火力發(fā)電廠脫硫廢水深度處理技術(shù)

隨著中國水環(huán)保政策趨于嚴(yán)控，火力發(fā)電廠脫硫廢水“零排放”理念不斷升溫。脫硫廢水是火電廠難處理的末端廢水，單一技術(shù)路線的廢水處理方案往往難以兼顧目標(biāo)與成本。本文分析了各種深度處理方法以及具體的應(yīng)用環(huán)境，提出針對(duì)不同成分的廢水需要有不同的應(yīng)對(duì)處理措施，對(duì)于推動(dòng)脫硫廢水處理工作，實(shí)現(xiàn)脫硫廢水零排放具有重要意義。

一、脫硫廢水來源

采用濕法脫硫工藝的燃煤電廠在運(yùn)行中，需要維持脫硫裝置（FGD）當(dāng)中漿液循環(huán)系統(tǒng)的平衡度，避免離子等可能對(duì)脫硫系統(tǒng)和設(shè)備帶來的不利影響，同時(shí)排放系統(tǒng)中的廢水，保持脫硫系統(tǒng)水平衡。從來源上看，脫硫廢水主要從石膏旋流器或廢水旋流器的溢流處產(chǎn)生。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，在脫硫廢水中，有相當(dāng)比例的重金屬以及各種無機(jī)鹽等，如果這些含有高濃度鹽分的廢水不經(jīng)過有效處理就直接排放到大自然環(huán)境中，會(huì)嚴(yán)重影響生態(tài)健康，也不利于地下水資源的保護(hù)。

二、脫硫廢水進(jìn)行零排放處理的必要性

目前，燃煤電廠煙氣脫硫裝置應(yīng)用廣泛的是石灰石-石膏濕法脫硫工藝。為保證脫硫系統(tǒng)的安全運(yùn)行和保證石膏品質(zhì)而排放的脫硫廢水，其中含有大量的雜質(zhì)，如懸浮物、無機(jī)鹽離子、重金屬離子等，很多物質(zhì)為環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)中要求嚴(yán)格控制的類污染物，需要進(jìn)行凈化處理才能排放水體。

國內(nèi)多數(shù)燃煤電廠凈化脫硫廢水采用的常規(guī)處理工藝即“三聯(lián)箱”技術(shù)，采用物理化學(xué)方法，通過中和、沉降、絮凝和澄清等過程對(duì)脫硫廢水進(jìn)行處理，通常使用的藥劑包括氫氧化鈣/氫氧化鈉、有機(jī)硫、鐵鹽、助凝劑、鹽酸等。該工藝能夠去除脫硫廢水中對(duì)環(huán)境危害較大的重金屬等有害物質(zhì)和懸浮物，但不能去除氯離子，處理出水為高含鹽廢水，具有強(qiáng)腐蝕性，無法回收利用。排入自然水系后還會(huì)影響環(huán)境，潛在環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)高。

隨著對(duì)環(huán)境污染的治理日益提速，對(duì)廢水的排放要求也越來越嚴(yán)格。燃煤電廠在資源約束與排放限制方面的壓力陡然上升，脫硫廢水排放已經(jīng)是燃煤電廠面臨的嚴(yán)重的環(huán)保問題。傳統(tǒng)的脫硫廢水處理工藝達(dá)到的水質(zhì)排放標(biāo)準(zhǔn)越來越不符合當(dāng)下越來越嚴(yán)格的環(huán)保發(fā)展形勢，電力企業(yè)實(shí)現(xiàn)脫硫廢水零排放的需求越來越迫切，減排和近零排放成為必然趨勢。

三、脫硫廢水的產(chǎn)生及其水質(zhì)特點(diǎn)

脫硫廢水主要來自石膏旋流器或廢水旋流器的溢流，是維持脫硫裝置漿液循環(huán)系統(tǒng)物質(zhì)平衡，控制石灰石漿液中可溶部分（即Cl-）含量、保證石膏質(zhì)量的必要工藝環(huán)節(jié)。廢水中所含物質(zhì)繁雜，大體分為氯化物、氟化物、亞硫酸鹽、硫酸鹽、硫化物、懸浮物以及重金屬離子（如Hg2+，Pb2+、Cr2+等）、氨氮等。

脫硫廢水具有污染物成份復(fù)雜、波動(dòng)范圍大等特點(diǎn)。pH值較低，呈酸性，水中懸浮物含量高、鹽含量高、存在重金屬超標(biāo)的可能，氯根含量很高，腐蝕性很強(qiáng)，是電廠中難處置的廢水。

四、脫硫廢水深度處理方法

1.廢水濃縮處理技術(shù)

目前，國內(nèi)的脫硫廢水濃縮處理主要采用膜濃縮、熱法濃縮和煙氣濃縮技術(shù)路線。

（1）膜濃縮技術(shù)

目前，膜濃縮技術(shù)廣泛應(yīng)用于脫硫廢水的深度處理和濃縮研究，以減少廢水處理系統(tǒng)中蒸發(fā)結(jié)晶的污水處理量，使得電廠零排放技術(shù)更經(jīng)濟(jì)可行。

（1.1）反滲透（RO）技術(shù)。在外界高壓力作用下，利用反滲透膜的選擇透過性，水溶液中水由高濃度一側(cè)向低濃度一側(cè)移動(dòng)，使得溶液中的溶質(zhì)與水得到分離。

（1.2）電滲析技術(shù)。利用離子交換膜的選擇透過性，溶液中的帶電陰、陽離子在直流電場作用下定向遷移，實(shí)現(xiàn)對(duì)廢水的濃縮和分離。

Cui等利用電滲析法去除脫硫廢水中的氯離子，結(jié)果表明，在佳條件下，當(dāng)氯離子質(zhì)量濃度為19.2g/Ｌ時(shí)，氯離子的去除率為83.3％，得到副產(chǎn)品Cl2、H2和Ca(OH)2，處理成本0.15$/kg。

（2）熱法濃縮技術(shù)

熱法濃縮技術(shù)包括多效蒸發(fā)（MED）和機(jī)械蒸汽再壓縮（MVR）等。

（2.1）多效蒸發(fā)（MED）技術(shù)。將蒸汽的熱能進(jìn)行循環(huán)并多次重復(fù)利用，以減少熱能消耗，降低成本。加熱后的鹽水在多個(gè)串聯(lián)的蒸發(fā)器中蒸發(fā)，利用前效蒸發(fā)產(chǎn)生的二次蒸汽，作為后效蒸發(fā)器的熱源，后效中水的沸點(diǎn)溫度和壓力比前效低，效與效之間的熱能再生利用可以重復(fù)多次。

（2.2）機(jī)械蒸汽再壓縮（MVR）技術(shù)。將蒸發(fā)器蒸發(fā)產(chǎn)生的原本需要冷卻水冷凝的二次蒸汽，經(jīng)壓縮機(jī)壓縮后，提高壓力和飽和溫度，增加熱焓，再送入蒸發(fā)器作為熱源，替代新鮮蒸汽循環(huán)利用，二次蒸汽的潛熱得以充分利用，同時(shí)還省去了二次蒸汽冷卻水系統(tǒng)，節(jié)約大量冷卻水，從而達(dá)到節(jié)能和降低運(yùn)行成本的目的。

（3）煙氣濃縮技術(shù)。利用燃煤電廠除塵器出口低溫?zé)煔獾挠酂嶙鳛闊嵩矗趯ｉT的蒸發(fā)器內(nèi)與（循環(huán)）噴淋的廢水進(jìn)行傳質(zhì)傳熱，使部分純水蒸發(fā)分離，實(shí)現(xiàn)末端廢水的濃縮減量。

2.廢水零排放處理技術(shù)

目前，國內(nèi)的脫硫廢水零排放處理主要采用蒸發(fā)結(jié)晶和煙氣蒸發(fā)兩類技術(shù)路線。

（2.1）蒸發(fā)結(jié)晶技術(shù)

蒸發(fā)結(jié)晶技術(shù)是廢水零排放處理的常用技術(shù)之一。脫硫廢水在蒸發(fā)器中通過蒸汽進(jìn)行加熱沸騰，廢水中的水分逐漸蒸發(fā)，水蒸氣經(jīng)冷卻重新凝結(jié)回收利用。脫硫廢水中的溶解性固體被截留在殘液中，隨著濃縮倍數(shù)的提高，終以晶體形式析出。蒸發(fā)結(jié)晶技術(shù)包括多效蒸發(fā)（MED）和機(jī)械蒸汽再壓縮（MVR）等。蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)主要由預(yù)處理、軟化、蒸發(fā)、結(jié)晶、脫水等部分組成。

（2.2）煙道蒸發(fā)技術(shù)

煙道蒸發(fā)技術(shù)先在美國投入使用，其基本應(yīng)用原理是將一定量的廢水以較快的速度噴射到煙道中，在廢水被噴射的過程中會(huì)產(chǎn)生霧化，之后受到煙道高溫的影響，會(huì)在較短的時(shí)間內(nèi)被迅速蒸發(fā)汽化，各種懸浮顆粒等在被蒸發(fā)之后會(huì)形成各種小顆粒，終被帶入到除塵器中，從而完成了脫硫廢水的處理。

直接煙道噴霧蒸發(fā)技術(shù)是將脫硫廢水通過雙流體噴槍進(jìn)行霧化后噴入除塵器入口煙道，利用煙氣余熱使之瞬間蒸發(fā)。廢水蒸發(fā)后產(chǎn)生的結(jié)晶鹽附著在煙氣中的粉煤灰上，在除塵系統(tǒng)中被捕獲收集，并隨灰一起排出。水蒸氣隨除塵后的煙氣進(jìn)入脫硫塔，在脫硫吸收塔內(nèi)冷凝成新鮮水循環(huán)利用。

華能上都電廠、華電土右電廠采用直接煙道噴霧蒸發(fā)技術(shù)實(shí)現(xiàn)廢水零排放。焦作萬方電廠、華電揚(yáng)州電廠采用旁路煙道噴霧蒸發(fā)技術(shù)實(shí)現(xiàn)廢水零排放。這種方法在應(yīng)用中有明顯的優(yōu)點(diǎn)，即設(shè)備在實(shí)際操作上非常簡單，廢水處理前后各種費(fèi)用投入較小，實(shí)際占用的場地也有限，廢水處理過程中出現(xiàn)的各種污染物會(huì)直接被除塵器處理掉，不需要對(duì)污泥進(jìn)行再次處理。

通過市場調(diào)研，上述脫硫廢水濃縮和零排放技術(shù)各有優(yōu)缺點(diǎn)，都有一定的工程實(shí)用案例可借鑒，從技術(shù)原理分析都是可行的，制約工藝推廣的因素主要源自系統(tǒng)的投資成本及生產(chǎn)運(yùn)行可靠性和運(yùn)營成本。

結(jié)束語：

燃煤電廠脫硫廢水水質(zhì)復(fù)雜，普遍具有高腐蝕、高硬度、高含鹽量等特點(diǎn)。然而，隨著和公眾對(duì)環(huán)境保護(hù)越來越重視，傳統(tǒng)混凝沉淀工藝已不能滿足電廠可持續(xù)發(fā)展的要求。因此，從市場現(xiàn)有的脫硫廢水濃縮和零排放處理工藝路線、處理方案、運(yùn)營等因素的綜合分析入手，為脫硫廢水深度處理的尋優(yōu)設(shè)計(jì)提供一些導(dǎo)向性建議，為項(xiàng)目精益設(shè)計(jì)提供思路，助力火力發(fā)電廠在滿足排放標(biāo)準(zhǔn)的同時(shí)，合理降低環(huán)保設(shè)施造價(jià)、運(yùn)營成本，實(shí)現(xiàn)火力發(fā)電企業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

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