火力發(fā)電廠脫硫廢水深度處理技術

隨著中國水環(huán)保政策趨于嚴控，火力發(fā)電廠脫硫廢水“零排放”理念不斷升溫。脫硫廢水是火電廠難處理的末端廢水，單一技術路線的廢水處理方案往往難以兼顧目標與成本。本文分析了各種深度處理方法以及具體的應用環(huán)境，提出針對不同成分的廢水需要有不同的應對處理措施，對于推動脫硫廢水處理工作，實現(xiàn)脫硫廢水零排放具有重要意義。

一、脫硫廢水來源

采用濕法脫硫工藝的燃煤電廠在運行中，需要維持脫硫裝置（FGD）當中漿液循環(huán)系統(tǒng)的平衡度，避免離子等可能對脫硫系統(tǒng)和設備帶來的不利影響，同時排放系統(tǒng)中的廢水，保持脫硫系統(tǒng)水平衡。從來源上看，脫硫廢水主要從石膏旋流器或廢水旋流器的溢流處產(chǎn)生。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，在脫硫廢水中，有相當比例的重金屬以及各種無機鹽等，如果這些含有高濃度鹽分的廢水不經(jīng)過有效處理就直接排放到大自然環(huán)境中，會嚴重影響生態(tài)健康，也不利于地下水資源的保護。

二、脫硫廢水進行零排放處理的必要性

目前，燃煤電廠煙氣脫硫裝置應用廣泛的是石灰石-石膏濕法脫硫工藝。為保證脫硫系統(tǒng)的安全運行和保證石膏品質而排放的脫硫廢水，其中含有大量的雜質，如懸浮物、無機鹽離子、重金屬離子等，很多物質為環(huán)保標準中要求嚴格控制的類污染物，需要進行凈化處理才能排放水體。

國內多數(shù)燃煤電廠凈化脫硫廢水采用的常規(guī)處理工藝即“三聯(lián)箱”技術，采用物理化學方法，通過中和、沉降、絮凝和澄清等過程對脫硫廢水進行處理，通常使用的藥劑包括氫氧化鈣/氫氧化鈉、有機硫、鐵鹽、助凝劑、鹽酸等。該工藝能夠去除脫硫廢水中對環(huán)境危害較大的重金屬等有害物質和懸浮物，但不能去除氯離子，處理出水為高含鹽廢水，具有強腐蝕性，無法回收利用。排入自然水系后還會影響環(huán)境，潛在環(huán)境風險高。

隨著對環(huán)境污染的治理日益提速，對廢水的排放要求也越來越嚴格。燃煤電廠在資源約束與排放限制方面的壓力陡然上升，脫硫廢水排放已經(jīng)是燃煤電廠面臨的嚴重的環(huán)保問題。傳統(tǒng)的脫硫廢水處理工藝達到的水質排放標準越來越不符合當下越來越嚴格的環(huán)保發(fā)展形勢，電力企業(yè)實現(xiàn)脫硫廢水零排放的需求越來越迫切，減排和近零排放成為必然趨勢。

三、脫硫廢水的產(chǎn)生及其水質特點

脫硫廢水主要來自石膏旋流器或廢水旋流器的溢流，是維持脫硫裝置漿液循環(huán)系統(tǒng)物質平衡，控制石灰石漿液中可溶部分（即Cl-）含量、保證石膏質量的必要工藝環(huán)節(jié)。廢水中所含物質繁雜，大體分為氯化物、氟化物、亞硫酸鹽、硫酸鹽、硫化物、懸浮物以及重金屬離子（如Hg2+，Pb2+、Cr2+等）、氨氮等。

脫硫廢水具有污染物成份復雜、波動范圍大等特點。pH值較低，呈酸性，水中懸浮物含量高、鹽含量高、存在重金屬超標的可能，氯根含量很高，腐蝕性很強，是電廠中難處置的廢水。

四、脫硫廢水深度處理方法

1.廢水濃縮處理技術

目前，國內的脫硫廢水濃縮處理主要采用膜濃縮、熱法濃縮和煙氣濃縮技術路線。

（1）膜濃縮技術

目前，膜濃縮技術廣泛應用于脫硫廢水的深度處理和濃縮研究，以減少廢水處理系統(tǒng)中蒸發(fā)結晶的污水處理量，使得電廠零排放技術更經(jīng)濟可行。

（1.1）反滲透（RO）技術。在外界高壓力作用下，利用反滲透膜的選擇透過性，水溶液中水由高濃度一側向低濃度一側移動，使得溶液中的溶質與水得到分離。

（1.2）電滲析技術。利用離子交換膜的選擇透過性，溶液中的帶電陰、陽離子在直流電場作用下定向遷移，實現(xiàn)對廢水的濃縮和分離。

Cui等利用電滲析法去除脫硫廢水中的氯離子，結果表明，在佳條件下，當氯離子質量濃度為19.2g/Ｌ時，氯離子的去除率為83.3％，得到副產(chǎn)品Cl2、H2和Ca(OH)2，處理成本0.15$/kg。

（2）熱法濃縮技術

熱法濃縮技術包括多效蒸發(fā)（MED）和機械蒸汽再壓縮（MVR）等。

（2.1）多效蒸發(fā)（MED）技術。將蒸汽的熱能進行循環(huán)并多次重復利用，以減少熱能消耗，降低成本。加熱后的鹽水在多個串聯(lián)的蒸發(fā)器中蒸發(fā)，利用前效蒸發(fā)產(chǎn)生的二次蒸汽，作為后效蒸發(fā)器的熱源，后效中水的沸點溫度和壓力比前效低，效與效之間的熱能再生利用可以重復多次。

（2.2）機械蒸汽再壓縮（MVR）技術。將蒸發(fā)器蒸發(fā)產(chǎn)生的原本需要冷卻水冷凝的二次蒸汽，經(jīng)壓縮機壓縮后，提高壓力和飽和溫度，增加熱焓，再送入蒸發(fā)器作為熱源，替代新鮮蒸汽循環(huán)利用，二次蒸汽的潛熱得以充分利用，同時還省去了二次蒸汽冷卻水系統(tǒng)，節(jié)約大量冷卻水，從而達到節(jié)能和降低運行成本的目的。

（3）煙氣濃縮技術。利用燃煤電廠除塵器出口低溫煙氣的余熱作為熱源，在專門的蒸發(fā)器內與（循環(huán)）噴淋的廢水進行傳質傳熱，使部分純水蒸發(fā)分離，實現(xiàn)末端廢水的濃縮減量。

2.廢水零排放處理技術

目前，國內的脫硫廢水零排放處理主要采用蒸發(fā)結晶和煙氣蒸發(fā)兩類技術路線。

（2.1）蒸發(fā)結晶技術

蒸發(fā)結晶技術是廢水零排放處理的常用技術之一。脫硫廢水在蒸發(fā)器中通過蒸汽進行加熱沸騰，廢水中的水分逐漸蒸發(fā)，水蒸氣經(jīng)冷卻重新凝結回收利用。脫硫廢水中的溶解性固體被截留在殘液中，隨著濃縮倍數(shù)的提高，終以晶體形式析出。蒸發(fā)結晶技術包括多效蒸發(fā)（MED）和機械蒸汽再壓縮（MVR）等。蒸發(fā)結晶系統(tǒng)主要由預處理、軟化、蒸發(fā)、結晶、脫水等部分組成。

（2.2）煙道蒸發(fā)技術

煙道蒸發(fā)技術先在美國投入使用，其基本應用原理是將一定量的廢水以較快的速度噴射到煙道中，在廢水被噴射的過程中會產(chǎn)生霧化，之后受到煙道高溫的影響，會在較短的時間內被迅速蒸發(fā)汽化，各種懸浮顆粒等在被蒸發(fā)之后會形成各種小顆粒，終被帶入到除塵器中，從而完成了脫硫廢水的處理。

直接煙道噴霧蒸發(fā)技術是將脫硫廢水通過雙流體噴槍進行霧化后噴入除塵器入口煙道，利用煙氣余熱使之瞬間蒸發(fā)。廢水蒸發(fā)后產(chǎn)生的結晶鹽附著在煙氣中的粉煤灰上，在除塵系統(tǒng)中被捕獲收集，并隨灰一起排出。水蒸氣隨除塵后的煙氣進入脫硫塔，在脫硫吸收塔內冷凝成新鮮水循環(huán)利用。

華能上都電廠、華電土右電廠采用直接煙道噴霧蒸發(fā)技術實現(xiàn)廢水零排放。焦作萬方電廠、華電揚州電廠采用旁路煙道噴霧蒸發(fā)技術實現(xiàn)廢水零排放。這種方法在應用中有明顯的優(yōu)點，即設備在實際操作上非常簡單，廢水處理前后各種費用投入較小，實際占用的場地也有限，廢水處理過程中出現(xiàn)的各種污染物會直接被除塵器處理掉，不需要對污泥進行再次處理。

通過市場調研，上述脫硫廢水濃縮和零排放技術各有優(yōu)缺點，都有一定的工程實用案例可借鑒，從技術原理分析都是可行的，制約工藝推廣的因素主要源自系統(tǒng)的投資成本及生產(chǎn)運行可靠性和運營成本。

結束語：

燃煤電廠脫硫廢水水質復雜，普遍具有高腐蝕、高硬度、高含鹽量等特點。然而，隨著和公眾對環(huán)境保護越來越重視，傳統(tǒng)混凝沉淀工藝已不能滿足電廠可持續(xù)發(fā)展的要求。因此，從市場現(xiàn)有的脫硫廢水濃縮和零排放處理工藝路線、處理方案、運營等因素的綜合分析入手，為脫硫廢水深度處理的尋優(yōu)設計提供一些導向性建議，為項目精益設計提供思路，助力火力發(fā)電廠在滿足排放標準的同時，合理降低環(huán)保設施造價、運營成本，實現(xiàn)火力發(fā)電企業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

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