塵等污染控制單體協(xié)同，提升系統(tǒng)綜合處理效率，實現(xiàn)產(chǎn)物的無害化、資源化與輕量化，避免產(chǎn)生新的二次污染。在充分考慮電廠實際運行情況的基礎上，對具體機組、煤炭類型及場地空間進行優(yōu)化。

2脫硫廢水主要處理技術(shù)

2.1“預處理+反（正）滲透+蒸發(fā)結(jié)晶”技術(shù)

預處理的目的是利用反應沉淀池，脫除脫硫廢水中Ca2+，Mg2+，SiO2，以及懸浮物等的濃度，減少對后續(xù)管道和設備的影響。然后通過膜式滲透單元進行分鹽處理，最后通過蒸發(fā)結(jié)晶方法進行分鹽結(jié)晶。這類技術(shù)的優(yōu)點是可以脫出含鹽濃度高的廢水，獲得標準的固體鹽，最終產(chǎn)生的水可以回用;系統(tǒng)中除了干污泥外，沒有其他廢棄物排出。缺點是需要多個膜滲透技術(shù)配合，對水質(zhì)要求較嚴格，處理量中等。該技術(shù)的優(yōu)點是可以結(jié)晶分離出固體狀態(tài)的鹽，且鹽的質(zhì)量可控制在工業(yè)級標準。相比化學法，其經(jīng)濟效益得到了提高，同時可以避免化學藥品的二次污染，保護水資源。

2.2預處理軟化技術(shù)

脫硫廢水在經(jīng)過三聯(lián)箱處理工藝后，其懸浮物、硬度以及SiO2等離子濃度仍較高，加強軟化預處理很是必要。預處理將脫除廢水中大量的Mg2+和Ca2+，提升廢水出水水質(zhì)，減少下一個工藝的處理壓力，最終達到濃縮和減量的目的。脫硫廢水軟化預處理的解決方案主要有以下兩種：（1）燒堿+碳酸鈉軟化工藝。該方法已在廢水的軟化處理中得到了廣泛的應用，該工藝具有較高的穩(wěn)定性與可靠性。消耗藥劑量大和產(chǎn)生大量的污泥最終增加總體處理成本，是該工藝的不足。（2）石灰+碳酸鈉軟化+沉淀池+過濾器工藝。脫硫廢水先后經(jīng)過添加Ca（OH）2和Na2CO3的兩級反應器，廢水中的Mg2+和Ca2+同加入的化學劑發(fā)生化學反應并產(chǎn)生沉淀，然后通入到沉淀池中進行固液分離。分離液體再經(jīng)過濾和超濾過濾工藝，然后直接進入膜濃縮處理系統(tǒng)。但由于脫硫廢水軟化處理藥劑及設備成本較高，工藝路線復雜，因此不管是從技術(shù)可行性和經(jīng)濟性而言，均需要進一步開發(fā)成本低、效率高的無軟化的脫硫廢水處理技術(shù)。

2.3全膜法處理工藝

2.3.1超濾技術(shù)

超濾技術(shù)一般作為全膜法分離處理的第一步，是膜分離技術(shù)的重要組成部分，超濾技術(shù)是利用超濾多空膜的特性，通過物理方式攔截和截留污水中的顆粒狀物質(zhì)，并按照膜孔的大小層次過濾顆粒物，超濾技術(shù)的驅(qū)動力通常是污水流體的壓力，能有效提升廢水凈化能力。設備體積小，操作簡單，方便管理。

2.3.2EDI技術(shù)

EDI技術(shù)是一種新型的脫鹽技術(shù)，在完成水資源凈化目的的同時，降低經(jīng)濟支出和運作成本，EDI技術(shù)包含交換樹脂，交換膜和層疊膜等，以電滲析技術(shù)為基礎，結(jié)合離子交換技術(shù)，達到深度脫鹽的目的。

2.4蒸發(fā)塘”技術(shù)

蒸發(fā)塘技術(shù)的原理是在太陽能充足且蒸發(fā)量大的地區(qū)，利用自然條件在塘底蒸發(fā)形成礦物鹽結(jié)晶。相較于其他處理脫硫廢水的技術(shù)而言，蒸發(fā)塘技術(shù)的優(yōu)點是運行成本低，運營效率更高且壽命較長。缺點是建設時要考慮脫硫廢水含鹽量高的特點采取防滲透、防腐蝕措施，以免造成環(huán)境破壞;建設投資和成本較大。我國北方燃煤電廠多采用節(jié)水型冷機組和灰渣綜合利用的措施，而北方地區(qū)太陽能充足且蒸發(fā)量大，適合利用蒸發(fā)塘技術(shù)處理燃煤電廠的脫硫廢水，以滿足環(huán)保要求。目前在烏蘭察布市已經(jīng)有蒸發(fā)塘處置化工濃鹽水技術(shù)的應用。

2.5煙道蒸發(fā)工藝

（1）低溫煙道蒸發(fā)脫硫廢水與高壓空氣預混后，通過霧化噴嘴噴到空預器與除塵器之間，利用煙氣余熱使水霧瞬間蒸發(fā)，同時煙氣溫度降至酸露點以上。低溫煙道蒸發(fā)工藝具有系統(tǒng)簡單、低成本、用時少等特點。由于煙道溫度較低，需要考慮由于露點引起的腐蝕問題。同時，機組負荷波動是影響蒸發(fā)效果、除塵以及煙道堵塞的關(guān)鍵。該技術(shù)適用于運行負荷穩(wěn)定的常規(guī)機組或舊改項目。如：華電內(nèi)蒙古土右電廠、華云新材料自卑電廠。（2）旁路煙氣余熱蒸發(fā)結(jié)晶通過在空氣預熱器前端引出高溫蒸汽，設置旁路蒸發(fā)煙道，并在旁路蒸發(fā)煙道中設置霧化噴口，進行廢水霧化蒸發(fā)結(jié)晶。最終，晶體產(chǎn)物及雜質(zhì)隨著煙氣進入主煙道（空預器之后），被除塵器捕捉去除。雖然該工藝會使爐膛進風溫度降低，從而降低鍋爐效率，提高鍋爐能耗。但其獨立運行，有利于維護、檢修，廢水零排放目標可控可調(diào)，在低負荷、低煙溫及低溫省煤器的機組效益明顯。

2.6反滲透系統(tǒng)

（1）一級反滲透系統(tǒng)。主要作用是利用反滲透膜的特性來除去水中絕大部分可溶性鹽分，膠體，有機物及微生物。其中，2套DTRO反滲透裝置：一級反滲透系統(tǒng)1座，單套設備凈產(chǎn)水量≥10m3/h，反滲透裝置化學清洗周期為2～3個月。RO系統(tǒng)運行參數(shù)：回收率≥60%;脫鹽率≥95%。配置一級DTRO膜組件，化學劑加藥系統(tǒng)，芯濾進水泵，芯式過濾器，高壓柱塞泵，高壓循環(huán)泵，高壓泵蓄能器，清洗罐，清洗劑桶泵。（2）二級反滲透系統(tǒng)。主要作用是進一步對來自一級反滲透系統(tǒng)的高濃度、高鹽分濃水的濃縮、回收處理和達標排放。其中，1套DTRO反滲透裝置：二級反滲透系統(tǒng)1座，單套設備的凈產(chǎn)水量≥4.8m3/h，反滲透裝置化學清洗周期為2～3個月。RO系統(tǒng)運行參數(shù)：回收率≥40%;脫鹽率≥95%。配置二級DTRO膜組件，化學劑加藥系統(tǒng)，芯濾進水泵，芯式過濾器，高壓柱塞泵，高壓循環(huán)泵，高壓泵蓄能器，清洗罐，清洗劑桶泵，能量回收裝置。

結(jié)束語

隨著對水資源重視程度的增加，重要的耗水行業(yè)火電廠勢必要為處理廢水積累本行業(yè)的技術(shù)經(jīng)驗。本文介紹了幾種已經(jīng)應用和未應用的廢水處理技術(shù)，以期為火電廠廢水處理提供相關(guān)參考。未來，針對化學法和物理法，應尋找設備、材料、添加劑的突破，降低基礎建設和運行成本;對于蒸發(fā)塘和金屬基吸附法等未應用在火電機組廢水排放的技術(shù)，應結(jié)合火電機組自身的特性，盡快尋找合適的應用技術(shù)。

參考文獻

[1]方緒才.脫硫廢水的零排放預處理[J].化工設計通訊，2018，44（12）：135.

[2]丁朝輝.某電廠2×300MW燃煤機組廢水處理回用及零排放技術(shù)方案[J].節(jié)能與環(huán)保，2019（1）：106-107.

[3]王煥偉，治卿，張文耀，等.燃煤電廠脫硫廢水零排放現(xiàn)狀分析[J].環(huán)境保護科學，2020，46（3）：85-88.