關(guān)于火電廠脫硫廢水零排放技術(shù)應(yīng)用

馬杰 國(guó)家能源集團(tuán)重慶恒泰發(fā)電有限公司

一、引言

隨著近年來我國(guó)以燃煤為主的火力發(fā)電的快速發(fā)展，環(huán)境問題不斷凸顯。目前火力發(fā)電行業(yè)高鹽廢水綜合治理處理工藝主要有兩個(gè)大方向，一是蒸發(fā)結(jié)晶，二是煙氣余熱蒸發(fā)。因蒸發(fā)結(jié)晶器造價(jià)非常高，而煙氣余熱蒸發(fā)受煙氣量的限制，所以目前高鹽廢水綜合治理工藝流程分三個(gè)步驟：第一步：預(yù)處理，去除懸浮物、硬度、堿度、重金屬等；第二步：濃縮處理，濃縮廢水的量，以減少末端蒸發(fā)結(jié)晶或煙氣蒸發(fā)的投資；第三步：蒸發(fā)脫鹽處理，采用蒸發(fā)結(jié)晶或煙氣加熱蒸發(fā)，實(shí)現(xiàn)廢水“零排放”。

二、火電廠煙氣廢水處理現(xiàn)狀

隨著脫硫吸收液的循環(huán)濃縮，脫硫廢水主要存在以下特征：（1）懸浮物含量高。脫硫廢水由于聚集許多飛灰，故廢水中存在較多懸浮物，另外在不同的電廠負(fù)荷和煤種的情況下，其懸浮物含量會(huì)有較大變化。（2）無機(jī)鹽含量高。脫硫廢水中的主要鹽離子為Ca2+、Mg2+、Na+、F-、Cl-、SO42-和SO32-等，且其中離子含量較高。（3）水質(zhì)易結(jié)垢。脫硫廢水中的鈣離子、硫酸根離子、鎂離子含量較高，并且硫酸鈣常處于過飽和狀態(tài)，在濃縮加熱時(shí)十分容易結(jié)垢。（4）多種重金屬含量超標(biāo)。（5）廢水的含量隨負(fù)荷變動(dòng)較大。受到燃煤電廠負(fù)荷的影響，吸收液用水的水質(zhì)差異、脫硫系統(tǒng)管理難以控制等限制，脫硫廢水的水量和水質(zhì)波動(dòng)明顯，對(duì)脫硫廢水處理工藝的適應(yīng)性提出了很大的挑戰(zhàn)。脫硫廢水在濃縮及凈化過程中存在許多難點(diǎn)：（1）傳統(tǒng)的脫硫廢水處理方法對(duì)懸浮物處理的效率不夠高，分離時(shí)間較長(zhǎng)。（2）由于脫硫廢水的有害腐蝕性物質(zhì)較多，會(huì)對(duì)管道和處理設(shè)備造成嚴(yán)重的腐蝕。（3）脫硫廢水處理得到的化學(xué)污泥的有害物質(zhì)較多，有很強(qiáng)的污染性。（4）負(fù)荷或煤種的變化會(huì)對(duì)處理過程造成沖擊。這些困難給火電廠脫硫帶來了十分巨大的挑戰(zhàn)，傳統(tǒng)的脫硫廢水處理工藝已經(jīng)不能滿足現(xiàn)在的需求。傳統(tǒng)的脫硫廢水處理方法是直接利用鍋爐余熱來蒸發(fā)脫硫廢水達(dá)到濃縮的目的，但是該方法效率較低、體積較大、腐蝕和結(jié)構(gòu)嚴(yán)重。廢水零排放技術(shù)是近年來處理電廠脫硫廢水的有效方法，在全國(guó)乃至世界范圍內(nèi)都有著十分廣泛的應(yīng)用。本文針對(duì)脫硫廢水水量相對(duì)較少，但污染較高、處理難度較大的特點(diǎn)，提出了一種適用與電廠脫硫廢水零排放并合理利用廢水中金屬離子的新型技術(shù)。

三、火電廠脫硫廢水零排放技術(shù)應(yīng)用

（一）預(yù)處理工藝

廢水預(yù)處理系統(tǒng)主要是去除脫硫廢水中的懸浮物和Ca2+、Mg2+、SO42-等離子，滿足后續(xù)系統(tǒng)的進(jìn)水要求，避免后續(xù)處理系統(tǒng)出現(xiàn)結(jié)垢、污堵。雖然“氫氧化鈉+碳酸鈉”軟化法的加藥量少，加藥成本是根據(jù)氫氧化鈉和石灰的市場(chǎng)價(jià)格波動(dòng)，現(xiàn)階段因石灰加藥量大、價(jià)格高，“氫氧化鈉+碳酸鈉”軟化法加藥成本更低?！皻溲趸c+碳酸鈉”軟化法對(duì)F離子去除效果不好，對(duì)氫氧化鎂的沉降效果也不好，會(huì)發(fā)生氫氧化鎂沉淀一直懸浮在水中無法沉降的情況，氫氧化鎂沉淀的小晶體顆粒會(huì)隨著廢水進(jìn)入下級(jí)系統(tǒng)，對(duì)后面膜系統(tǒng)運(yùn)行產(chǎn)生較大影響，故“氫氧化鈉+碳酸鈉”軟化法需要更精細(xì)的控制、更高的運(yùn)行水平，而“石灰+碳酸鈉”軟化法沉降效果更好、藥品安全性更好、購(gòu)買更容易、加藥費(fèi)用高。

（二）煙道蒸發(fā)工藝

煙道蒸發(fā)工藝是新型脫硫廢水處理技術(shù)，在煙道中對(duì)脫硫廢水噴霧蒸發(fā)，技術(shù)應(yīng)用中需用噴霧干燥技術(shù)，在鍋爐尾部可設(shè)置霧化噴嘴，利用高溫?zé)煹浪查g蒸發(fā)，不同于傳統(tǒng)處理方法，對(duì)石膏使用量較少，降低脫硫廢水處理成本。采用該方法進(jìn)行廢水處理時(shí)不需要面積非常大，而且消耗的能量特別低，在一些小型的火電廠中應(yīng)用廣泛。但是該方法也存在很多劣勢(shì)，應(yīng)用過程中，廢水處理時(shí)蒸發(fā)不夠完全，而且利用此方法進(jìn)行廢水處理對(duì)煙氣流速的要求相對(duì)較高，極易造成廢水處理不妥當(dāng)?shù)那闆r。

（三）電滲析技術(shù)

電滲析的原理是在外加直流電場(chǎng)利用兩溶液電勢(shì)差和膜的選擇透過性將離子從水中進(jìn)行分離的物化過程。因此，電場(chǎng)強(qiáng)度和膜的選擇是電滲析技術(shù)的關(guān)鍵，一般可將溶液濃縮至含鹽量15%～25%，已被廣泛應(yīng)用于純水制備、鍋爐給水處理、海水提鹽、工業(yè)廢水循環(huán)利用等方面。該技術(shù)具有常壓運(yùn)行所需能耗低、耗藥少、對(duì)環(huán)境污染低、操作較為簡(jiǎn)單、適應(yīng)性較強(qiáng)、耐腐蝕等特點(diǎn)，但存在水耗大、難以除去難解物質(zhì)、易造成設(shè)備結(jié)垢、需要多種設(shè)備而造成所需場(chǎng)地大的缺點(diǎn)。對(duì)于脫硫廢水脫鹽的處理，電滲析濃縮方法因常壓運(yùn)行、耐腐蝕等優(yōu)勢(shì)受到了研究者的關(guān)注。采用三聯(lián)箱+納濾+電滲析+反滲透+離子交換+蒸發(fā)工藝，對(duì)江蘇南通發(fā)電廠煙氣脫硫系統(tǒng)廢水進(jìn)行中試實(shí)驗(yàn)，整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行成本為71.5元/t，淡水出水可回用，鹽純度符合《工業(yè)鹽》（GB/T5426—2015）中二級(jí)工業(yè)濕鹽NaCl≥93.3g/100g的要求。

四、結(jié)束語(yǔ)

總而言之，在當(dāng)前人們對(duì)環(huán)境高度關(guān)注的情況下，加大對(duì)火電廠中脫硫廢水排放的處理力度能夠讓廢水處理更加科學(xué)，實(shí)現(xiàn)環(huán)境問題的解決。但是，當(dāng)前的處理技術(shù)仍然存在一定的問題，而且零排放技術(shù)在應(yīng)用時(shí)成本高，因此，要求企業(yè)加大重視程度，對(duì)目前的技術(shù)進(jìn)行更新與改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)脫硫廢水零排放技術(shù)的優(yōu)化應(yīng)用。