浅谈脱硫废水深度处理工艺

祝春乐

摘要：我国水资源短缺，污染严重，燃煤电厂是工业耗水大户，对电厂水资源进行分级利用及水污染防治全面改造，在一定程度上节约了能源和水源。本文研究了脱硫废水工艺，设计并安装废水深度处理系统。文章通过对脱硫废水深度处理技术的分析，提出脱硫废水零排放方案。

关键词：污染;零排;深度处理;

0引言

我国水资源短缺，污染严重，国家相继颁布了《环保法》、《水污染防治行动计划》（水十条）等相关法律法规，给水资源利用及水污染防治提出更高要求。

根据相关调研，电厂部分水污染治理存在难点等问题亟待解决。对水资源进行分级利用及水污染防治全面改造，在一定程度上节约了能源和水源。节约资源，保护环境是我国的基本国策。做好节能减排工作，是贯彻落实科学发展观、构建社会主义和谐社会的重案措施。

废水治理原则

废水治理工程基于电厂水平衡角度，优化现有水系统，做到水资源“分级、分质”利用;贯彻“统筹规划、因厂制宜、节水优先、雨污分流、分级利用、分类处理、充分回用、达标排放”的原则

电厂水资源利用规划

2脱硫废水深度除盐处理技术介绍

脱硫系统产生的废水，具有高盐、高氯、强腐蚀的特点，并且含有大量的悬浮物以及重金属，是全厂废水改造的难点与重点，现有脱硫废水处理系统能正常运行，处理出水无消纳环节，要真正的实现脱硫废水综合治理，需要对脱硫废水进行深度处理回用。

现对几种常用种工艺进行对比分析。

预处理+膜浓缩+蒸发结晶工艺

技术原理

脱硫废水经减量化后，蒸发结晶实现脱硫废水中水和盐的分离，分离后的水可以回用脱硫系统，盐实现资源化利用。该工艺投资成本、能耗较高，但技术成熟、运行可靠，无任何环保风险。采用化学软化预处理系统+管式微滤过滤+纳滤系统分盐和高压反渗透浓缩工艺对这部分废水进行处理，软化预处理段主要去除脱硫废水中的悬浮物、钙镁离子，确保后端膜浓缩系统的正常稳定运行，并完成一价离子和二价离子的分离，实现分盐处理。

技术特点

1）预处理软化+传统蒸发结晶、预处理药剂软化技术技术非常成熟，，能够根据废水水质变化实现自动加药调整，确保软化效果，满足后续蒸发装置进水水质要求。

2）预处理软化模块、膜浓缩减量模块和蒸发模块均可单独运行，在需要达标排放的地区可只选择预处理软化模块;在满足煤场、灰场喷洒的条件下可选择预处理软化+膜浓缩减量模块，做到近零排放;在当地环保要求绝对零排放地区，选择三个模块组合。

3）每个模块都可以做到自动化运行，维护方便。

4）传统蒸发器投资费用较高，运行费用也较高，

缺点主要有：

1）预处理软化药剂费用较高;

2）系统动设备较多，维护工作量较大;

3）部分电厂周围无工业盐用户，需要委托第三方处置。

预处理工艺段

脱硫废水虽然经过三联箱加药沉淀处理，但悬浮物、硬度、SiO2、Fe、HCO3-对后续膜处理来说依然非常高，所以仍然需要强化软化预处理，使处理后水质满足膜的进水要求方可进入膜系统浓缩减量。脱硫废水软化处理主要有以下两种方案： 石灰-碳酸钠软化-沉淀池-过滤器处理工艺、石灰—氢氧化钠-碳酸钠软化-管式膜（TUF）-NF膜处理工艺

蒸发结晶工艺段经膜浓缩处理后产生的浓水含盐量非常高，达到10万mg/L以上，主要以氯化钠为主，需要对该浓水进行蒸发结晶处理，方可实现零排放。目前，应用的技术主要有多效蒸发（MED）和蒸汽机械再压缩（MVR）。烟气余热浓缩+二次风干燥工艺

技术原理将从石膏旋流器来的脱硫废水导入循环废水箱，通过废水泵进入浓缩塔;浓缩塔内的废水通过循环泵将废水送入废水喷淋装置;抽取电除尘与脱硫塔之间的热烟气，热烟气通过管道进入废水浓缩塔内;热烟气与由废水喷淋装置喷出的雾状脱硫废水在干燥塔内直接接触换热，使雾状脱硫废水蒸发浓缩，其中溶解物质形成结晶浓缩液;与雾状脱硫废水接触后的热烟气变为湿烟气，由浓缩塔顶部排出;与热烟气接触后的雾状脱硫废水变为部分结晶的浓缩液，储存于浓缩塔下部的浓浆箱内;浓缩液通过浓浆泵送到中间反应罐加石灰中和反应;中和后的浓缩液泵送至压滤机;压滤机滤出泥饼， 含水约40%， 固体物主要成分为硫酸镁，氯化钠，石膏及飞灰。滤液水返回浓浆箱。

技术特点

主要大型设备少，占地面积小;2、脱硫废水进入浓縮塔前不需要进行任何处理，运行费用低;3、浓缩热源采用锅炉除尘后的尾端烟气，用它加热浓缩脱硫废水达到以废治废目的;4、脱硫废水在本系统内形成闭合循环，只有固体物产生，系统中所有补水均返回系统并能够维持平衡，实现脱硫废水零排放;

缺点主要包括：

1、对锅炉热效率有一定影响;2、蒸发的固体盐混合在飞灰中，对粉煤灰综合利用有一定影响。

预处理+膜浓缩+烟道喷雾干燥：

采用在脱硝之后，空气预热器之前部分烟道进行蒸发处理。结合实际运行情况以及脱硫废水喷入参数，设定边界条件，对烟道的模拟计算研究结果表明，对机组正常工作时，引入脱硫废水钝化喷射系统，对烟道温度、压力、及烟气流速无影响，对烟道中烟气正常流动影响很小。喷入烟道后，钝化液将完全蒸发成水蒸气，烟道烟气体积量增加1.5-3%，烟气质量增加 1.5%。除尘设备烟气处理量可增加约10%，大于钝化液系统添加后对烟气参数的改变量，钝化液喷入后增加的烟气量也在电除尘设备能正常处理烟气范围。且烟气湿度增加量2%，且烟温大于350℃，不产生结露现象。单台机组新增压缩空气量为10m3 /min，约为烟道原有烟气量的0.04%，对原有风机的正常运行不造成额外负担，机组满负荷运行时引风机仍能正常工作。

技术原理

脱硫废水不脱硫废水不经过预处理系统，直接从脱硫废水旋流器溢流提取废水，利用现有低低温省煤器出口热水作为热源进行加热，经过三效闪蒸浓缩后，浓缩后3T/H的浓液分别进入两台机组的喷雾干燥器蒸发干燥（干燥机的热源来自脱硝后空预器前之间烟道的350℃的热烟气），产生的粉尘及水蒸气随烟气引入电除尘前烟道，利用电除尘捕捉氯离子和其他固态颗粒及金属元素，蒸发的水蒸汽进入脱硫塔。

技术特点：

采用多效闪蒸技术，实现能源阶梯利用，提高了能源的利用率。

不需要对脱硫废水进行三联箱的预处理，直接以脱硫废水中的脱硫石膏为晶种，脱除废水中的氯离子，蒸发出的洁净水回收再利用。脱硫废水零排放工程中，不添加药物，浓缩后的脱硫废水经过干燥进入烟道，盐分经过电除尘进入除尘器灰斗外排，从而除去污染物，系统无结晶盐的产生。

脱硫废水处理系统回收水率可达到90%，水分利用100%。蒸发出的洁净水回用，实现脱硫废水零排放。脱硫废水中的盐主要以硫酸盐、氯化盐和亚硫酸盐、碳酸盐及灰尘的形式存在，在此蒸发工艺中这些盐类，不会导致在蒸发的过程中结垢。

干燥速度快、干燥设备占地面积小。

从湿物料到干粉产品的整个过程仅在1～5秒钟内完成，属瞬息干燥。并且设备体积小、占地少、热效率高，节能效果显著。

闪蒸浓缩的技术特点

闪蒸浓缩与蒸发浓缩不同，在闪蒸过程中不需要高温蒸汽的加入，其原理是利用物质的沸点随压力的降低而降低的特性，当高压高温流体经过减压，使其沸点降低，进入闪蒸罐，流体温度高于该压力下的沸点。流体在闪蒸罐中迅速沸腾汽化，并进行两相分离，从而达到闪蒸浓缩。

2、浓液干燥部分工艺流程

浓液输送泵将浓液抽出送入喷咀，经过雾化后喷入干燥器，由于高温煙气（高温烟气从脱硝后空预器前的烟道内抽取）的作用，使其水份迅速蒸发、干燥， 浓缩废水变为粉状产品随同热烟气一起送入电除尘器前烟道，废水中的污染物转化为固态颗粒物随同粉尘被电除尘捕捉收集，水蒸汽进入脱硫塔被吸收，实现零排放。

结论

综上所述，从多个方面综合考虑，这四种工艺均能满足脱硫废水达到零排放的要求，方案一，一次性投资和运行成本高，自动化程度高，系统和日常维护复杂，有工程应用业绩;方案四运行成本较方案一、方案二、方案三低，系统相对简单，方案三一次投资和运行成本较方案一略低。

从固态盐进入粉煤灰的影响分析可知，方案二和方案三的固化盐均进入粉煤灰中，经过粉煤灰的影响分析可知，固化盐均进入粉煤灰对电厂粉煤灰利用和销售产生影响。方案一固态盐单独销售，不影响现有粉煤灰利用和销售。

参考文献：

1）《火力发电厂可行性研究报告内容深度规定》DL/T 5375-2008;

2）《发电厂化学设计规范》DL5068—2014

3）《大中型火力发电厂设计技术规范》GB50660-2011