湿法烟气脱硫废水主要处理技术的问题及建议

代学民 卢颖 南国英 崔笑颖 任淑萍

摘要：针对去除烟气中含有的二氧化硫污染物质时采用的湿法烟气脱硫方法而产生的废水，分析得出了湿法烟气脱硫废水的水质特点。对目前使湿法烟气脱硫废水达标排放的主要处理技术：化学沉淀法、化学沉淀一微滤法和蒸发结晶法进行了对比，找出了处理技术方法中存在的问题，由此提出了解决的对策建议。

关键词：湿法烟气脱硫废水;处理技术;问题;建议

中图分类号：X703.11

文献标识码：A

文章编号：1674-9944（2018）10-0060-03

1引言

随着我国工业的快速发展，大气污染越来越严重，二氧化硫是大气污染的主要污染物质，据原环保部2015年统计，我国工业二氧化硫一年排放量达1556.7万t，这些二氧化硫主要来源于煤炭燃烧排放。对于烟气中排放的二氧化硫，我国常采用经济有效的湿法烟气脱硫方法减少S02的排放量。湿法烟气脱硫具有脱硫效率高、有效净化复杂成分的烟气、去除各种金属及非金属污染物等优点，工艺的优越性使其在烟气处理领域应用广泛，但是未经过处理的烟气脱硫废水成分复杂，对环境影响大，不能直接排放，因此如何低成本、高效率地处理湿法烟气脱硫废水是废水研究中的热点问题。

2湿法烟气脱硫废水的水质特点

煤中含有的Cd、Hg、Pb、Cr、Ni等重金属及F、Cl多种元素，在高温燃烧过程中产生多种无机化合物，其中一部分随炉渣排出，另一部分随烟气进入脱硫装置，转移至吸收浆液中被吸收，进入湿法烟气脱硫废水。

湿法烟气脱硫方法中用的最多的是石灰石一石膏湿法烟气脱硫工艺方法。以石灰石一石膏湿法烟气脱硫工艺为例，在此工艺中，为回收利用脱硫石膏，需要将含水率高的浓缩石膏浆液用真空皮带脱水机进行脱水，会产生一部分脱硫废水;在脱硫过程中，吸收浆液不断循环使用，烟气不断被转移到吸收浆液中，F和Cl等杂质含量增加，为控制Cl、F浓度，吸收液进入石膏脱水系统，旋流器产生的溢流液作为一部分脱硫废水排出;因为需确保石膏品质，要控制脱硫石膏中Cl等成分的含量，故对石膏和滤布进行冲洗，为防止石灰石浆液和石膏浆液使设备在运行过程中产生结垢堵塞现象，需对设备进行冲洗，产生的这些冲洗废水是脱硫废水的重要组成部分。

通过类比分析H3，得出脱硫废水的水质特点为：①脱硫废水的pH值一般为4.0～6.5，呈弱酸性。②由于石膏固体、粉煤灰和石灰石惰性物质，脱硫废水中的总悬浮固体（TSS）含量很高。③脱硫废水中总溶解固体浓度高，主要由氯化物，硫酸盐，碳酸氢盐，钙，钠，钾和镁组成，高含盐量。④脱硫废水中的Cl-、F-浓度高。⑤脱硫废水中含有标准限制的各种重金属和微量成分（包括砷、汞、硒和硼），这些成分含量少，但种类较多，因煤种而异。⑥在脱硫废水中还原态的无机物（连二硫酸盐）是形成化学需氧量的主要因素。

3湿法烟气脱硫废水的主要处理技术

近年来，随着对湿法烟气脱硫废水处理技术的深入探寻，研究出了多种多样的处理方法，主要有化学沉淀法、化学沉淀微滤法和蒸发结晶法。

3.1化学沉淀法

化学沉淀法是目前国内最广泛采用的脱硫废水处理方法。根据脱硫废水呈弱酸性、含盐量高、懸浮物含量高，Cl、F浓度高等水质特点，化学沉淀法工艺通过中和、沉淀、絮凝、澄清等流程处理脱硫废水，其工艺流程如图1所示。

（1）中和：脱硫废水一般呈酸性，且含有多种重金属离子，如Cu2、Cr2+、Ni2+等，向脱硫废水中加入NaOH或者石灰乳，在水中发生酸碱中和反应，使废水的pH值调节到9.0～9.5。

（2）沉淀：调节pH值后，多数重金属离子已生成氢氧化物沉淀。加入可溶性硫化物，促进各种重金属离子进一步生成沉淀，其中汞和镉的离子含量明显降低。硫化物主要包括硫化钠、硫化亚铁、硫化氢或有机硫化剂等，目前普遍使用的硫化物是有机硫化剂TMT-15。

（3）絮凝：因脱硫废水中的悬浮物浓度高，主要含有二氧化硅、石膏颗粒及上阶段产生的氢氧化物沉淀等，故需进行絮凝处理，使废水中的胶体颗粒和悬浮物从水中分离出来。在絮凝过程中，常采用的絮凝剂为高分子絮凝剂和铁盐。

（4）澄清/浓缩：经过絮凝池的废水，通过反应池溢流进入澄清池或浓缩池中，大颗粒的絮凝体通过重力沉降，在池底沉积后通过浓缩形成污泥排出，上部的清水溢流进入调节池，进行最终的中和，达到排放标准后排出。

化学沉淀法处理脱硫废水的操作简单、技术成熟、运行稳定，但是存在投加的药剂量大，污泥产生量大，对污泥的脱水处理困难，处理后水中的氯离子含量高，仍不能有效回用等问题。污泥脱水处理和氯离子对设备的腐蚀作用给脱硫废水的处理提高了运行维修成本。

3.2化学沉淀微滤法

化学沉淀微滤法常用于经过化学沉淀法处理后的废水仍达不到排放标准的国家，多为排放标准严格的欧洲发达国家。该方法具有高效去除脱硫废水中的悬浮物、重金属离子，技术操作简单，自动化程度高的优点，但是微滤膜存在易污堵、结垢的缺点，且成本较高，故在我国的应用较少。化学沉淀微滤法工艺流程如图2所示。

化学沉淀微滤法是在化学沉淀法的基础上进行调整，两者区别在于化学沉淀微滤法用微滤膜进行过滤，用于去除沉淀颗粒，代替了化学沉淀法的混凝沉淀过程，节省了絮凝剂的使用，但是加入了微滤膜的使用费用。此外化学沉淀微滤法采用连续曝气的方式，达到代替化学沉淀法中的搅拌效果的目的，使反应溶液持续搅动。持续搅动一方面可使重金属离子与化学试剂充分接触反应，另一方面可形成气液两相流，能够降低微滤膜附近的浓度差极化程度，使微滤膜表面附着的泥饼层脱落，防止膜污堵、结垢，减小膜污染。

化学沉淀微滤法的费用高于化学沉淀法，但具有占地面积小，能有效去除各种金属，极大降低废水浊度，达到更高的废水排放标准等优势，对含较高浓度重金属的脱硫废水进行处理，出水水质仍然良好，有较强的适应能力，能够高效处理变化复杂的进水。

3.3蒸发结晶法

蒸发结晶法是为实现脱硫废水零排放的目的，而研究出的脱硫废水处理工艺。该方法是将脱硫废水先经过预处理（中和、沉淀、絮凝等）后，再进入蒸发系统，经过蒸发系统处理后，产生的水蒸气可冷凝回用，而浓缩液进入结晶系统后形成结晶盐固体。蒸发结晶法最典型的是卧式MVC蒸发系统结合结晶系统工艺，如图3所示。脱硫废水经预处理后在卧式机械蒸汽再压缩系统与双效MED蒸发系统中蒸发浓缩，然后在卧式圆盘结晶器进行结晶和立式圆盘干燥器中干燥。

蒸发结晶法处理工艺简单，蒸发回收后的水质良好，但因脱硫废水中含有钙、镁离子，需经过软化处理或者使用阻垢剂，防止在蒸发过程中易结垢，增加了运行成本，而且浓缩液结晶后产生的结晶盐固体纯度低，增加了填埋处理费用。该方法投资运行成本较高，故其在实际工程中的应用较少。

4湿法烟气脱硫废水处理技术存在的问题及建议

湿法烟气脱硫废水处理技术的研究在不断深入，现阶段化学沉淀法在我国脱硫废水应用广泛，但处理后的废水中有部分污染物监测项目排放量达标困难，氯离子、COD含量高，随着对环保的要求提高，用化学沉淀法将难以满足脱硫废水的处理排放标准。化学沉淀微滤法可提高出水水质，但是存在膜易堵塞结垢的问题，且成本较高，技术发展不完善。蒸发结晶法相较于化学沉淀微滤法技术成熟，但产生的结晶盐纯度低，前期投资和运行成本较高。

针对现湿法烟气脱硫废水处理技术存在的问题，提出如下建议。

（1）优化化学沉淀法，重视氯离子、COD的处理，减少因氯离子腐蚀设备产生的维修、運行费用，提高排放水水质。

（2）加强研究力度，完善化学沉淀微滤法，寻找有效减少膜堵塞、降低微滤膜成本的技术。

（3）降低蒸发结晶技术的运行费用，提高结晶盐的分离、提纯，实现结晶盐的资源化利用。

参考文献：

[1]中华人民共和国环境保护部.2015年环境统计年报[R].北京：中华人民共和国环境保护部，2015.

[2]成波，王红萍.石灰石-石膏湿法烟气脱硫废水处理工艺研究进展[J].T业用水与废水，2016，47（1）：5～8.

[3]施云芬，王旭晖.湿法烟气脱硫废水处理研究进展[J].T业水处理，2015，35（12）：14～17，43.

[4]钱感等.燃煤电厂脱硫废水综合处理工艺[J].水处理技术，2017，43（2）：136～138.

[5]叶春松等.燃煤电厂烟气脱硫废水处理方法与技术进展[J].环境工程，2017，35（11）：10～13，51.

[6]龙国庆.燃煤电厂湿法脱硫废水蒸发结晶处理工艺的选择[J].中国给水排水，2013，29（24）：5-8.

[7]唐刚，龙国庆.卧式MVC蒸发/结晶电厂高含盐废水并回用[J]，中国给水排水，2013，29（8）：94～96，