火电厂脱硫废水综合利用方案

2017-03-01毛玲玲杨青山

综合智慧能源 2017年1期

关键词：工业废水氯离子废水处理

毛玲玲，杨青山

(1.佛山市禅城区环境监测站,广东佛山 528000；2.佛山市顺德五沙热电有限公司，广东佛山 528000)

火电厂脱硫废水综合利用方案

毛玲玲1，杨青山2

(1.佛山市禅城区环境监测站,广东佛山 528000；2.佛山市顺德五沙热电有限公司，广东佛山 528000)

随着国家对环保排放以及水资源节约利用要求的不断提高，火电厂脱硫废水处理及回用逐渐成为行业关注热点。通过分析火电厂石灰石-石膏湿法脱硫工艺产生的脱硫废水的特点，结合不同行业的水资源利用情况，提出了将脱硫废水供给环保砖制造企业进行综合利用的方案，既能节约水资源，实现火电厂脱硫废水的综合利用，又能降低运营成本，使企业获得良好的经济效益。

火电厂；脱硫废水；环保砖；综合利用

0 引言

随着我国能源工业的不断发展，燃煤火电机组大量兴建，在环保减排政策不断收紧的情况下，废气治理设施数量也水涨船高。烟气中二氧化硫的减排技术中，石灰石-石膏湿法脱硫工艺因技术成熟、运行可靠、煤质适应范围广、脱硫效率高等特点在国内外得到了广泛应用[1-2]。然而，这种工艺产生的脱硫废水(石膏旋流器溢流液)pH值为5～6，同时含有大量悬浮物(石膏颗粒、SiO2、硫酸盐和亚硫酸盐等)、氟化物和微量重金属(As，Cd，Cr，Hg等)，直接排放会对环境造成严重危害，必须对其进行处理才能排放[3-4]。

目前，常用的脱硫废水处理方法为，将脱硫后废水经中和、絮凝及沉淀处理，除去废水中含有的悬浮物及重金属，沉淀下来的污泥脱水后运送至渣场进行综合处理或利用。此种处理方式仍然存在处理后废水对外排放问题，存在污染环境的潜在风险。为实现脱硫废水零排放，近年来新兴起的脱硫废水处理零排放技术包括蒸发法和浓缩法，蒸发法又可分为系统内蒸发法(烟道喷淋蒸发[5])和系统外蒸发法(另增设蒸发系统[6])，浓缩法主要是采取膜渗透的方式进行浓缩处理，也有浓缩法与蒸发法联用的技术工艺。这些工艺路线能够有效实现脱硫废水零排放处理，但运行成本较高。

本文通过分析脱硫废水特点和新兴环保砖制造行业工艺特点，提出了将脱硫废水供给环保砖制造企业进行综合利用的方案，通过不同行业间的互补，实现火电厂脱硫废水的综合利用，能够节约水资源，降低两个行业的运营成本，获得较好的经济收益。

1 国内常规火电厂脱硫废水处理工艺

脱硫废水的处理主要分为以下几个步骤[7]。

(1)加碱(如氢氧化钠或氢氧化钙)调节废水pH值，用于去除氟化物和部分重金属。

(2)加入有机硫、絮凝剂和助凝剂，通过机械搅拌使废水中重金属相互反应形成易沉淀的物质。

(3)投加絮凝剂，在适宜的反应条件下使废水通过澄清池(斜板沉淀池)，将大部分悬浮物沉淀下来。

(4)沉淀下来的物质进入压滤机浓缩成污泥，污泥送至灰渣场。

这种处理工艺设备和操作程序简单，运行成本相对较低，能够去除脱硫废水中大部分悬浮物和重金属，处理后的污泥随灰渣外运供给其他行业进行综合利用(如建筑材料)；但此工艺难以去除废水中的氯离子，处理后的废水回用至脱硫系统时仍然会对脱硫系统有较大腐蚀性。

近年来出现了蒸发法和渗透法废水零排放处理工艺。蒸发法是利用机组烟气系统中的热量或另增加换热蒸发装置来实现脱硫废水的零排放，此工艺的优点是能够彻底实现脱硫废水零排放，但能耗较高，且因脱硫废水水量大、水质复杂，对蒸发设备具有较强腐蚀性，导致故障率较高，废水蒸发后析出的结晶盐也很难从蒸发设备上去除，因此，蒸发法较难在电厂内大范围推广；渗透法是利用膜的渗透或反渗透原理，将脱硫废水进行进一步浓缩的工艺，该工艺的优点是能够大幅减少后续处理设备的脱硫废水量，降低运行成本，但该工艺处理能力受建设规模限制较大，处理复杂的脱硫废水时对渗透膜的要求较高，导致运行成本也相对较高。

2 协同不同行业进行脱硫废水的综合利用

不同行业在生产制造过程中都有其各自的特点，如果能够充分发挥不同行业的优势，将不同行业的弱点与优点有机结合起来，则能够取得良好的社会效益和经济效益，真正实现经济循环和节能减排。

环保砖是取代黏土砖的一种新兴材料，其主要原料是粉煤灰、煤渣、石灰等，掺加适量的石膏和固化剂，将坯料制备、压制成型，再经高压或常压蒸汽养护而成，不需要高温煅烧，目前已得到广泛应用。环保砖生产过程中对水质要求很低，在不影响环保排放指标的情况下，仅需保证杂质少、水质呈中性即可(减少设备腐蚀)，对含盐量及氯离子质量浓度无要求。

佛山市顺德五沙热电有限公司(以下简称五沙热电)现有两台300 MW燃煤热电联产机组，两台机组共用一套脱硫废水处理系统，处理工艺采用火电厂常规脱硫废水处理工艺。设计两台机组正常处理能力为4 m3/h，最大处理能力为6 m3/h，处理后的水排入电厂综合废水池与其他废水混合，再次进入综合废水处理系统进行处理后回用(以下简称处理后工业废水)，其回用水质指标可达到国家标准GB 8978—1996《污水综合排放标准》和广东省地方标准DB 4426—2001《水污染排放限值》的一级标准。对该厂正常生产情况下的脱硫废水和处理后工业废水进行连续一个月的取样检测分析，化验结果见表1。对脱硫废水中的固体物质进行石膏含量分析(分析方法为硫酸钡质量法)，发现固体物质中石膏的质量分数大于70%；此外，将两种废水等比例混合后，水质pH值在7左右。

表1 某电厂废水化验结果

由此可见，火电厂湿法脱硫产生的脱硫废水所含有的固体物质主要为石膏，与环保砖生产工艺中使用的石膏一致，且脱硫废水与处理后工业废水混合后也能达到环保砖厂设备用水pH值要求；脱硫废水中含有的盐分、重金属等物质的含量与炉渣和飞灰相近，这些物质在环保砖生产过程中会沉积于环保砖内得以固化，不会影响和改变环保砖的物理化学特性：因此，将火电厂脱硫废水与处理后工业废水按适当比例混合作为环保砖生产工艺用水的方案可行，能够真正实现资源的综合利用。

3 效益分析

将火电厂脱硫废水与处理后工业废水按适当比例混合作为环保砖生产工艺用水后，电厂能够获得以下几方面的经济效益。

(1)节省脱硫废水处理成本，包括脱硫废水处理设备运行所需的电耗、水耗、设备损耗和投用药剂等费用，在运行管理方面也降低了人员投入量。水耗主要节约在废水处理药剂配置和管道冲洗等方面；电耗和药剂费用方面，按照每台机组年运行4 500 h，脱硫废水处理系统年运行2 500 h计算，在五沙热电正常设计处理量下，每年可节约电耗约36 MW·h，节约药剂费约2万元。

(2)大幅降低火电厂工业废水中氯离子含量，利于废水循环利用。火电厂工业废水中的氯离子主要来源于脱硫废水，而现有废水处理工艺无法去除水中的氯离子，处理后的工业废水如不能向系统外释放氯离子，则循环利用中会越积越多，最终影响脱硫系统的运行安全。

(3)火电厂近距离内建设环保砖厂，生产过程中产生的粉煤灰就地利用，减少外运费用和运输过程中的粉尘污染，最终实现固、液、气的综合防治。