濕法脫硫除塵技術優化與工業堿性廢水循環利用

摘" " " 要：為解決濕法脫硫工藝廢水處理難題，提高燃煤鍋爐除塵脫硫廢水循環利用率，以濕法除塵工藝特點與廢水水質為切入點，結合工業堿性廢水治理工程實踐經驗，通過對現有濕法脫硫工藝廢水治理技術的深入分析，發現通過中和處理、沉降、絮凝、濃縮澄清等工藝手段，可以實現濕法脫硫工藝廢水的無害化處理，可顯著提升濕法脫硫工藝的經濟效益，減少環境污染。

關" 鍵" 詞：燃煤鍋爐；濕法脫硫除塵；脫硫廢水；循環利用

中圖分類號：X703" " " " 文獻標識碼： A" " " 文章編號： 1004-0935（2023）05-0685-04

濕法脫硫工藝已廣泛用于燃煤鍋爐煙氣除塵脫硫過程，濕法脫硫產生的工藝廢水可以循環利用，且循環過程中不易產生磨損、腐蝕、結垢等各項問題，因此濕法脫硫在燃煤煙氣處理中得到了廣泛應用。由于我國水資源分布不均勻，在一些缺水嚴重地區，濕法脫硫應用過程中會出現用水緊張現象。因此，濕法脫硫的工藝廢水處理和循環利用問題是濕法脫硫工藝的重點研究課題。

1" 燃煤鍋爐濕法脫硫、除塵廢水特點

及工藝

煤炭的高溫燃燒，會把原煤中含有的硫、氮、氰等元素轉化為SO2、NOX等有害氣體，最終燃燒所產生的有害氣體和粉塵將會隨煙氣排入大氣中，造成嚴重污染。濕法脫硫工藝使煙氣通過噴淋系統讓煙氣與除塵水充分接觸，將各種物質溶于水中。煙氣中SO2溶于水后會生成HSO4-離子，當HSO4-離子含量不斷增加，會使水的酸性加強， pH值迅速降低。另一方面，煙氣中未燃盡顆粒和已燃盡煙塵將通過不同途徑大量融入除塵水中，這將會導致除塵廢水中懸浮物增多 [1]。除塵廢水經反復沉淀后可循環利用，但多次循環后廢水中微小懸浮物將不斷積累，同時HSO4-大量融入，水質迅速惡化。循環過程最終會導致除塵系統堵塞、設備腐蝕，嚴重影響系統長期穩定運行。

濕法脫硫除塵廢水水質的情況如表1所示。鍋爐運行過程中，想要保障鍋爐除塵系統和循環系統的長期高效運行，必須處理好工藝廢水，使廢水水質能達到穩定運行標準。從工程實際運行總結，處理后水的pH值應當處于6～8之間[2]。

2" 鍋爐濕法除塵廢水治理技術

2.1" 中和處理

以常見的中小型燃煤鍋爐為例，其濕法除塵廢水循環系統的沉淀池容積小，致使廢水處理過程中沉降不完全。同時由于循環周期相對較短，被除塵水吸收的SO2所產生的HSO4-離子無法及時與煙塵中的堿性物質中和，導致廢水pH值偏低，懸浮物大量增加，最終使循環系統發生堵塞和嚴重腐蝕[3]。在實際運行過程中，通過有效的中和技術降低水中的HSO4-離子的濃度，可以保持循環系統長期穩定運行。同時在具體處理過程中，還應當通過凈化工藝，降低水中懸浮物的濃度[4]。

中和處理發生的主要化學反應如下：

SO42-+Ca2+=CaSO4。" " " " " （1）

由于石灰具有價格低、來源廣等優點，中小型濕法除塵廢水常用投放石灰來治理。除處理成本低外，采用該方法另一項重要原因就是適用范圍廣，該方法對不同類型的酸性廢水均具有較強的處理能力[5]。但該法在應用過程中也存在石灰溶解難等缺點。石灰在水中分散性較差，在發生中和反應過程中，往往會被已生產的CaSO4覆蓋，致使無法繼續進行反應，從而降低反應效率[6]。此外，存在于煙氣中的CO2也會影響SO42-中和反應，這些均導致石灰對酸性除塵廢水的中和效率偏低。中和反應產生的大量泥渣，存在清理困難、環境污染等諸多隱患，是影響投放石灰工藝運行效果的主要因素。

工業堿中和性能優于石灰，但其價格要比生石灰高，這是限制工業堿應用的主要原因[7]。我國工業生產每年均產生大量堿性廢水，如造紙廢水中會含有一定量的NaOH。利用堿性廢水中和酸性除塵廢水，不僅來源廣泛，而且廢水中的堿性物質具有高度分散性，其反應過程具有較高的除塵效率高、成本低等特點，并且能避免生石灰法的大量缺陷[8]。此外，各地在采用堿性工業廢水稀釋后，作為除塵用水，將其直接通入到鍋爐除塵系統，能夠取得良好的煙氣脫硫和除塵效率，并且通過處理后，排放的廢水的pH值能處于6～7之間，達到了以廢治廢的效果[9]。

脫硫除塵后的廢水因為含有原堿性污染物，因此在排放和循環利用前需做好相應的凈化處理，具體處理多以爐渣過濾為主，也有些地區利用生化方式進行凈化處理，或者應用混凝氣浮處理，此類處理雖會導致除塵的費用有所提高，但脫硫除塵后廢水可以循環利用。以堿性工業廢水聯合脫硫除塵工藝已取得了不錯的經濟效益，表2為我國部分中小型鍋爐采用堿性工業廢水處理工藝取得的效果。

通過分析燃燒過程中生產的濾渣發現，爐渣中含有氧化鐵、氧化硅、氧化鈣等可溶性堿物質。爐渣與除塵廢水的長時間接觸，會導致可溶性堿性物質逐漸滲入廢水，中和廢水中的酸性物質，可使溶液的pH值由3～4逐漸上升到6～7。通過爐渣中和濕法除塵廢水，可直接將酸性除塵廢水經熾熱的爐渣接觸過濾[10]。滲入爐渣內的廢水將在極短的時間內汽化，引起爐渣爆裂，這將會使爐渣顆粒變得更加細小，從而使爐渣內的堿性物質溶出，達到降低廢水中HSO-4離子濃度的最終目的。

2.2" 沉降

沉降過程是通過在廢水中加入適量的石灰乳，從而調節混合液的pH值，使混合液中的多數重金屬離子發生沉淀反應，轉變為難溶的氧化物。石灰漿液中鈣離子可以與氟離子發生化學反應，最終生成的氟化鈣也是一種難溶于水中的沉淀物[11]。如果石灰乳處理后的廢水中重金屬離子仍然超標，可適當添加有機硫化物，將重金屬離子轉變為不溶于水的硫化物。

2.3" 絮凝

流入到絮凝箱中的廢水雖已經過沉降處理，但其中仍含有大量懸浮物和細小的膠狀體，需要通過添加混凝劑的方式，使懸浮物聚合成更大的懸浮" 物[12]，通過絮凝方法將凝聚膠體和懸浮顆粒從廢液中分離，從而有效降低懸浮物量。

2.4" 濃縮澄清

廢水在通過一級反應器后，流入一級澄清器中，在該過程中，通過絮凝劑作用得到的絮凝物受重力作用影響會發生沉淀，最終將會聚集在澄清器的底部，逐漸濃縮，最終將會形成泥渣，此時利用刮泥裝置，將泥渣從澄清器刮出。通過一級污泥輸送泵將污泥送入緩沖罐中。澄清器中清水逐漸上升，最終到達澄清器頂部。

3" 深度處理脫硫廢水

廢水是燃煤鍋爐運行產生的一種主要廢棄物，在燃煤過濾運行過程中，如果不通過合理的方式處理好廢水，不僅會導致能源浪費，污染環境，而且會可能會對設備造成破壞，因此要做好深度脫硫處理。具體處理方式如下：脫硫廢水預處理裝置清水箱的廢水要經過預熱器，經過加熱后流進蒸發系統。廢水進入熱交換器中，加熱到沸點，然后將廢水送入到除氣器中加熱，再送入到鹽水濃縮器中。在鹽水槽中，廢水和鹽水混合，發生化學反應，鹽水通過鹽水池后，進入到配箱中。整個系統要循環進行，鹽水下落期間形成液膜，此時會有一部分的水被蒸發掉，蒸汽通過消霧氣后進入壓縮機內，此時蒸汽壓力和溫度會有所上升，蒸汽被壓縮后，溫度降低，凝聚成清水，最終獲取成品水。此時，利用泵將成品水送回到熱切換器中，將熱量傳遞給新進入的" 廢水。

此外，在對脫硫廢水進行處理過程中，也可以采用改良混凝-沉淀法，該方法的工藝流程如圖1所示。固體粉末藥劑因為具有調整pH、絮凝絡合及反應緩沖等功能的成分組成，并且其在具體應用過程中具有安全、穩定、易運輸與存儲等特點。同時，該工藝流程在具體應用過程中具有設備少、無需藥劑配置、控制系統簡單等多項特點，減少了財力和人力消耗，因此具有不錯的應用前景。

4" 除塵廢水循環利用治理工程特點

4.1" 除塵廢水循環與煙氣脫硫相結合

燃煤過濾煙氣脫硫因為脫硫工藝昂貴的基建投資和運行費用，以及場地和技術等各項因素的限制，對我國的生態環境造成了較為嚴重的危害。單純的治理鍋爐除塵廢水要盡量降低水資源的使用量，但是從實際情況來看，最終取得的經濟效益十分有限，如果在問題處理過程中，可以將除塵廢水循環處理與過濾煙氣脫硫工程兩者相結合應用，對鍋爐濕法除塵系統進行合理應用，一方面可以達到除塵的目的，另一方面為部門脫硫作業的開展提供有利條件，通過對各種低價高效的脫硫劑進行合理應用，實現煙氣脫硫除塵，并且要對脫硫除塵后的廢水進行凈化，然后對水進行循環應用。該方式的應用，最終可以獲取不錯的經濟效益。

4.2" 合理利用工業廢物

中小型鍋爐煙氣脫硫與濕法除塵廢水循環水質凈化過程中，可以對各種廢物進行合理應用，例如上文提到堿性工業廢水，以及燃煤鍋爐在運行過程中產生的爐渣、堿性污水、粉煤灰等，完成對煙氣和循環水質的科學處理，這樣不僅能夠擴大處理試劑的來源，而且可以實現廢物資源化，降低煙氣和循環廢水處理基礎建設方面的投資，同時也可以減少處理過程中的能源消耗量，這也符合我國節約性社會發展要求。

4.3" 合理結合小型組合工藝

中小型鍋爐濕法除塵廢水循環治理不能一刀切，要依據實際情況采取不同的方式，將化學和物理處理工藝合理結合在一起，通過該方式可以獲取更好的治理效果。例如，有的企業采取堿性廢水脫硫除塵-廢水絮凝氣浮-回用，有的企業則采取將堿性廢水與鍋爐煙氣聯合處理方式治理廢水和煙氣。在具體處理過程中，合理地將不同的小型組合工藝結合在一起，可以提高過濾煙氣和廢水治理過程中的經濟效益和環境效益。

5" 結束語

燃煤鍋爐在具體運行過程中長期受廢水排放問題的影響，在廢水處理過程中應當與節約用水相結合，以節約用水為首要目標，完成對各種廢水的合理處理。通過廢水脫硫處理工藝，能夠使燃煤鍋爐廢水排放指標達到國家的要求標準，并且可以降低能源消耗。企業在廢水處理過程中，應當結合燃煤鍋爐和工廠的具體情況，制作一套適合自身的廢水處理系統，實現對廢水的科學處理。

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Abstract：" In order to solve the problem of wastewater treatment of wet desulfurization process and improve the recycling rate of dust removal and desulfurization wastewater of coal-fired boilers， taking the characteristics of wet dust removal process and the nature of wastewater as the entry point， combined with the practical experience of industrial alkaline wastewater treatment engineering， through the in-depth analysis of the existing wet desulfurization process wastewater treatment technology， it was found that the harmless treatment of wet desulfurization process wastewater could be realized by means of neutralization treatment， sedimentation， flocculation， concentration and clarification， which can significantly improve the economic benefits of wet desulfurization process and reduce environmental pollution.

Key words： Coal-fired boiler; Wet desulfurization and dust removal; Desulfurization wastewater; Cyclic utilization