脱硫废水处理技术的现状与进展

脱硫废水处理技术的现状与进展

刘剑

华电国际电力股份有限公司天津开发区分公司

摘要：随着我国现代化的飞速发展，国内的环境环保意识也随之逐渐增强。燃煤锅炉烟气石灰石－石膏湿法脱硫废水成分复杂，零排放治理难度较大。为达到资金、资源等投入与节能减排的综合效益，对于化学沉淀等梯级处理技术的实际应用需综合考量处理效率与技术成熟度并对投资与长期运行费用进行评估，从而确定合适的脱硫废水处理技术路线。基于燃煤锅炉石灰石湿法烟气脱硫废水的特性和相应的废水排放标准，对脱硫废水的梯级处理技术进行综合分析，深度讨论不同技术路线的特点及其适应性，并结合实际应用的案例以探讨脱硫废水零排放处理技术的发展方向。

关键词：脱硫废水；处理技术；现状；进展

引言

目前，我国以煤炭为主的能源结构不会改变，煤炭燃烧产生的烟气中含有大量污染物SO2，必须进行脱除处理。石灰石-石膏湿法烟气脱硫因其具有效率高、适应性强、脱硫剂易获得等优点，得到广泛应用，但是在脱硫过程中会产生脱硫废水；脱硫废水因具有重金属超标、含盐量高、悬浮物浓度高、排放量大等特点，处理难度较大。经过几年的工程实践，国内外燃煤电厂脱硫废水零排放处理形成了较多的组合工艺，这是因厂制宜的结果。本文主要介绍脱硫废水处理技术的应用现状和最新进展，展望了脱硫废水处理技术的未来发展方向。

1脱硫废水简介

1.1　脱硫废水来源及形成机理

湿法脱硫技术指利用碱性吸收液吸收烟气中的SO2，主要以石灰石-石灰法、氨法、镁法、海水法为主。石灰石-石灰法脱硫技术在应用过程中，由于石灰浆液浓度较大，系统易结垢，吸收剂输送管道、脱硫塔喷嘴等设备经常发生堵塞现象，因此在运行过程中，需用清水对设备进行冲洗；同时脱硫副产物利用系统中石膏、硫酸镁经脱水后产生的滤液也是脱硫废水的组成部分。

脱硫废水中的含硫量的高低决定着脱硫吸收剂的用量，进而影响脱硫废水的排放量；为防止脱硫系统腐蚀的发生，需维持脱硫浆液中氯离子质量浓度处于12000~20000mg/L，因此针对不同含氯量的煤，需外排部分脱硫浆液；镁法脱硫工艺中，随着系统运行负荷、煤质含量、脱硫浆液浓度的不同，也需通过外排脱硫浆液以保证合适的浆液密度，维持脱硫效率。

1.2　脱硫废水水质特点及危害

脱硫废水水质组成主要与选用的煤质有关，其成分和浓度对系统运行的经济性和可靠性有很大影响，如系统腐蚀、堵塞等，还会影响脱硫副产物资源化利用，如石膏品质受重金属含量的影响。根据研究报道，湿法脱硫废水主要具有以下特点：1）水质呈弱酸性，pH在4.0~6.5；2）悬浮物含量高，主要以石膏、飞灰和煤及脱硫剂中含有的硅、铝、铁的不溶物为主；3）含盐量高，主要含氯离子、硫酸根、钙离子、镁离子、钠离子等；4）含有部分重金属，如汞、镉、铬、镍、铅等。

2脱硫废水处理技术的现状

2.1常规处理方法

脱硫废水的传统处理方法包括灰场处置、煤场喷洒、灰渣闭式循环系统以及无害化处理等。灰场处置、煤场喷洒、灰渣闭式循环系统所消耗的废水量较少，不能从根本上解决废水外排的问题且会造成系统设备的腐蚀，对企业的安全运行造成隐患，故该传统方法已逐渐被废止。典型的无害化处理工艺为化学沉淀处理工艺(又称“三联箱法”)，即脱硫废水处理系统采用中和+絮凝+沉淀+澄清等常规处理工艺。

在三联箱法技术中，每步工序都有其各自的作用，中和过程主要是实现硫酸钙的脱饱和、重金属的脱除、除氟、降浊和一定程度的软化。絮凝的目的是使细小的颗粒聚集成絮凝体，加速颗粒的沉降，以利于澄清。化学沉淀法的优点在于适应性强并有效去除废水中的悬浮固体、重金属、部分硬度和氟离子等污染物以及降低脱硫废水的浊度，其缺点如下:(1)某些离子脱除后的剩余浓度和理论值存在差异，不符合溶度积规律;(2)难以有效去除Na+、Cl－、SO2－4、Ca2+和Mg2+等离子，软化程度不高;(3)废水的含盐量未明显降低，含盐量仍很高，无法实现水的回用，排放后对生态环境影响较大;(4)处理过程会产生大量的污泥。因此，该种常规的处理方法未能满足越来越严格的环保要求，仅作为后续对废水进行深度处理的预处理手段使用。

2.2浓缩减量处理技术

2.2.1纳滤和反渗透

纳滤和反渗透都是压力驱动膜分离过程，其中纳滤允许一些低价态无机盐离子物质透过膜，达到分盐的目的；而反渗透仅允许溶剂透过膜，截留各种无机盐、胶体物质和大分子溶质。“化学软化+管式超滤(TMF)+管网式反渗透(OCRO)”组合膜工艺处理脱硫废水，产水可用于锅炉回用水，浓水满足MVR蒸发的要求，实现节约用水和减少排放量的目的，同时进一步为脱硫废水零排放创造条件。

2.2.2正渗透

正渗透是一种以汲取液和原料液之间渗透压差为驱动力自发实现水传递的膜分离过程，具有低功耗、低污染等特点。膜浓缩(MBC)零排放技术在长兴电厂脱硫废水处理中的应用情况，采用正渗透(FO)对一级RO浓水进一步浓缩，将6m3/h的浓水浓缩为1.5~2m3/h，降低了TVC蒸发结晶处理量，大幅度降低系统运行成本，具有良好的经济效益。

2.2.3电渗析

电渗析是在电场作用下利用半透膜的选择透过性来分离不同的离子的过程，其具有能耗低、占地小等优点。对某海水直流冷却电厂脱硫废水膜法减量浓缩处理工艺进行研究，采用电渗析(ED)将反渗透浓水进一步浓缩，将反渗透浓水中可溶解固形物质量分数由7%浓缩21%；脱硫废水流量由20m3/h浓缩减量至2m3/h，大幅降低了后续结晶设备的成本及能耗。

3脱硫废水处理技术的进展

随着环境保护力度的不断加大，实现脱硫废水零排放也是大势所趋。在脱硫废水处理过中，重金属无害化深度处理可以避免产生二次污染，这是环境保护的要求；脱硫废水减量处理可以降低脱硫废水排放量，从而达到降低零排放处理成本，这是经济发展的要求；脱硫废水资源化处理可以进一步降低脱硫废水处理成本。

(1)无害化处理技术。脱硫废水中含有Cr、Se、Hg、As等重金属离子，如果处理不当会对环境造成严重危害。目前脱硫废水中重金属的去除主要方法有沉淀法、吸附法等，在这过程中会产生含重金属污染物的脱硫污泥。脱硫污泥的进一步处理可以避免产生二次污染，现阶段有水泥固化、熔融固化、药剂固化等处理方法，但是相关技术仍不成熟，这是实现脱硫废水无害化处理中至关重要一环。(2)减量化处理技术。脱硫废水的排放量以吸收塔浆液池浆液中Cl-、F-、Mg2+等离子及惰性物质的控制浓度确定，其中Cl-含量是影响脱硫废水处理及回用的关键因素之一，有针对性的去除影响脱硫废水排放量的物质可以减少脱硫废水排放量。现阶段有萃取法、电吸附法等方法可以直接从脱硫废水中去除Cl-，但是这些技术仍处于实验室研究阶段，直接减少脱硫废水排放是从根本上降低脱硫废水零排放处理成本的研究方向之一。(3)资源化处理技术。脱硫废水中含有大量的可利用成分，如Mg2+、Cl-等。现阶段有镁回收工艺、电解制氯等处理技术，生产的Mg(OH)2、次氯酸钠等产品在阻燃、环保、水处理等领域具有一定的应用前景。资源综合利用是降低脱硫废水处理成本的关键一环，也是绿色发展的要求。

结束语

随着对国内环保意识和节能要求的不断提高，人们越来越重视电厂脱硫废水零液排放。基于现有运行数据和技术进行分析，电厂废水零排放技术的未来发展方向主要集中在研究和制备具有稳定性能、易于维护且经济实用的膜技术，并优化各项技术的参数，以达到更高的能源效率和处理效果，从而实现电厂脱硫废水零排放的目标。

参考文献

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