燃煤电厂脱硫废水处理技术研究

燃煤电厂脱硫废水处理技术研究

李东 

大唐长春第三热电厂 

摘要：现如今，随着社会的经济的飞速发展，为了应对我国日益严峻的大气环境，国内大多数燃煤电厂加装了脱硫设备。燃煤电厂作为我国最重要的电力组成，在近年来占比虽然在逐渐地缩减，但火力发电量和火电设备装机量依然在逐年增加，燃煤电厂恰恰是二氧化硫等污染气体的主要产生场所，为此我国的主要大中型燃煤电厂现都已安装脱硫设施。

关键词：燃煤电厂；脱硫废水；处理技术

引言

随着近年来我国经济水平的进一步提升，工业发展迅速，但在工业企业高速发展的大背景下，必然会产生一定的危害，例如，在发展燃煤电厂日常生产工作时，一定会产生大量的工业废水，如果将这些废水直接外排，就会造成土地盐碱化严重，并对生态环境造成不可挽回的损失，为达到污染物零排放、资源化的生产目标，就不得不找到一条煤电厂脱硫废水零排放处理工艺。本文主要针对现存技术中存在的不足进行深入研究与分析，希望通过本研究能使相关高科技工艺技术可充分发挥出应有功能。

1燃煤电厂脱硫废水的来源

我国的电力系统主要由火电、风电、水电及核电等几部分构成，其中，火电是主要的电力来源，2016年，我国的火电装机量超越美国，成为世界上火电装机量最大的国家，满足了国内的生产和生活的能源供应。随着装机量的增加，电厂排污也急速增加，为了抑制火电燃煤时产生的二氧化硫烟气，目前国内电厂几乎全部都安装了脱硫系统。主流的脱硫技术是石灰石-石膏湿法烟气脱硫技术，该技术运行稳定，主要脱硫环节是在吸收塔中进行，石灰石浆液与烟气充分接触，生成二水硫酸钙（CaSO₄•2H₂O），再经过除雾环节，从烟囱中排除废气。在脱硫处理环节中，需要控制脱硫浆液中的氯离子浓度，防止对吸收塔的腐蚀。如果浓度提高则需要排出脱硫废水。经统计，煤炭中进入石膏中的氯离子中70%会随着废水排放出去，每年脱硫废水总量超过9000万吨，脱硫废水中含有大量的污染物，对于脱硫废水的深度处理投入资金在700亿以上。

2传统脱硫废水处理技术

我国在发展初期，对于燃煤电厂产生的脱硫废水尚未制定严格的排放标准，因此针对该类废水，主要采用灰场喷洒、煤场喷洒与水力冲灰等粗放型的物理处理工艺。这些处理工艺操作简便，成本低廉，但实质上未对脱硫废水本身进行处理。随着我国对废水处理要求的不断提高，三联箱工艺因技术相对成熟、处理量大、运行成本相对较低、处理效果满足我国污水达标排放要求等优点，被燃煤电厂广泛应用。该工艺利用混凝与化学沉淀技术实现悬浮物和重金属的去除。脱硫废水经旋流器顶流进入废水箱，通过废水泵送至三联箱(中和箱、沉淀箱和絮凝箱)进行处理。首先向中和箱中添加熟石灰或烧碱，使箱内废水的pH达到9.0-9.5，此时废水中的可溶性重金属在碱性条件下发生反应，生成难溶的氢氧化物沉淀到箱底，而中和箱的上清液继续流入沉淀箱中。通过向沉淀箱中添加有机硫或硫化钠，使得废水中如Pb²⁺、Hg²⁺等重金属离子发生沉淀。而流入絮凝箱的上清液，向其投放絮凝剂和助凝剂，使得废水中的悬浮物和胶体物质凝聚成大颗粒絮状物实现沉降分离，经絮凝箱的废水流入澄清器中，在重力作用下絮凝体沉积池底，形成污泥。顶部清液流入出水箱，调节pH至中性后排放或回用。为了进一步改善该系统的处理效率，国内燃煤电厂通过提高三联箱搅拌器转速、优化加药配比、定期更换废水旋流器旋流子以及加装污泥泵冲洗管线等方式对脱硫废水系统进行改造升级。

3燃煤电厂脱硫废水处理技术要点

3.1水力排渣工艺

该处理工艺的原理是将废水直接排入渣水系统，使其产生化学反应，再经过过滤系统，彻底脱除脱硫废水中的杂质。此外，脱硫废水中的水可对渣水系统进行补充，达到了节约水资源的目的。这种工艺技术的好处是不需要对水力除灰系统进行改造，也不必增设其他废水处理设备，节省了投资，操作起来也十分方便。如果脱硫废水的流量比较小，应用此项工艺技术就可实现脱硫废水零排放目标。当前，这种处理方式已被广泛应用于湿法排渣的电厂废水处理中，但需要注意的是，在运用该处理方式时，会对排渣方式有所限制，并不应用于国内所有电厂。如果脱硫废水的流量比较大，就不能与渣水系统保持水量平衡，在特定环境下，不得不将废水直接外排。此外，由于脱硫废水中含有高浓度的氯离子，使渣水系统管道受到侵蚀，必须要引起重视。

3.2粉煤灰脱硫废水处理

国内外对于粉煤灰处理废水的应用研究较多，包含很多对于处理废水中重金属处理的研究。大量实践经验表明，在燃煤电厂废水处理工作中应用粉煤灰工艺是一种非常高效的方式。粉煤灰一般具有水处理剂的两大特质：（1）粉煤灰中大量易溶于水的碱性物质，这些碱性物质对去除废水中重金属及悬浮物非常有帮助；（2）从粉煤灰自身结构来看，其内部孔隙较多，这种多孔物质本身具有很强吸附功能。由于脱硫废水水量较小，经过粉煤灰这一处理程序后，各项指标都达到了排放标准，在与其他废水同时排放前，不再需要添加酸性物质降低其酸碱度，节省大量药品，投资成本也减少了很多。应该注意的是，参与废水处理后的沉淀粉煤灰应单独存放，这是因为相较于其他处理方式，运用粉煤灰处理方式会使大量污泥沉淀于粉煤灰之中，单独存放能避免其污染其他物质。

3.3三联箱工艺

当前，在处理燃煤电厂脱硫废水工作过程中，运用最多的工艺技术是三联箱工艺，这种工艺技术主要包括“絮凝—沉淀—中和”三个步骤。通过在脱硫废水中添加碱性物质及有机硫等絮凝剂，废水中各种悬浮物就能得到很好地控制，此时，沉淀池中会留存大量污泥，待水澄清后，再加入中和物质使水的pH值有所降低，达到中性，但此时水中仍含有大量氯离子，氯离子是不够能直接外排的，必须再通过蒸发结晶程序去除水中氯离子，而污泥也需要经过脱水机进行脱水，脱水液再回流至中和箱继续反应，直至水中各项指标都符合排放标准。

3.4膜分离技术

目前，蒸发工艺需要进行大量的热处理，膜分离技术则是利用化学方法，在减少蒸发处理的同时达到脱硫废水浓缩的目的。当前的处理工艺有：电渗析（ED）、正/反渗透（FO/RO）、微滤/纳滤（UF/NF）。RO容易污染渗透膜，较难达到浓缩结晶固化的效果。FO方法则能够将盐度浓缩到结晶水平，再结合RO技术，可将产水循环用于锅炉补给。但是该工艺路线长、系统复杂、成本高，不利于大型电厂的推广使用。EDR与RO相比，需要做的预处理少，能够承受含硅废水，可减少钙镁结垢造成的膜污染。EDR可将脱硫废水的盐度浓缩到120-200g/Ｌ，使得更多的淡水可回收利用。脱硫废水经过RO、FO等渗透处理能减少由氯化物引起的BOD和COD，但总溶解固体无法有效去除，同时对于水资源的回收利用率不高。因此，再RO系统中加入微滤器（UF/NF）对脱硫废水进一步处理，能够从一次处理的废水中回收75%以上且TDS<500mg>的优质水。

结语

目前国内对于脱硫废水的处理主要是集中于悬浮物、金属盐和改善其PH性质等的处理，使之达到标准外排。但是对于外排物里面含有的重金属并没有很好的解决，大多数掺杂在建筑原材料里面，很长时间内这些重金属对人体健康都有极大的威胁，随着环保的要求越来越严格，未来会朝着脱硫废水重金属污染处理的方向。

参考文献

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[3]李飞.燃煤电厂脱硫废水零排放技术应用与研究进展[J].水处理技术,2021,46(12):23-30.