燃煤电厂脱硫废水零排放方案的比选探析

2019-09-10崔成华王胥袁俊

科海故事博览·中旬刊 2019年1期

崔成华王胥袁俊

摘要在燃煤电厂的运作过程中，会产生很多的脱硫废水，而在部分废水当中含有大量的污染物质，其中最多见的如硫化物、悬浮物、氟化物以及重金属离子等物质，且超出了国家规定的相关标准，如果不对这些污染物质进行处理，而直接进行排放，将会对水源与土壤造成严重的污染。基于此，本文针对燃煤电厂脱硫废水几种常见的零排放处理方案进行了分析与研究。

关键词燃煤电厂脱硫废水零排放方案

我国拥有众多的火力发电厂，这类燃煤电厂为我国电力企业提供了大量的电能，但同时在生产与烟气脱硫过程中会产生大量的脱硫废水。由于脱硫废水当中附带着大量的悬浮物质和多种重金属物质，且盐度非常高，水质波动性大，当前已经成了电厂末端众多工业废水中处理难度最大的一类废水，因此，提高燃煤电厂脱硫废水处理的有效性，实现脱硫废水“零排放”的目标，减少脱硫废水带来的污染具有至关重要的意义。

一、燃煤电厂产生脱硫废水的原因与特性分析

（一）产生脱硫废水的原因分析

就目前来说，我国大部分的燃煤电厂在运作过程中使用的脱硫技术多以石灰石 –石膏湿法为主，这种方式可将二氧化硫气体有效的脱离出来，而且还可以对液体中存在的颗粒浓度实施合理控制，但是为了让内部氯化物等各类物质保持平衡，使用过程中不可避免的会产生一定量的废水，而这部分废水就我们所提的脱硫废水，该废水中存在着大量的悬浮物和氯化物、过于饱和的硫酸盐和亚硫酸盐、复杂的重金属、少量的氟化物、COD及硅等，通常显弱酸性，具有污染性和腐蚀性，这些物质中大部分都是国家环保标准中明确规定要进行重点处理的污染物，因此，脱硫废水一旦在未达到环保标准之前进行排放，就会对环境造成极其严重的污染[1]。

（二）脱硫废水的特性分析

1.水源的质量稳定性极差，脱硫废水的水质由于受到石灰石本身的纯度、煤的种类及脱硫氧化风量等多种复杂因素影响，因此即使是处于同一个脱硫装置当中，在不同时间内其水质也会有所不同。2.含盐量过高，一般来说，在脱硫废水当中，其含盐量可以达到1万-4万mg/L左右；3.含悬浮物质的比例过高，受到燃煤类型的变化与脱硫运行时的工作状况影响，脱硫废水中悬浮物浓度质量可以达到6千-3万mg/L左右，而且在大部分的电厂产生的脱硫废水处理过程中都可以在2-3 个小时内进行自然澄清，而极少部分的废水则在很长时间都无法自然澄清[2]。

二、燃煤电厂脱硫废水“零排放”处理方案比选分析

（一）蒸发处理方案

蒸发法是燃煤电厂脱硫废水“零排放”工作中比较常用的一种处理工艺（图1），这种处理方案运用的基本原理是将脱硫废水输入蒸发器中，采用外源与二次蒸汽持续循环加热的方式，直到废水沸腾，以此将废水中的水分蒸发为水蒸汽并对其进行收集，再通过换热降温凝结成冷凝液水，实现废水的二次利用，而废水当中原有的溶解性固体则留在了残液之中，跟随浓缩倍数的不断提高，最终形成晶体并被析出得到结晶盐，现阶段通过将脱硫废水预处理及纳滤膜分盐处理后，可以将此结晶盐从混盐提高到二级精制工业盐的水平。

当前蒸发处理方案在化工领域应用的非常普遍，该工艺不仅可以单独运用，也可以与其他的处理工艺结合使用，MVR蒸发法相较于传统蒸发法的工艺水平已有很大进步，该方法以其传热系数高，操作弹性强、处理方式快捷以及耗能降低等优势，在燃煤电厂脱硫废水“零排放”中的运用也越来越广泛[3]。

（二）烟道处理方案

烟道处理方案（图2）主要是指于烟道内部采用喷雾蒸发处理的方式对脱硫废水进行处理，该方案先是采用适当的喷射技术，对脱硫废水进行雾化，再将其喷入到电除尘器前的烟道内当中，让废水先以的小液滴形式受到高温烟气加热，然后快速完成蒸发气化，通过这种方式让废水中含有的悬浮物与可溶性固体全部转化成为比较细小的固体颗粒，再能过气流夹带功能让其进入到电除尘器当中，并采用电极将其捕捉消除，最终实现脱硫废水“零排放”处理的目的。烟道处理方案主要可以划分成为3个部分：1.预处理单元，首先在反应箱内加入一定量的石灰乳、碱液以及碳酸钠药剂，以此将废水中的硬度离子和悬浮物消除，缩短废水沉淀的时间，等其絮凝之后，溶液当中含有的络合物、沉淀物及SS将会积聚成为较大颗粒再送入到固液分离器当中，完成固液分离。2.减量化单元，将在预处理单元中处理过的水于水箱中进行收集，采用盐酸对其pH进行调整，使其达到中性标准，后送到微滤系统中，经过预处理和微滤系统，将水内存在的固体微粒杂质进行有效去除，使盐模块的负荷力降低，反渗透膜保使用的寿命得以延长，水经过微滤后直接排入到反渗透系统，该系统会对产淡水超过60%的水进行回收利用，而将另外40%浓水排入到烟道进行雾化干燥处理；3.雾化干燥，烟道干燥器系统接收到反渗透浓水之后运用雾化喷嘴对其进行雾化处理，并喷至电除尘器与空预器两者中间的烟道干燥器当中，通过高温蒸汽和烟道内含有的高温余热烟气，把雾化浓水直接蒸发，让其转变成为水蒸汽，之后蒸汽会随着除尘器之后的烟气进入到脱硫塔中，在脱硫塔内完成喷淋冷却，待水分凝结后排入到脱硫塔内安装的浆液循环系统中，此时，经雾化干燥器干燥结晶后的物质会跟随灰尘共同进入电除尘器内，并随灰尘排出。

烟道处理方案在工艺处理方面的要求：（1）进行烟道雾化蒸发处理时，烟气的温度必须在110℃以上。（2）直管段的烟道必须在9m以上。（3）烟气的温度过度，会使得蒸发水量减少，故机组的负荷能力必须足够稳定。（4）除尘器应该选择静电与电袋两种，不宜选用布袋除尘器[4]。

（三）膜法过滤类處理方案

在实际脱硫废水操作处理中（图3 ），想要达到“零排放”的标准，对于水盐的分离效果要求会相当高，一般情况下需要运用多重反渗透过滤处理技术方可达到相关要求，具体的反渗透处理的工艺如下：1.先进行预处理，反渗透预处理主要采用的是膜过滤工艺，再选择运用软化和沉淀两种工艺作为辅助，这么做的主要目的是为了将水中所含的悬浮物质去除，以此使得经过处理的水质符合反渗透处理对于进水水质的相关要求。2.主体部分的处理工艺，一般使用的是两段反渗透系统，但是因为其二段系统所进水是一段系统内的浓水，因此需要采用专业的化学药剂先对其实施一系列处理，以此来保障二段系统收集的水参数达到相关标准，并且在水进入二段系统之前，要全面分析水质具体情况，并依所水质合理专用阻垢剂与调节剂，确保进水后系统可以正常稳定的运行；产品水排入到回用水池之后，可以采用系统留下的少量浓水进行冲渣或冲灰伴湿，其中通过纳滤处理后的氯化钠浓水还可以去蒸发结晶得纯盐，通过这种方法实现脱硫废水的“零排放”[5]。

三、结束语

从上述表1分析的3种脱硫废水“零排放”处理方案分析可知， 3种不同的“零排放”处理方案都拥有各自的优势和特点，零排放处理的形式多样，膜处理常作为蒸发和烟道雾化干燥的前处理来减量，燃煤电厂可以依据当前拥有的工艺，自身所具备条件对处理方案进行合理的选择，找到最适用于自身的脱硫废水“零排放”处理方案，在减少工程投入成本的基础上，提高燃煤电厂废水最大化的回收利用率，实现脱硫废水“零排放”的目标。