燃煤電廠濕法脫硫廢水零排放處理技術(shù)

摘? 要：煤炭是我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的支柱性資源。燃煤時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量含硫氣體，煙氣濕法脫硫工藝是燃煤電廠最常使用降低煙氣污染的技術(shù)，脫硫效果顯著，但濕法脫硫產(chǎn)生的廢水會(huì)造成二次污染，須要進(jìn)行特殊處理。本文從煙氣脫硫廢水的處理現(xiàn)狀入手，簡(jiǎn)述了脫硫廢水產(chǎn)生來(lái)源、水質(zhì)特點(diǎn)及其危害，重點(diǎn)介紹了脫硫廢水零排放技術(shù)，并展望了脫硫廢水零排放技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：脫硫廢水;零排放;干化技術(shù);煙道蒸發(fā)

1.燃煤電廠脫硫廢水的來(lái)源及特點(diǎn)

在燃煤電廠，煙氣污染物主要包括了二氧化硫、硫化物、氯化物、氟化物、重金屬離子和煙塵等，為了防止硫化物的污染，要對(duì)含硫煙氣進(jìn)行脫硫處理。按工藝特點(diǎn)目前主要可分濕法、半干法和干法3種煙氣脫硫技術(shù)，大部分燃煤電廠采用石灰石-石膏濕法脫硫工藝。濕法脫硫工藝為避免系統(tǒng)內(nèi)污染物富集，須排放一部分廢水以維持系統(tǒng)內(nèi)污染物濃度，這部分廢水主要含有大量懸浮物、過(guò)飽和的亞硫酸鹽、硫酸鹽以及重金屬等污染物^[1]。

2.常規(guī)脫硫廢水處理方法

脫硫廢水的傳統(tǒng)處理主要集中在中和廢水pH值、降低第一類(lèi)污染物和一些重金屬離子濃度。為此，目前國(guó)內(nèi)外燃煤電廠采用最廣泛的脫硫廢水處理技術(shù)為化學(xué)混凝沉淀法，也稱(chēng)“三聯(lián)箱”法，主要包括中和、沉淀、絮凝及澄清等工序。其中，中和池、反應(yīng)池、絮凝池合稱(chēng)為“三聯(lián)箱”，末端污泥由板框壓濾機(jī)脫水，泥餅外運(yùn)。該法工藝簡(jiǎn)單、相對(duì)技術(shù)成熟、處理量大、運(yùn)行成本相對(duì)較低、處理后的水質(zhì)可達(dá)標(biāo)，但其化學(xué)藥劑使用量與污泥產(chǎn)量均大，且污泥處置困難，出水化學(xué)需氧量（COD）、懸浮物（SS）、重金屬和含鹽量不易達(dá)標(biāo)，腐蝕性強(qiáng)，出水回收利用局限性大，直接排放會(huì)帶來(lái)諸多環(huán)境隱患。

3.燃煤電廠濕法脫硫廢水的零排放處理技術(shù)

3.1蒸發(fā)法

這是濕法脫硫廢水零排放處理工藝中最常見(jiàn)的技術(shù)類(lèi)型，用于廢水處理實(shí)踐中能取得較好成效。的一種。蒸發(fā)法處理脫硫廢水的技術(shù)原理可以做出如下表述：歷經(jīng)高溫加熱過(guò)程后，達(dá)到廢水沸點(diǎn)，誘導(dǎo)其沸騰、蒸發(fā)并生成形蒸氣，水蒸氣凝結(jié)冷卻以后，將其回收成為水資源，借此方式實(shí)現(xiàn)對(duì)不可再生資源的循環(huán)利用。在以上處理階段，脫硫飛鼠內(nèi)的部分污染物會(huì)因高溫、失水，循序漸進(jìn)由液態(tài)轉(zhuǎn)型成，為后期回收和處理過(guò)程順利推進(jìn)創(chuàng)造便利條件。和其他類(lèi)型的零排放處理技術(shù)做比較分析，蒸發(fā)法的可執(zhí)行性更強(qiáng)、實(shí)用性高、操作流程簡(jiǎn)單、能源損耗量少，可以被看成一項(xiàng)行之有效的廢水處理工藝技術(shù)，為實(shí)現(xiàn)濕法脫硫廢水零排放目的提供可靠的支撐^[2]。

3.2強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)

在現(xiàn)實(shí)的實(shí)踐場(chǎng)景內(nèi)，濕法脫硫廢水歷經(jīng)單次蒸發(fā)后很難實(shí)現(xiàn)零排放，從原液濃縮減量至結(jié)晶需要?dú)v經(jīng)較長(zhǎng)時(shí)間，若僅應(yīng)用一次蒸發(fā)措施，不僅會(huì)減慢蒸發(fā)進(jìn)度，還會(huì)對(duì)整體蒸發(fā)效果形成不良影響，故而在生產(chǎn)實(shí)踐中多推薦采用強(qiáng)制循環(huán)的數(shù)次蒸發(fā)技術(shù)。該項(xiàng)技術(shù)在應(yīng)用階段，一般會(huì)將數(shù)個(gè)蒸發(fā)器串聯(lián)在一起，借此方式使脫硫廢水于不同的蒸發(fā)器中進(jìn)行濃縮、減量、結(jié)晶等過(guò)程的轉(zhuǎn)變，最后達(dá)成零排放處理的目標(biāo)。為了將強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)技術(shù)優(yōu)勢(shì)充分發(fā)揮出來(lái)，建議工作人員先對(duì)濕法脫硫廢水進(jìn)行軟化處理，以減少或規(guī)避廢水內(nèi)Ca2+、Mg2+對(duì)蒸發(fā)器結(jié)構(gòu)造成不同程度的損傷。

3.3降膜機(jī)械式蒸發(fā)

和上文一點(diǎn)內(nèi)提及的濕法脫硫廢水共同進(jìn)入蒸發(fā)器進(jìn)行蒸發(fā)處理存在差異，降膜機(jī)械式蒸發(fā)為一種應(yīng)用噴淋設(shè)備使廢水以水膜形式分布于加熱管表層，用于提升蒸發(fā)效率的一種技法。從理論上分析，該種蒸發(fā)技術(shù)運(yùn)行階段耗用的蒸發(fā)熱值明顯低于強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)，相比之下蒸發(fā)效率有一定提升，但只有做到噴淋裝置的噴淋密度、噴淋量和脫硫廢水于加熱管表層的蒸發(fā)速度配合統(tǒng)一，方能將技術(shù)效能充分發(fā)揮出來(lái)，不會(huì)引起大量廢水聚集于加熱管表層的情況，也規(guī)避了加熱管空載問(wèn)題，進(jìn)而取得了最優(yōu)良的蒸發(fā)效果，當(dāng)然關(guān)于以上相關(guān)問(wèn)題在后續(xù)實(shí)踐中還需要不斷探索。因濕法脫硫廢水和加熱管兩者直接觸及接觸，故而對(duì)加熱管材質(zhì)提出更高的要求，設(shè)備造價(jià)成本相應(yīng)提升，故而廢水處理實(shí)踐中要酌情使用。

3.4低溫?zé)煔庹舭l(fā)

在20世紀(jì)90年代美國(guó)就已經(jīng)提出該項(xiàng)技術(shù)方案，該處理工藝應(yīng)用霧化技術(shù)把脫硫廢水霧化為微小液滴，將其噴進(jìn)空氣預(yù)熱器和除塵器之間的煙道內(nèi)，利用煙道的余熱加熱廢水液滴，誘導(dǎo)其蒸發(fā)過(guò)程，廢水蒸發(fā)后參與的微小固體顆粒則被煙氣帶走，除塵器將其捕捉。

當(dāng)下，國(guó)內(nèi)一些電廠已經(jīng)開(kāi)始采用該項(xiàng)技術(shù)處理脫硫廢水，工藝實(shí)施階段為確保廢水蒸發(fā)的完全性，選用適宜的霧化噴嘴具有很大必要性。機(jī)械式霧化噴嘴因霧化液滴粒徑偏大，耗用的蒸發(fā)時(shí)間偏長(zhǎng)，易腐蝕煙道與除塵器造成;空氣霧化噴嘴出口液滴粒徑偏低，較好地實(shí)現(xiàn)了快速蒸發(fā)，符合現(xiàn)代燃煤電廠工藝要求。既往國(guó)內(nèi)有很多學(xué)者陸續(xù)通過(guò)數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)研究該項(xiàng)工藝，發(fā)現(xiàn)液滴霧化粒徑為60μm時(shí)，能夠于煙道內(nèi)快速蒸發(fā)，并且煙溫高于酸露點(diǎn)，規(guī)避腐蝕除塵器被腐蝕的問(wèn)題。

低溫?zé)煔庹舭l(fā)技術(shù)有點(diǎn)有：①工藝系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)易、緊湊，運(yùn)維作業(yè)量少，有助于提升生產(chǎn)效率;②系統(tǒng)占地面積偏小，在小機(jī)組、舊機(jī)組升級(jí)改造領(lǐng)域中表現(xiàn)出較高適用性;缺點(diǎn)有：①煙氣溫度偏低，當(dāng)廢水生成量過(guò)多時(shí)很可能出現(xiàn)出力不足的情況;②煙道運(yùn)行環(huán)境惡劣，容易被腐蝕，短縮使用壽命;③霧化噴嘴容易被堵塞，對(duì)廢水含固量提出較高要求^[3]。

3.5膜分離技術(shù)

濕法脫硫廢水處理工藝推進(jìn)階段，部分物質(zhì)有回收、再利用的價(jià)值，比如水資源、鹽分、重金屬離子等，可以將其用于工業(yè)生產(chǎn)的部分環(huán)節(jié)中，進(jìn)而幫助企業(yè)減少耗材量，創(chuàng)造更多的經(jīng)濟(jì)效益。膜分離技術(shù)為現(xiàn)代工業(yè)內(nèi)回收物質(zhì)的常用技術(shù)類(lèi)型之一，其能將污染物與水體有效分離，在達(dá)成凈化出水目標(biāo)的同時(shí)，協(xié)助技術(shù)人員高效率的落實(shí)部分物質(zhì)的回收工作。微濾、超濾、反滲透等均是常見(jiàn)的膜分離技術(shù)，其面對(duì)的分離對(duì)象直徑存在差異。比如，微濾膜主要截留直徑0.1～10μm物質(zhì)，超濾膜在截留2nm～0.1μm膠體、大分子等物質(zhì)方面表現(xiàn)出良好效能。實(shí)踐中，如若選用了膜孔徑更小的納濾膜，那么能成功截留1～3nm的分子，截留與剔除鹽分，借此方式降低了脫硫廢水內(nèi)的含鹽總量，為實(shí)現(xiàn)零排放處理創(chuàng)造良好基礎(chǔ)。

3.6流化床法

當(dāng)下，國(guó)內(nèi)很多燃煤電廠利用流化床去處理脫硫廢水內(nèi)的部分重金屬離子，取得的效果也較為理想。流化床主要由緩沖池、流化床和循環(huán)池三大部分構(gòu)成。在工藝運(yùn)作階段，廢水先經(jīng)緩沖池進(jìn)行緩沖處理后，被整合至流化床，隨后將Mn2+、Fe2+和與雙氧水等加入其中，于強(qiáng)氧化劑的作用下，Mn2+、Fe2+反應(yīng)會(huì)形成Fe（OH）3與MnO2，以上兩種物質(zhì)對(duì)重金屬離子形成較強(qiáng)的吸附能力，伴隨其表層吸附的重金屬離子量增加過(guò)程，最后會(huì)形成沉淀。隨后污水進(jìn)入循環(huán)池內(nèi)，若檢測(cè)到其達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)就可排放，否則將會(huì)被二次整合至流化床內(nèi)，再行凈化處理。

4.結(jié)論

我國(guó)脫硫廢水零排放技術(shù)仍處于初步階段，零排放技術(shù)存在工藝不成熟、投資運(yùn)行成本大、適用性弱等不足，推廣應(yīng)用率不夠高。因此如何進(jìn)行技術(shù)革新，開(kāi)發(fā)高效益、低成本、適用范圍廣的脫硫廢水零排放新工藝，將是技術(shù)研究重點(diǎn)。

最近一種新的脫硫廢水零排放技術(shù)被提出，該技術(shù)先利用納濾系統(tǒng)對(duì)脫硫廢水進(jìn)行初步濃縮，納濾產(chǎn)水經(jīng)由電滲析系統(tǒng)和蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)處理的高純度工業(yè)鹽，納濾濃水通過(guò)碟管式反滲透系統(tǒng)和煙氣蒸發(fā)系統(tǒng)深度處理。這種脫硫廢水雙路濃縮技術(shù)結(jié)合了蒸發(fā)結(jié)晶技術(shù)和煙氣余熱干化技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，具有污染物去除徹底、系統(tǒng)運(yùn)行高效穩(wěn)定等特點(diǎn)，或許能為燃煤電廠脫硫廢水零排放技術(shù)的優(yōu)化提供新的思路。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介：

孟令剛，男，1976—，漢，安徽淮北，專(zhuān)科，工程師，研究方向：火力發(fā)電廠環(huán)保管理