周阳
国电汉川发电有限公司 湖北汉川
摘要：GB13223-2011《火电厂大气污染物排放》标准颁布实施，对二氧化硫排放提出了明确要求。为满足环境保护要求，燃煤锅炉烟气均需要进行脱硫处理。我国燃煤电厂主流的烟气脱硫技术是采用石灰石-石膏法湿法，据中电联统计，2017年当年新投运火电厂烟气脱硫机组容量约0.4亿千瓦；截至2017年底，全国已投运火电厂烟气脱硫机组容量约9.2亿千瓦，占全国火电机组容量的83.6%，占全国煤电机组容量的93.9%。为防止脱硫设备腐蚀，保证石膏质量，脱硫吸收塔需要排除一定量脱硫废水。本文主要分析火力发电厂湿法脱硫废水深度处理工艺选择探讨
关键词：脱硫废水；深度处理；工艺；选择；探讨
引言
目前燃煤电厂脱硫废水深度处理技术主要包括脱硫废水的预处理软化技术、浓缩减量技术、蒸发结晶技术等，浓缩减量技术中包括膜法浓缩（RO、FO、ED等）以及热法浓缩（利用蒸汽浓缩、烟道余热浓缩等）[1]。不同的深度处理工艺，其投资、运行安全稳定性及成本等差异很大，因此，有必要对火力发电厂湿法脱硫废水深度处理工艺进行研究、探讨
1、脱硫废水深度处理工艺选择
1.1预处理系统
脱硫废水深度处理工艺均可以分解为“预处理”、“浓缩”和“结晶”三个工艺段，后段工艺的特点决定了前端工艺的选择。对于在“浓缩”段采用膜法浓缩的工艺，在“预处理”段都需要对废水中的硬度进行彻底的软化处理。目前，软化处理工艺以传统的化学加药软化澄清和管式微滤软化工艺应用较多。（1）化学加药软化-混凝澄清-过滤在高效澄清器中投加混凝剂、絮凝剂、氢氧化钠、碳酸钠，降低脱硫废水中的悬浮物、总硬度、二氧化硅和有机物等。（2）化学加药软化-管式微滤脱硫废水经预沉池去除大部分悬浮杂质，在经过高效澄清池投加混凝剂、絮凝剂、氢氧化钠、碳酸钠，使水中悬浮物、钙、镁等硬度成分形成沉淀，再输送到管式微滤膜进行固液分离。管式膜滤技术是一种错流过滤、压力驱动的膜分离技术，可取代传统的加药、絮凝、沉淀过程，用于去除水中亚微米级和更大的悬浮固体颗粒。（3）澄清软化处理方案比选两种方案均能满足软化处理要求。管式微滤方案占地面积小、无需增加超滤系统，出水可直接满足后续膜浓缩系统运行要求，但该方案存在污堵风险，并且需要定期进行化学清洗，额外产生酸碱清洗废水，增加酸碱药剂费用。化学加药软化-高效澄清器方案为传统成熟工艺，不额外产生二次废水，但占地面积相对较大。考虑到后续浓缩-固化处理工艺的衔接，因此需根据脱硫废水处理系统的整体工艺进行预处理工艺的选择。
1.2热法浓缩减量工艺
热法浓缩减量工艺的原理是利用外部热源加热废水使其浓缩减量，同时通过投加或利用废水中的固体颗粒作为晶种，实现废水浓缩的同时达到预防结垢的目的。目前，热法蒸发浓缩工艺主要包括MVR立式降膜蒸发工艺、烟气余热闪蒸工艺以及低温烟气余热蒸发浓缩工艺等。（1）MVR立式降膜蒸发器系统工艺，由于废水的特性，含有一定量的结垢物质，为防止蒸发浓缩过程中在降膜管上结垢，采用晶种法防垢，晶种法的原理基于物质沉淀析出时会倾向于吸附在结构较类似的物质上。若在处理液中加入一定量的晶种作为晶核，则处理液在浓缩后有物质析出沉淀时，会选择附着在晶核上，而非管壁上。该工艺对进水水质要求非常宽泛，因此预处理单元无需设置过滤器。蒸发器结构设计中要为晶种成长提供足够的停留时间，通过液膜厚度控制防止干壁，控制晶种浓度防止结垢或堵塞；（2）烟气余热闪蒸工艺烟气余热闪蒸系统浓缩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，进入闪蒸罐时，流体温度高于该压力下的沸点，会在闪蒸罐中迅速沸腾汽化，并进行两相分离。在闪蒸过程中不需要热量的加入。
通常经过三效闪蒸浓缩，浓缩倍率最高可达到90%，并且在线50%～90%自动可调，浓缩后浓液进入后续固化处理装置。浓缩闪蒸过程中产生的水蒸汽经过凝结后可回收至回收水箱用作脱硫废水工艺水或其它用途补水；（3）低温烟气余热蒸发浓缩工艺低温烟气余热蒸发浓缩工艺主要设置废水处理浓缩塔，利用电除尘与脱硫塔之间的高温烟气的热量蒸发脱硫废水，达到废热利用及脱硫废水低成本减量的目的。
2、脱硫废水处理技术
2.1化学沉淀法
化学沉淀法是目前广泛使用的脱硫废水处理方法，主要涉及中和、沉淀、絮凝和浓缩四个过程。烟气脱硫后的废水呈弱酸性，含有大量重金属离子。第一，在中和过程中，通常可以将石灰乳等含碱性试剂的废水的pH值调节到9 ~ 9.5，主要是用氢氧化物沉淀多种金属离子。此外，石灰乳的加入还能使SO4 ~ (2-)等阴离子通过沉淀从废水中分离出来。在这个过程中，需要合理控制pH值。此外，废水中的重金属离子未必全部转化为固体氢氧化物，需要中和后在反应池中加入硫化物，使Hg2+以HgS沉淀的形式被消除。为了防止无机硫化物毒性造成的二次污染，目前主要采用TMT-15。通过化学试剂，反应槽中有大量的悬浮固体。当加入絮凝剂如聚丙烯酰胺时，胶体会逐渐沉淀和聚集，从而加速沉降。絮凝时采用相应的浓缩和澄清，上层清液输入清水池，调节pH值达标后才能排放，随后清除下部沉积的污泥。化学沉淀法的主要优点是操作简单、技术成熟、运行成本低，目前在国内外电厂中得到广泛应用。但在实践中，难以合理控制碱性试剂的用量，污泥产量不高，不易脱水等。，而且负离子消除效果很差。因此，在运行中要加强设备改造，加强废水脱硫技术的开发和创新。
2.2流化床法
化学沉淀法的主要缺点是不能完全消除重金属离子。为了合理处理这一问题，相关研究人员开发了流化床法来处理重金属离子。从图中可以看出，流化床法主要由缓冲池、流化床和循环池三部分组成。脱硫废水通过缓冲池流入流化床。在流化床中，Fe2+、Mn2+、过氧化氢等。主要在废水中起作用。在氧化剂的作用下，这些物质对重金属离子有很好的吸附能力，附着在载体填料表面。随着反应的实施，重金属离子不断积累，使得吸附层逐渐增厚，从而在碰撞中脱离底部。反应结束后，废水经整合进入循环水箱后即可排放，符合标准后将回流至流化床。在流化床处理的废水中，污泥相对较小，密度较高，易于沉降，对一些重金属离子有较好的去除效果。但是这种工艺比较简单，容易受到废水pH值的影响，不适合单独应用。
2.3烟道蒸发技术
预处理后的废水通过雾化喷嘴喷洒在锅炉尾部的烟道上，烟气产生的热量可以快速蒸发废水滴，蒸发后剩余的固体杂质与烟气一起进入静电除尘器，被电极捕获。根据选用的烟道蒸发器，分为主烟道蒸发技术和旁路烟道蒸发技术。该技术工艺流程简单，不需要提供额外的能量，大大降低了运行成本。同时，通过向烟气中引入废水，可以有效提高烟气的湿度，降低烟气中尘粒的比电阻，提高除尘效率，具有很高的节能环保价值。在实际运行中，由于脱硫废水直接注入烟道，废水中的盐渍沉淀并沉积在烟道底部。同时，废水中的氯离子以无机盐和盐酸的形式存在，导致烟道堵塞和设备腐蚀。另外，为了防止因烟气湿度过大而导致的除尘器电极腐蚀、烟道温度低的问题，往往对控制废水的蒸发过程要求很高，以保证废水在进入除尘器电极之前完全蒸发。
结束语
脱硫废水深度处理技术路线选择应遵循安全可靠及经济性原则，遵循因地、因煤、因炉制宜一厂一策原则，遵循环保协同性原则及脱硫废水处理产物无害化原则；
参考文献：
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