燃煤电厂湿法脱硫废水处理技术研究进展

杨超玉

山东神华山大能源环境有限公司 山东 济南 250014

1、前言

燃煤锅炉烟气脱硫有多种方法，根据脱硫过程是否加水和脱硫产物的形态不同可以分为：湿法、半干法、干法三大类脱硫工艺。湿法脱硫技术因其脱硫效率高、反应快、技术成熟等特点，在脱硫技术中一直占主导地位。燃煤烟气湿法脱硫为保证设备安全及反应效果，需根据塔内的氯离子浓度及时排出脱硫废水。脱硫废水具有“高硬度、高盐分、高浊度、强腐蚀性”的特征，成分复杂、处理难度大，本文对重点的脱硫废水处理技术进行研究。

2、脱硫废水处理工艺现状

目前脱硫废水的处理技术主要包括达标排放技术和零排放技术两类。达标排放技术多采用“三联箱”工艺（化学沉淀法），脱硫废水经中和、絮凝、沉淀、澄清处理，降低脱硫废水中的悬浮物、氟离子、重金属等污染物浓度后达标排放或综合利用，处理后的水质可满足《火电厂石灰石-石膏湿法脱硫废水水质控制指标》(DL/T997-2006)要求。但由于该标准未规定Cl-排放浓度限值，经絮凝、沉淀处理后Cl-含量可达5000～40000mg/L，如外排会产生不良影响。现阶段，多数电厂将脱硫废水用于厂内渣水系统补水、煤水系统补水或输送至灰场进行干灰拌湿。

脱硫废水零排放技术主要是采用软化预处理工艺减少废水中的重金属及致垢离子，再通过反渗透、正渗透、电渗析等膜浓缩工艺或多效蒸发浓缩工艺对废水进行浓缩减量化，浓缩后的废水含盐量往往达到100000mg/L以上，且主要盐分为氯化钠和硫酸钠，这部分浓水可用于干灰拌湿，无法用于干灰拌湿的电厂，要进一步通过烟气余热喷雾蒸发干燥、多效蒸发结晶或机械再压缩蒸发结晶等。

3、相关技术

3.1 化学沉淀法

中和+沉淀+絮凝工艺属于化学沉淀处理方法，是国内应用最广泛的脱硫废水处理工艺，目前我国绝大多数电厂脱硫废水处理改造工程采用中和+沉淀+絮凝工艺。中和+沉淀+絮凝工艺俗称三联箱沉淀法，主要是通过中和、沉淀、絮凝等工艺去除脱硫废水中的重金属和悬浮物等污染物。该工艺主要包括匀质、碱化处理、混凝处理、加入硫化物（形成重金属的硫化物沉淀，以补充氢氧化物沉淀的不足）以及絮凝反应和泥渣脱水处理等几个步骤。另外由于废水中存在SO32-、Mn2+等还原性物质及有机物，ρ(COD) 可高达600 mg /L以上，因此三联箱工艺一般需增设相应氧化处理工艺，实际运行中主要通过鼓入空气或投加次氯酸钠等方式进行处理。

3.2 吸附法

吸附法处理脱硫废水具有去除率高、稳定性好、无二次污染或二次污染小、可重复使用等优点。常用吸附剂包括矿物、活性炭、活性氧化铝、金属氧化物、纳米材料、铁配合物和生物吸附剂。目前，研究人员将各种吸附机理与加载方法相结合，重点对吸附剂进行改性和增强，以达到良好的吸附效果。为了解决这一问题，研究人员尝试在复杂条件下在固体载体表面制备多孔固体铁材料。活性炭是工业上常用的固体载体，可促进纳米材料的回收，节约成本。由于脱硫废水属于高盐废水，而废水中大量无机离子的存在会与大多数吸附剂吸附重金属时产生竞争或抑制作用，因此目前大多研究仍然停留在实验阶段。

3.3 絮凝法

电絮凝是近年发展起来的一种的废水处理技术，具有絮凝活性高、设备体积小，操作简单、无需外加化学试剂等特点。该技术是电化学反应、传质、气浮等多种因素相互耦合的过程，其主要反应机理是以铝、铁等金属为阳极，在直流电的作用下，阳极被溶蚀，产生Al、Fe等离子，再经水解、氧化等化学反应过程，产生各种具有凝聚作用的羟基络合物、多核羟基络合物以及氢氧化物。电解产生的络合物能使废水中的胶态杂质、悬浮杂质凝聚沉淀而分离，同时也具有去除水中的有机物、细菌、浊度的作用。鉴于电絮凝工艺无需加药、占地面积小、对重金属具有一定去除作用的技术特点，越来越多的火电厂脱硫废水和含煤废水改造工程开始选择使用电絮凝工艺。但在实际工程中，电絮凝处理火电厂脱硫废水仍存在稳定性差、阻力大、反洗周期短、F-、汞等污染物处理效果差等缺点。

3.4蒸发法

蒸发法是废水零排放处理中的常用方法之一，也是实现脱硫废水零排放的主流技术。蒸发法的工艺原理是进入蒸发器的废水通过加热或换热方式，废水中的水分逐渐汽化蒸发成水蒸汽，水蒸汽经冷却后重新凝结成水进行重复利用，而废水中的溶解性固体被截留在蒸发残液中，随着水分不断被蒸发，浓缩倍数不断提高，最终溶解性固体以晶体形式析出。蒸发法根据加热或换热形式不同分为自然蒸发、多效蒸发、烟道喷雾蒸发、机械压缩蒸发等多种形式。自然蒸发因占地面积大、易产生异味飘散和污水泄漏等问题，应用受到很大限制。烟道喷雾蒸发易引起烟道壁和底部积灰、结垢，严重时对主机运行造成影响。机械压缩蒸发将蒸发器蒸发产生的原本需要冷却水冷凝的二次蒸汽，经压缩机压缩后，提高压力和饱和温度，增加热焓，再送入蒸发器作为热源，替代新鲜蒸汽循环利用，二次蒸汽的潜热得以充分利用，同时还省去了二次蒸汽冷却水系统，节约大量冷却水。机械压缩蒸发也因其节能和运行成本低的优点得到越来越广泛的应用。

4、结束语

随着排污许可制度的深入，燃煤电厂面临脱硫废水达标排放改造，而近年来批复的环评报告书按照水资源管理部门要求，脱硫废水或全厂废水需达到零排放。燃煤电厂湿法烟气脱硫产生的脱硫废水成分复杂、处理难度大，要做好相关技术研究工作还需要有关工作人员共同努力。