浅谈燃煤电厂脱硫废水零排放工艺

浅谈燃煤电厂脱硫废水零排放工艺

董波 余唤平

国家电投集团平顶山热电有限公司 河南 平顶山 467021

摘要：脱硫废水作为燃煤电厂产生的一种成分复杂、最难处理的废水，其零排放处理技术也得到越来越多的关注。本文从脱硫废水技术路线选择的原则入手，并分析了脱硫废水零排放技术的研究和应用现状。

关键词：燃煤电厂；脱硫废水零排放技术；现状；发展

引言

电厂废水零排放是目前及未来电力环保的必然要求，针对不同电厂的废水特点，预处理环节有时可省略，减少废水处理的投资及运行成本。对于硬度较低的废水可利用膜法进行浓缩处理，可实现较高的浓缩倍率，但其较高的投资及运行成本有待解决。

1脱硫废水技术路线选择的原则

1)可靠和经济性原则。便于运行和维护，满足脱硫废水零排放系统长期稳定运行的要求。2)一厂一策原则。坚持因地制宜、因煤制宜、因炉制宜的原则，充分考虑各厂脱硫废水产生和排放实际情况。3)协同性原则。脱硫废水处理系统要与现有污染控制单元，如脱硫、脱硝、除尘等节能环保设备协同考虑。4)无害化原则。脱硫废水处理的产物要实现无害化和资源化，不能产生新的二次污染。

2脱硫废水零排放技术现状

脱硫废水零排放的实质在于废水的固化，即将废水中清洁的水进行分离，废水中的石膏、粉尘、杂盐进行固化干燥；而零排放的经济性主要取决于废水能否低成本地浓缩减量。燃煤电厂湿法脱硫废水的水量水质，与机组燃料成分、脱硫吸收剂、脱硫水源等多种因素有关。脱硫废水具有TDS高（通常在10~50g/L）、氯离子浓度高（通常在5~20g/L）、钙镁硬度高等特征，此外废水还有少量的重金属、氟化物等危险物质。针对燃煤电厂脱硫废水的水质特点，综合分析国内外脱硫废水零排放技术现状，脱硫废水零排放工艺可归纳为三个关键环节：预处理、浓缩减量、干燥或结晶。依据废水浓缩和固化的不同方式进行分类，浓缩可分为热法浓缩、膜法浓缩，固化可分为结晶分盐、干燥不出盐两种。

目前面临的处理难点有:（1）燃煤、脱硫系统供水及脱硫运行工况对水质水量影响较大，水质波动较大；（2）悬浮物浓度高、细颗粒比例大，容易造成膜过滤装置的污染和堵塞；（3）硅、镁浓度高，硫酸钙过饱和度高，结垢倾向强，后期系统结垢难恢复；(4)处理后废水产生的效益极低，对处理成本要求严格。

3脱硫废水零排放技术

3.1脱硫废水预处理技术

预处理是脱硫废水处理的开始。其目的是去除废水中较大的悬浮物、钙镁硬度离子和部分重金属离子，使废水水质达到下一个处理环节的要求，同时降低下一个处理阶段的结垢风险。脱硫废水预处理采用软化澄清工艺，即将脱硫废水输送到废水缓冲槽收集，由废水输送泵送往一级反应器，器内投加氢氧化钙、重金属沉淀剂、絮凝剂、助凝剂，用泵输送至一级澄清池内产生化学反应，使水中镁离子与氢氧根结合形成氢氧化镁沉淀，硫酸根与钙离子生成硫酸钙沉淀，用污泥输送泵将沉淀物输送到污泥处理系统进行脱水，脱水产生的滤液返回废水缓冲槽。

脱硫废水常用的预处理工艺为化学沉淀法，如三联箱技术、双碱法、石灰烟气法等，三槽法处理工艺是通过加入石灰乳，去除易形成氢氧化物沉淀的金属离子，将废水的pH调至9左右，然后加入有机硫试剂，使Cd²⁺和Hg²⁺等离子体形成硫化物沉淀；最后，在絮凝池中加入助凝剂，提高絮凝效果。在澄清池中澄清后，排水进入下一个处理环节。澄清池产生的污泥经板框压滤机压入滤饼外运。滤液再次返回三重罐。三联箱作为脱硫废水的预处理技术，可以去除大量易结垢的钙镁离子，但不能去除高浓度的Cl-，需要与其他处理技术相结合；同时，化学消耗量大，通过对各电厂的调查分析，普遍反映出在电厂不同负荷和脱硫废水质、量变化的情况下，三池处理技术不能达到预期的处理效果。双碱法是联合Ca(OH)₂和Na₂CO₃或联合NaOH和Na₂CO₃处理脱硫废水，利用OH－将废水中的Mg2+等金属离子以氢氧化物沉淀形式析出，利用CO^2－₃将废水中的Ca²⁺以CaCO₃形式沉淀。

3.2浓缩减量技术

浓缩减量主要是将经过预处理的脱硫废水进行浓缩，减少废水量，提高后续处理效率。浓缩减量主要包括膜浓缩和热浓缩技术。常用的膜浓缩工艺包括ＲO、正渗透、纳滤等技术。

(1)ＲO是以选择性透过膜的两侧压力差为动力，溶剂通过选择性透过膜从浓溶液一侧进入到浓度低的一侧，进行溶剂分离的技术。在膜的低压侧产出淡水，高压侧得到浓盐水。

(2)正渗透(FO)是以选择性透过膜两侧的渗透压差为驱动力，水从低压侧进入到高压侧，实现水分传输的过程。

(3)纳滤(NF)是介于UF和ＲO之间的膜分离技术，以纳滤膜两侧压力差为驱动力，去除水中纳米级物质。由于纳滤膜是荷电膜，因此在低压下也具有较高的脱盐能力。采用两级NF工艺浓缩预处理产水，NF工艺可以有效地截留废水中的SO^2－₄，一级出水中NaCl质量分数达80%，二级出水中NaCl质量分数达95%以上，达到工业级品质要求。

3.3结晶固化技术

脱硫废水经过预处理及浓缩减量过程，大部分SS和重金属离子会被去除，但无法去除氯离子等可溶性盐分，需要通过结晶固化将废水中的盐类和污染物分离出来，实现脱硫废水的零排放。目前常用的结晶固化技术主要有蒸发结晶和烟道蒸发。蒸发结晶是通过加热蒸发溶液，从溶液本体中将溶剂蒸发形成饱和溶液，进一步蒸发，过量的溶质以晶体状析出，实现盐水分离。蒸发结晶主要包括MSF、MED、MVＲ技术，相关内容已在热法浓缩减量章节介绍，通过增加系统的效数或级数，可以实现废水中盐的结晶分离。

烟道蒸发是利用烟气余热将烟道内雾化的废水完全蒸发，将废水中的污染物转化为固体晶体或盐类，最后由除尘器捕集并从烟道中去除，实现脱硫废水的零排放。烟道蒸发有两种：主烟道蒸发和旁路烟道蒸发。主烟道蒸发是将雾化后的脱硫废水喷入空气预热器与除尘器之间的烟道内蒸发；旁路烟道蒸发是增加一台旁路烟道蒸发器，将空气预热器前的少量高温烟气引入旁路烟道蒸发器，使雾化后的脱硫废水蒸发，再将结晶盐排入除尘器前的烟道。

蒸发结晶技术较为成熟，电厂应用较多，与膜浓缩技术连用可以实现二级工业盐的回收，但投资和运行成本高，占地面积大，对进水水质要求高。烟道蒸发技术具有系统简单，投资、运行成本低，占地小的优势，对进水水质要求低;相比于主烟道蒸发，旁路烟道蒸发具有烟温高、烟气使用量小、蒸发速度快，对锅炉主烟道影响较小的优点，但是由于使用的是品位较高的高温烟气，需考虑对锅炉效率的影响。

结束语

电厂废水零排放是目前及未来电力环保的必然要求，大多数旧电厂的预处理技术仍采用三联箱设备，或对现有设备进行改造;对于新建电厂，针对不同电厂的废水特点，预处理环节有时可省略，减少废水处理的投资及运行成本。对于硬度较低的废水可利用膜法进行浓缩处理，可实现较高的浓缩倍率，但其较高的投资及运行成本有待解决。

参考文献

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