石灰石-石膏濕法煙氣脫硫廢水處理研究

韓子華

（山東畜牧獸醫(yī)職業(yè)學(xué)院，山東濰坊 261061）

隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，人們生活質(zhì)量水平得到了顯著提升，人們對(duì)于生活環(huán)境質(zhì)量以及環(huán)保意識(shí)逐漸提高。這一舉措對(duì)我國(guó)脫硫廢水處理提出了更高的要求。石灰石-石膏濕法脫硫廢水處理技術(shù)具有效率高、穩(wěn)定性強(qiáng)的特點(diǎn)，在電廠煙氣處理中應(yīng)用較為廣泛。脫硫廢水水質(zhì)成分較為龐雜，其中涵蓋了懸浮物、硫酸鹽、氟化物等多種污染物，這些第一類(lèi)污染物對(duì)我國(guó)環(huán)境保護(hù)造成一定影響。隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，人們對(duì)生活提出了更高要求，其中，針對(duì)脫硫廢水的處理，我國(guó)有關(guān)人員積極投入研究。如何結(jié)合實(shí)際情況，針對(duì)脫硫廢水展開(kāi)有效處理，以此提高其利用性，實(shí)現(xiàn)環(huán)境保護(hù)，降低能源損失，是我國(guó)現(xiàn)階段有關(guān)人員的主要思考方向。

1 脫硫廢水的水量、水質(zhì)

1.1 脫硫廢水的形成

為保障脫硫設(shè)施漿液循環(huán)系統(tǒng)的物料平衡，規(guī)避煙氣中含有的氯超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)值，提高石膏質(zhì)量，須從系統(tǒng)中排放一定的水量。廢水主要來(lái)自石膏脫水和清洗系統(tǒng)。廢水中的雜質(zhì)主要有懸浮物、過(guò)飽和亞硫酸鹽、硫酸鹽和重金屬等，其中許多是國(guó)家環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)中嚴(yán)格控制的一級(jí)污染物。

1.2 影響脫硫廢水水量的主要因素

在物料平衡系統(tǒng)中，脫硫廢水的水力、煙氣所含有的氯化氫、氫氟酸、吸收塔漿液C1-濃度，這些都與脫硫水水質(zhì)有直接關(guān)系。脫硫廢水處理過(guò)程中，C1-物料平衡如圖1所示[1-3]。

圖1 吸收塔 C1-物料平衡

結(jié)合圖1所示，可以通過(guò)公式得出相應(yīng)脫硫廢水量如下：

式中：脫硫用水量為 Qp，L/h；脫硫用水中的氯離子質(zhì)量濃度為ρp，mg/L：廢水的水量為Qw，L/h；脫硫廢水水量為Qw，L/h；氯離子濃度為ρw，mg/L；石膏產(chǎn)量為Qg，kg/h；石膏中 Cl 質(zhì)量分?jǐn)?shù)為ρg，%；進(jìn)入吸收塔的煙氣量為 Qf0，m3/h；進(jìn)入吸收塔的煙氣Cl 質(zhì)量濃度為ρf0，mg/m3；離開(kāi)吸收塔的煙氣量為Qf1，m3/h；離開(kāi)吸收塔的煙氣Cl 質(zhì)量濃度為ρf1，mg/m3。

Qp、ρp、Qf0、ρf0可在脫硫工藝原始資料中得到，出口煙氣、石膏的C1可視為零，進(jìn)而式（1）演變?yōu)椋?/p>

依托式（2）可以得出，經(jīng)過(guò)吸收塔內(nèi)煙氣量，其閾值超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)界限，廢水水量、煙氣所含氯化氫、氫氟酸，脫硫用水C1-濃度，塔內(nèi)C1控制質(zhì)量，都存在一定的直接性聯(lián)系。結(jié)合式2可以得出以下結(jié)論：

（1）煙氣中的氯化氫、氫氟酸，將直接決定脫硫廢水的廢水量。其中，煙氣中的氯化氫、氫氟酸，主要源于機(jī)制燃煤，燃煤中的C1含量越高，煙氣所含質(zhì)量越高，致使氯化氫、氫氟酸濃度不斷提高，所產(chǎn)生的脫硫廢水量也會(huì)隨之提高。鑒于此，在實(shí)踐處理中，有關(guān)人員應(yīng)根據(jù)原煤中Cl（F）以及煙氣中的HC1（HF）的含量實(shí)施測(cè)定[4-5]。

（2）吸收塔C1-的控制質(zhì)量，將直接決定脫硫廢水水量。漿液中的C1-會(huì)直接導(dǎo)致石膏的質(zhì)量下降，影響脫硫效率的同時(shí)，設(shè)備防腐性質(zhì)量要求提高；如在漿液中C1-含量較低，廢水量就會(huì)較大，處理廢水的成本以及處理量都會(huì)直線提高。鑒于此，對(duì)于脫硫廢水的C1-質(zhì)量，應(yīng)將其控制并保持在0～20g/L， 以此保障企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。

（3）脫硫廢水水量與脫硫工藝用水的 Cl-質(zhì)量濃度存在一定關(guān)系。脫硫工藝用水的 Cl-質(zhì)量濃度高，則會(huì)導(dǎo)致脫硫廢水量較大。鑒于脫硫工藝用水的 Cl-質(zhì)量濃度不超過(guò)0.1g/L，較脫硫廢水中的 Cl-質(zhì)量濃度而言，其濃度較小。因此，脫硫工藝用水的 Cl-質(zhì)量濃度，與脫硫廢水的水量有直接關(guān)系。

通過(guò)公式的演算，不僅可以提高脫硫廢水處理效率，同時(shí)也可根據(jù)其水量進(jìn)行針對(duì)性的處理，為我國(guó)生態(tài)環(huán)保建設(shè)提供有效力量。

2 脫硫廢水處理方法

脫硫廢水是火電廠最難處理的廢水之一。目前，我國(guó)較常規(guī)的處理方法是確定脫硫廢水水質(zhì)，針對(duì)所含污染物，進(jìn)行原則性處理工藝。

2.1 排至除灰系統(tǒng)

在處理廢水中，依托水力除灰系統(tǒng)，將脫硫廢水送至水力除灰系統(tǒng)，在此基礎(chǔ)上與灰漿一起處理。酸性脫硫廢水和水力除灰系統(tǒng)將液體熔融并中和灰水。針對(duì)干灰系統(tǒng)的電廠，若沒(méi)有設(shè)置脫硫廢水處理系統(tǒng)，可將脫硫廢水送至干灰場(chǎng)。

此技術(shù)具有投資節(jié)約、操作簡(jiǎn)便的優(yōu)點(diǎn)，在實(shí)踐過(guò)程中具有一定的實(shí)用性，并可以減輕企業(yè)剛性支出。但由于其系統(tǒng)特性，導(dǎo)致管道出現(xiàn)腐蝕性，適用于沒(méi)有石膏副產(chǎn)品，綜合利用的濕法脫硫系統(tǒng)。

2.2 化學(xué)沉淀技術(shù)

此技術(shù)在處理中，依托化學(xué)原理，通過(guò)中和、沉淀、混凝以及澄清四個(gè)環(huán)節(jié)。在處理過(guò)程中，中和、沉淀主要負(fù)責(zé)調(diào)節(jié)廢水的pH。其中，常用的堿性中和劑中，包括石灰以及石灰石。重金屬沉淀主要是通過(guò)加入堿中和反應(yīng)廢水中的硫離子、有機(jī)硫促進(jìn)Hg2+和Pb2-等離子體實(shí)現(xiàn)硫化物沉淀?，F(xiàn)階段我國(guó)電廠處理脫硫廢水中，普遍采用tmt15硫化劑；在混凝、沉淀的環(huán)節(jié)中，主要負(fù)責(zé)剔除廢水中的懸浮物，利用絮凝劑實(shí)現(xiàn)混凝處理。而澄清的處理中，依托澄清池，將進(jìn)入澄清池的廢水濃縮，進(jìn)而形成重力沉降，上清液到達(dá)排放標(biāo)準(zhǔn)。

此方式在我國(guó)應(yīng)用較為廣泛，適用于對(duì)出水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)要求不高的廢水實(shí)施處理。該方式可以有效地降低脫硫廢水中的懸浮物。但在現(xiàn)階段我國(guó)沉淀技術(shù)處理中，處理后的廢水，其中鹽量成分較高，且C1-的含量可達(dá)到2%～4%，如直接排放，會(huì)對(duì)周?chē)鷳B(tài)環(huán)境造成一定的影響[6-7]。

2.3 噴霧蒸發(fā)處理技術(shù)

脫硫廢水經(jīng)預(yù)沉池初始分離后，廢液經(jīng)過(guò)高壓泵的輸送，在除塵設(shè)置前的高溫?zé)煔庵型Ａ?，由煙氣霧化器中的噴嘴霧化，稱(chēng)為噴淋蒸發(fā)處理系統(tǒng)。在脫硫廢水處理過(guò)程中，廢水液底通過(guò)吸收煙氣，進(jìn)而迅速蒸發(fā)形成蒸汽。廢水通過(guò)蒸發(fā)處理，其含有的雜質(zhì)、粉灰都被電除塵器中的電機(jī)捕獲，與粉塵一起排放；在脫硫塔中，由于脫硫塔內(nèi)設(shè)置噴淋冷卻功能，使得水冷凝進(jìn)入了脫硫塔漿液循環(huán)系統(tǒng)。通過(guò)水分的加入，可以排入汽提塔漿液循環(huán)系統(tǒng)，從一定程度上全面降低需水量，對(duì)脫硫系統(tǒng)的處理起到了良好的提高作用。此技術(shù)在使用的過(guò)程中，利用電廠煙氣的特性，實(shí)現(xiàn)脫硫廢水零排放的目的，對(duì)我國(guó)工業(yè)化、現(xiàn)代化的建設(shè)而言，此技術(shù)存在深遠(yuǎn)意義，具有較大工程應(yīng)用價(jià)值。

2014年6月，我國(guó)某電廠在2×600MW 的機(jī)制上，進(jìn)行了噴霧蒸發(fā)處理脫硫廢水試運(yùn)行實(shí)驗(yàn)。此處理技術(shù)在處理中，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備少、投資輕、運(yùn)行成本低、運(yùn)行管理方便等優(yōu)點(diǎn)，還在一定程度上達(dá)到了脫離廢水的零排放。但此技術(shù)在我國(guó)現(xiàn)階段脫硫廢水處理技術(shù)中，仍存在一定不穩(wěn)定、不可靠因素。

2.4 蒸發(fā)濃縮技術(shù)

蒸發(fā)濃縮技術(shù)主要通過(guò)四個(gè)環(huán)節(jié)（加熱、熱回收、排熱、附屬系統(tǒng)）實(shí)現(xiàn)廢水處理。首先，在加熱器中，流經(jīng)換熱管的低壓蒸汽和循環(huán)鹽水經(jīng)加熱沸騰后，依次進(jìn)入各閃蒸室。蒸發(fā)的水蒸氣依靠除霧器和蒸發(fā)器上的非換熱管實(shí)現(xiàn)換熱和冷連接。在這一過(guò)程中，各級(jí)的蒸汽冷凝水，通過(guò)換熱管下收集的蒸餾水，有效地形成了固液分離。

此項(xiàng)技術(shù)工藝較為簡(jiǎn)單，且蒸發(fā)回水的水質(zhì)量較為良好，但其脫硫廢水處理工藝成本較大，故此在實(shí)際電廠中，此方式較為少見(jiàn)。

2.5 膜分離技術(shù)

膜分離作為一種比較新的液體分離技術(shù)，其高效性能，一直在電力、石化等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。我國(guó)教授針對(duì)脫硫廢水，提出了反滲透濃縮法的處理方法。在國(guó)外專(zhuān)家實(shí)驗(yàn)中，采取了親水性、疏水性微薄膜，針對(duì)沉淀脫硫廢水展開(kāi)了深度處理，通過(guò)實(shí)驗(yàn)得出，經(jīng)此技術(shù)處理，其水質(zhì)符合該國(guó)污染物排放的標(biāo)準(zhǔn)。

此技術(shù)較其他處理技術(shù)而言，其整體投資性較低，但其自身技術(shù)特殊性，對(duì)進(jìn)水有一定需求，導(dǎo)致在進(jìn)入膜反應(yīng)系統(tǒng)前，有關(guān)人員需對(duì)廢水進(jìn)行預(yù)處理，在實(shí)踐處理中較為復(fù)雜，且回收水整體水質(zhì)較蒸發(fā)濃縮法差，無(wú)法實(shí)現(xiàn)廢水完全回收。

3 結(jié)束語(yǔ)

社會(huì)現(xiàn)代化、工業(yè)化建設(shè)，為我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)建設(shè)提供了有力支撐。在我國(guó)大力提倡生態(tài)環(huán)境保護(hù)下，人們對(duì)于生態(tài)環(huán)境的質(zhì)量以及生態(tài)環(huán)境保護(hù)意識(shí)逐漸提高，加之我國(guó)對(duì)環(huán)保業(yè)的大力發(fā)展，使我國(guó)廢水處理規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化。鑒于此，應(yīng)全面提高廢水處理重視度。其中，我國(guó)針對(duì)脫硫廢水處理發(fā)展較為緩慢，多數(shù)電廠只是進(jìn)行簡(jiǎn)單的物化處理后直接排放，對(duì)環(huán)境造成一定污染影響的同時(shí)，浪費(fèi)了大量的水資源。為了響應(yīng)國(guó)家生態(tài)環(huán)境建設(shè)，提高廢水的綜合利用性，針對(duì)廢水處理，應(yīng)進(jìn)一步深度研究，全面提高脫硫廢水處理效果，是我國(guó)現(xiàn)階段諸多有關(guān)人員重點(diǎn)探析的方向。