燃煤电厂湿法脱硫废水零排放处理工艺

燃煤电厂湿法脱硫废水零排放处理工艺

赵清刚

中国华电科工集团有限公司北京100160

摘要：燃煤电厂湿法脱硫废水有其固定的来源，特征也比较明显。在传统的脱硫废水处理工艺中，优缺点显著。本文在分析传统的废水处理工艺的基础上，查阅相关文献和资料引入脱硫废水零排放工艺并从其分类、原理和特点出发进行较为详细的介绍，并对目前该工艺存在的各项不足之处，提出相应的解决建议和措施。

关键词：脱硫废水；零排放；处理工艺

目前工业领域较为成熟的脱硫方法为石灰石石膏湿法脱硫，这一方法也是应用最为广泛的一种，它本身有重要的优点，如其技术成熟、效率高、运行可靠等。但通过这项工艺进行脱硫过程中也产生了一系列问题，最主要的就是废水难处理。其产生的废水，即使经过传统的工艺处理也很难达到直接排入市政污水的标准，这也是实现脱硫废水零排放的一个重要挑战，本文在分析这些脱硫废水来源、特点以及处理工艺上存在的问题，并借鉴其他零排放工艺提出相应的解决对策。

1脱硫废水的来源及特点

1.1脱硫废水的来源

从我国燃煤电厂运行的实际情况来看，锅炉湿法脱硫产生的脱硫废水主要源于脱硫系统排放废水，其废水排放量一般通过脱硫塔内控制Cl-在浆液中的浓度指标来确定。采用FGD工艺脱除烟气中SO2的同时，HCl、HF等存在于烟气中的酸性气体也会被脱硫剂吸收并转移至脱硫浆液中。由于脱硫浆液循环使用，即使HCl、HF等酸性气体在烟气中的浓度比SO2低很多，但随着脱硫系统的运行，浆液中Cl-和F-浓度会逐渐升高。浆液中的铝与F-联合，对石灰石溶解具有屏蔽作用，降低脱硫效率；浆液中的Ca2+与Cl-配成离子对CaCl2，影响吸收剂碳酸钙的溶解，Cl-浓度升高也将导致脱硫效率的降低和石膏品质下降，同时对管道和系统具有一定的腐蚀性。为了系统运行稳定，保证脱硫效率和石膏的产品质量，因此需排出部分浆液，一般控制浆液中Cl-浓度小于20g/m3。

1.2脱硫废水的特点

石灰石品质、脱硫系统的设计与运行、脱硫塔前污染物控制设备、燃煤品质等因素影响脱硫废水的水质及水量。其中，石灰石是脱硫废水中一部分污染物的来源，包括脱硫废水中的镍和锌及黏土杂质中所含的细微颗粒、铝和硅等物质。脱硫系统的设计与运行影响脱硫废水水质的主要体现在添加剂的使用、氧化程度或氧化方式以及脱硫系统建设材料等方面。脱硫塔前污染物控制设备是指除尘和脱硝设备。除尘效率提升可能降低脱硫废水总悬浮颗粒物浓度，但细微颗粒的飞灰同样可能增加挥发性金属在脱硫废水中的含量；脱硝设备能增加SO2转为SO3的比例；从脱硝系统逃逸的氨将增加脱硫废水的氨氮浓度。而燃煤品质则是影响脱硫废水的主要因素，高硫煤、高氯煤均会增加脱硫废水的排放量。脱硫废水具有如下特点：

（1）水质不稳定。受燃煤品质、石灰石品质及脱硫系统的运行等因素影响，即使相同脱硫设备在不同时段水质也可能存在较大差别。

（2）水质呈弱酸性。pH值一般在4-6.5。

（3）悬浮物含量高。一般在10000~15000mg/L之间，主要成分包括灰分、惰性物质和絮凝沉淀物等。

（4）含盐量高。溶解性总固体（TDS）一般在25000~60000mg/L之间，含量最高的阴、阳离子分别是Cl-和Mg2+。其它阴阳离子包括Ca2+、SO42-、F-等离子。另外，还含有GB8978-1996《污水综合排放标准》中规定的第一类污染物和第二类污染物。

2脱硫废水零排放处理工艺

2.1化学沉淀工艺

目前，国内处理脱硫废水一般采用常规的化学沉淀技术，即“中和-沉淀-絮凝”三联箱技术，其工艺流程为：脱硫废水经管路依次进入中和箱、沉淀箱、絮凝箱，最后经澄清池沉淀并在出水箱中调节pH值至中性后排出。其中，在中和箱内通过加入烧碱或石灰石调整pH值在9左右，溶液中的Fe3+、Zn2+、Cu2+等大部分重金属离子会形成难溶的氢氧化物沉淀从溶液中分离。沉淀箱主要作用是利用向其加入有机硫沉淀剂TMT-15或Na2S，将中和箱未去除的Pb2+和Hg2+等不能以氢氧化物形式沉淀出来的重金属沉淀分离。由于进入废水系统的脱硫废水已经过废水旋流器和石膏旋流器两级浓缩分离，其所含悬浮物颗粒较小，沉降性能差，为改善沉降能力，需向絮凝箱中投加絮凝剂（硫酸氯化铁FeClSO4）并在絮凝箱出口管路投加助凝剂（聚丙烯酰胺）。进入澄清池后，经混凝生成的活性絮体吸附水中析出的细小金属氧化物，实现水与悬浮固体分离。最后清水进入出水箱，通过加入盐酸调整pH值后达标排放。澄清池底部小部分污泥作为接触污泥返回中和箱中，大部分污泥将通过污泥给料泵送至板框式压滤机脱水成泥饼外运。经三联箱工艺处理后的废水，能够有效去除悬浮物杂质和各种重金属离子，达到污水综合排放标准，但该处理工艺对工艺控制要求较高，Cl-、SO42-的去除效果十分有限，影响处理后脱硫废水的回收利用。

2.2膜浓缩减量技术

浓缩减量技术的思路是对经预处理后的脱硫废水采用某种浓缩工艺进行浓缩，降低废水量，减少后续蒸发固化处理量，从而降低处理成本。其中，膜法浓缩技术主要包括纳滤（Nanofiltration，NF）、反渗透（ReverseOsmosis，RO）、正渗透（ForwardOsmosis，FO）和电渗析（ElectroDialysis，ED）等。（1）NF纳滤膜不仅能够截留小分子有机物，对二价或高价离子特别是阴离子有较高的截留率，但对一价离子截留率小于90%。（2）RO反渗透是施加大于自然渗透压压力于浓溶液上，使溶剂从浓溶液中透过半透膜达到稀溶液中。按照工艺不同反渗透可分为碟管式反渗透、高压反渗透和特殊流道反渗透。反渗透技术安全可靠、出水稳定，除盐率高，且能耗低，不足是容易污染和结垢。（3）FO正渗透是依靠提取液产生的巨大渗透压驱动力，使高盐水侧的水分子自发并有选择性的扩散进入提取液侧。提取液是氨与二氧化碳按特定物质的量比溶于水中形成的碳酸铵溶液。正渗透耗能低，出水水质高，污垢轻，但存在提取液再生复杂，系统复杂，投资成本高。（4）ED电渗析工作原理是原水通过接通直流电的阳、阴离子膜交替排列在阴、阳极之间的隔室时，在电场力作用下带电离子定向迁移，由于阳、阴离子交换膜的选择透过性，一部分水被浓缩，一部分水被淡化，形成交替排列的浓室与淡室，从而分离与提纯废水。电渗析能耗低，环境污染小，少药量等优点，但对钙镁垢耐受能力较低，对难离解的物质难以去除。

2.3蒸发固化技术

蒸发固化单元是实现脱硫废水零排放的关键单元，它是利用热源对脱硫废水进行蒸发，其中蒸发冷凝后的液体进行回用，并资源化利用结晶出来的固含物。主要技术包括蒸汽蒸发结晶技术和烟气蒸发结晶技术。蒸汽蒸发结晶技术包括多效蒸发结晶（MultipleEffectDistillation，MED）和机械压缩蒸发结晶（MechanicalVaporRe-compression，MVR）；烟气蒸发结晶主要包括低温烟气直接蒸发结晶和高温烟气旁路蒸发结晶。

3、结语

随着国家对环境保护的日益重视，环保标准也变得越来越严格，符合新标准的零排放技术，将成为工业领域的大趋势脱硫废水处理工艺有其优点与不足，需要合理选择处理方式，采用新兴的工艺进行处理的路线，达到最优的处理效果和最低的成本要求，脱硫废水的预处理是后续各项工艺正常进行的基础，因此要实现脱硫废水的零排放，就要从这点做起。

参考文献：

[1]叶春松，罗珊，张弦，等．燃煤电厂脱硫废水零排放处理工艺[J]．热力发电，2016，（9）：105-108，139．

[2]刘晓，周菊华．燃煤电厂石灰石—石膏湿法烟气脱硫废水处理探讨[J]．湖北电力，2008，32（S1）：112-114．

[3]刘海洋，夏怀祥，江澄宇，等．燃煤电厂湿法脱硫废水处理技术研究进展[J]．环境工程，2016，34（1）：31-35．

[4]袁彬．燃煤电厂脱硫废水零排放处理工艺[J]．山东工业技术，2014（17）：54-55．