探析脱硫废水处理对策

崔庆帅，李国栋，公立军

1.山东国环环境咨询有限公司；2.临沂市生态环境局郯城县分局

我国电源结构主要以火电为主，其中燃煤火电发电量占全年总发电量的70%左右，煤燃烧所引发的环境污染问题也引起人们的密切关注，特别是在二氧化硫排放方面，不仅会对生态环境造成严重破坏，还会引发酸雨、雾霾等极端恶劣天气出现，虽然石灰石--石膏工艺在二氧化硫处理中可以取得较好效果，但是石膏浆液在循环过程中需定期排出一部分浆液，这些浆液含盐量较高，并且污染物种类繁多，如CI-、SO42-、F-等，浓度介于10000-40000mg/L之间，飞灰、氟化钙等浓度介于10000-30000mg/L之间，高含盐、易腐蚀、高浊度等特征十分明显，并且大多数电厂无法对高浓度脱硫废水进行消纳，需要结合实际采用有效措施进行优化创新，使燃煤电厂脱硫废水得到科学化和标准化处理[1]。鉴于此，本文对脱硫废水的处理进行了深入分析。

一、脱硫废水的水质特征

目前，针对燃煤电厂所产生的二氧化硫，主要是采用石灰石--石膏工艺进行处理，当石灰石浆液被送到脱硫塔喷淋后，烟气中的二氧化硫也会自下而上逃逸，当两者相遇并发生化学反应，就会自动生成硫酸钙和亚硫酸钙，对二氧化硫进行有效去除。但在实际操作过程中，由于石膏水力旋转器在活动，会产生较多溢流液，这也是脱硫废水的主要来源，再加上循环浆液与烟气物质不断发生物理化学反应，浆液中的氯离子浓度持续升高，进而对金属设备造成严重腐蚀[2]。根据燃煤电厂实际运行情况，发现脱硫废水有如下特征：（1）对脱硫废水的pH值进行检测，发现数值处于4-6之间，这也表示脱硫废水呈弱酸性。（2）脱硫废水的悬浮物浓度介于1.04-1.5×104mg/L之间，悬浮物种类包括粉尘、硫酸钙、亚硫酸钙等，整体来看悬浮物浓度较高。（3）脱硫废水含盐量比较高，变化浓度介于3-6×104mg/L之间。（4）脱硫废水的水量、水质变化比较大，特别是在使用燃煤产品的种类、产地、石灰质品质等发生较大变化时，所产生的脱硫废水组成成分也会有所差异，并且脱硫废水水量不稳定性特征也会更加明显。（5）脱硫废水还有较强的腐蚀性，特别是随着氯离子的不断增加，其对金属设备、管道等所产生的腐蚀性更强，这也是要求构筑物要具备较好防腐性能的主要原因[3]。

二、影响脱硫废水水质的因素分析

透过电厂燃煤系统流程图（见图1）可以发现，影响脱硫废水水质的因素有很多，主要包括：（1）电厂运行需要燃煤的动力支持，并且选择的燃煤种类不同，最终排放脱硫废水的水量也会有明显的差异，使用高硫煤燃烧以后会产生更多二氧化硫，排放的脱硫废水也会增多。使用高氯煤，燃烧过后烟气中氯的含量也会明显增加，要使氯离子浓度保持在一定水平，就需要对脱硫浆液进行有效排出，而脱硫废水排放零也会随之增加。（2）石灰石也是脱硫废水一部分污染物的主要来源，特别是含有的铝、硅等物质，会加大脱硫废水处理难度。（3）脱硫系统设计运行中，添加剂使用、氧化方式、建设材料等也会对脱离废水水质带来一定影响，尤其是在使用酸性添加剂以后，废水中BOD5的含量会明显升高，在氧化充分的条件下，废水中的硒也会转化为硒酸盐，并且Se(IV)的毒性明显大于Se(VI)。前者虽然毒性较大，但是可以通过铁的共沉淀进行有效去除，后者虽然毒性较小，但是有效去除的难度却很大。（4）针对脱硫塔前污染物控制设备，从理论上来讲，随着电除尘器的除尘效率不断提高，废水中的悬浮颗粒物浓度也会急剧下降，实际操作中也要注意考虑飞灰细微颗粒增加可能会使脱硫废水中的挥发性金属含量升高，进而对脱硫废水水质造成不利影响。（5）通过脱硝设备会使烟气Cr6+的比例不断增加，与三价铬相比，六价铬无论是毒性还是溶解性，都要显著高于三价铬，随着废水中铬的浓度不断提升和氨部分物质转移到脱硫系统当中，最终废水氨氮浓度也会明显提升[4]。

图1 电厂燃煤系统流程图

三、脱硫废水有效处理对策探讨

（一）混凝沉淀法

混凝沉淀法又被称为三联箱工艺，主要包括以下内容：（1）中和。简单来说就是将石灰乳加入中和箱中，当废水pH值达到规定标准值以后，废水中所存在的锌、镍等重金属离子也会在中和过程中生成难以溶解的氢氧化物，并且浆液中存在的钙离子也能够与废水中的氟离子发生反应，生成氟化钙。

（2）沉淀。将有机硫化物加入沉淀箱以后，可以促使铅离子、汞离子等发生反应，进而生成难溶的硫化沉淀。（3）絮凝。将絮凝剂加入絮凝箱中，胶体颗粒就能够与悬浮物颗粒进行有效凝聚，进而生成更大的颗粒，并为氢氧化物、硫化物等沉淀奠定良好的基础。（4）澄清。经过絮凝处理后的废水进入澄清池以后，就可以实现pH值的有效调节，待达到排放标准以后就可以直接进行外排，处于底部的污泥也能经过压滤处理后进行集中外运处理，整个处理流程见图2所示[5]。将该方法运用到脱硫废水处理中，操作简单、效果较好等优势十分明显，特别是在对废水中的重金属、悬浮物等进行去除时，运用这一方法可以取得较为理想的效果。然而，针对废水中的氯离子、钙离子等难溶物质，这一方法运用还存在一定缺陷，并表现出较差的适应性。

图2 混凝沉淀法工艺流程

（二）废水回用法

该项处理工艺在煤场喷洒、除渣系统中运用较多，并且具有高效节能等优势。具体表现为：（1）煤场喷洒，使用脱硫废水对煤堆进行喷洒。不会对煤的燃烧性能产生不良影响，但脱硫废水所含盐分会因为水分被蒸发而出现结晶情况，进而引发锅炉设备腐蚀问题发生，同时为了减少扬尘，还可以使用脱离给水开展水力冲灰工作。随着科学技术的不断发展，这一方式也逐渐被淘汰。（2）除渣系统。简言之就是采用补给水的方式，将产生的废水引入除渣系统，并通过碱性氧化物与废水发生反应，废水存在的许多重金属离子也能得到沉淀，再加上炉渣可以对脱硫废水中的悬浮物进行有效吸附，蒸发结晶过程中需要的热量也能通过炉渣废热有效获取，因此可以取得一定脱硫废水处理效果，实际操作中要注意使用该方法容易引发系统堵塞、设备腐蚀等问题，并且回用处理法运用只能做到少量脱硫废水消耗[6]。

（三）预处理+浓缩结晶+固体废物处理法

蒸发结晶法在脱硫废水处理中应用，就是充分利用蒸发器，促进脱硫废水完全浓缩，所得到的浓缩水也会以固体盐的形式出现，在实现脱硫废水有效处理的同时，所得到的固体盐和产品水也能直接进行回用。实际操作中，在蒸发器前对预处理系统进行设置，就可以通过加石灰、碳酸钠等对脱硫废水进行软化，然后将沉淀、澄清处理有效引入其中，可以使最后得到的结晶盐成分更纯，并且通过预处理系统发挥作用，设备出现结垢的情况也能减少，进而取得较好的成本管理效果。现阶段，对脱硫废水进行预处理，可以采用的方法有石灰软化、离子交换等，实际运用要达到水质处理标准和实现零排放要求，除了要对这些预处理方法进行科学选用以外，还要使用组合工艺，执行时可以将软化预处理、反渗透、膜蒸发器和循环结晶工艺有效组合起来，不仅可以形成更加成熟的污水处理工艺，还能满足废水零排放要求[7]。另外，较常使用的浓缩法和结晶系统也有很多，如蒸发浓缩、多效蒸发系统等，实际运用中要联系实际进行合理选择，而固体废物所包含的污泥和结晶盐，前者可以在经过压滤处理后形成泥饼，后者在深度处理后可以作为工业盐进行贩售，在实现有效处理的同时，还能带来更多的经济效益。

（四）烟道处理法

采用烟道处理法对脱硫废水进行处置，需要将废水送入烟道中，通过雾化喷嘴实施雾化处理，操作中高温烟气所产生的热量也能对废水液滴进行蒸发，所残留的固体物质能被电除尘器进行有效收集，整个过程十分简单，节能环保价值较高。然而，实际操作中要想取得这一理想效果，就要对脱硫废水在烟道内的蒸发过程进行有效控制，特别是在进入电除尘器电极之前，要保证脱硫废水完全蒸发，否则就会出现腐蚀情况，严重降低除尘器的使用寿命，这时就可以对烟道蒸发处理系统进行优化设计，在保证烟道结构科学合理的基础上，对雾化颗粒粒径、烟气蒸发温度等进行强化控制，如果能够将软化预处理、絮凝超滤等工序运用到废水处理前期工作中，可以进一步降低运行成本，确保最终的脱硫废水处理效果[8]。另外，考虑到蒸发位置选择不同，所产生的处理效果也有所差异，这时就要结合实际情况审慎选择，特别是对低温烟道和高温烟道旁路蒸发技术的运用，前者主要是对废水蒸发发热源进行运用，整个过程不会对机组煤耗产生较大影响，不过容易引发腐蚀、结垢情况。后者则是利用高温烟气促进水汽蒸发的原理，使形成的结晶及固体杂质能够被除尘器有效收集，并且运用该项技术对主烟道产生的影响比较小，并且能够实现液滴完全高效蒸发。

（五）微滤/超滤+反渗透法

采用该项工艺对脱硫废水进行处理，考虑到反渗透法使用对入口水的SID指数要求比较高，需要控制在低于4-5左右，这时就可以选择微滤/超滤作为反渗透方法使用的预处理工艺，不仅可以起到提高进水水质的作用，还能够为后续脱硫废水的有效处理奠定良好基础。实际操作中，经过混凝沉淀处理以后的脱硫废水可以由澄清池进入到微滤/超滤膜当中，并实现悬浮物、金属化合物的有效截留，相较于蒸发结晶技术，反渗透膜脱盐率可以达到90%[9]。运用反渗透处理整个工艺较为简单，实际开展工作自动化监测程度也比较高，即便是微滤膜、反渗透膜等出现问题，也能对其进行单独更换，操作更为简单方便，同时为防止出现膜污染、膜堵塞情况，还可以将石灰软化、除碳器等单元融入超滤单元当中，不仅可以降低膜污堵发生概率，还能提高产水回收率。目前，反渗透技术更多是运用到循环水排污水处理当中，而脱硫废水由于构成成分较为复杂，使用该项技术整体费用较高，随着制膜技术的不断发展，膜通量、机械性能、抗污染能力等也会得到极大改善，反渗透技术作用于脱硫废水处理的效率和效果也会不断提高。

四、结语

本文对脱硫废水处理对策展开探讨，现阶段对脱硫废水进行有效处理，之所以难度较高是因为成分较为复杂、水质硬度较高、氯离子浓度大，实际操作要想取得较好的脱硫废水处理效果，并实现脱硫废水近零或零排放，就要对脱硫废水处理工艺进行创新完善。虽然采用混凝沉淀法、废水回用法、联合工艺等，可以实现脱硫废水有效处理，但是每项技术适用脱硫废水处理的情况都不一样，这也提示脱硫废水处理要进一步开发组合工艺，以充分发挥各项处理技术的优势作用，促进脱硫废水零排放目标的有效达成。