高盐脱硫废水水泥化固定技术的研究现状分析

李增值

阿克苏天山多浪水泥有限责任公司，新疆 阿克苏 843000

摘要:在倡导硫废水零排放的背景下，传统的蒸发与洁净工艺难以规避二次污染的问题，故而应不断革新废水处理技术。当前业内主流的脱硫废水零排放处理囊括了预浓缩、浓缩以及烟道喷雾三大工艺。水泥化固定处理技术符合零排放的发展趋向，但当下国内很少有研究集中在重金属离子固定方面，和氯离子固定相关的研究更是罕见。故而，应积极解读水泥行业内影响氯离子固定效果的各种因素，通过提升固化体性能，推动水泥化固定技术的持续发展过程。

关键词：脱硫废水；零排放；氯离子；水泥化固定；技术研究

前言：

水体质量差、水量大等是燃煤电厂脱硫废水处置阶段的常见问题。当下国内常用的脱硫飞鼠处理主要是采用化学与机械方法分离重金属与其他科沉淀物质，中和、絮凝、沉淀和过滤等均是常规处理步骤。在生产实践中，因为脱硫飞鼠 IDE设备装置运维要求较高，容易出现设备管道堵塞的现实问题，以致脱硫废水处理系统的投运率长期未见提升。历经处理后的废水内依然滞留着氯离子、盐及微量金属等含量偏高的现实问题，不能直接将其排放到自然水体内，回收后可被用于电厂内煤场、灰场喷洒等领域中，但因受场地距离、喷洒用量等条件的约束，真实的回收利用率整体偏低。本文基于废水零排放的背景下，提出了一种固定化脱硫废水的处理工艺，对技术要点作出较详细探究。

1.脱硫废水深度处理工艺

1.1结晶工艺

效率最高的结晶系统是强制循环结晶装置，在处理易结垢液体、高黏度液体时较为适用。其处理流程为：利用泵将盐水打入到结晶器，与浓盐水相混合，在泵的推动作用下进入加热器。循环卤水会以切线为起点进入结晶器，从而实现连续结晶的目的。小部分卤水会蒸发，并在内部产生晶体，而大部分卤水会进入加热器，其中，小股带晶体的卤水会被抽送到后续脱水干燥装置，在分离卤水后获得纯净的晶体^[1]。

1.2膜浓缩法

膜浓缩法包括多种工艺，分别为反渗透、微滤、纳滤等。目前，这项技术在废水处理领域已经取得了良好的应用效果。基于燃煤电厂常规处理后的脱硫废水水质，在处理过程中，可采用的方法以渗透和反渗透工艺为主。第一，反渗透工艺。在压力的作用下，利用半透膜对水中的各种杂质进行截留，从而获得纯净水。在大分子有机物溶液预浓缩中应用这项工艺，亦可取得良好的效果。第二，正渗透工艺。该工艺原理与反渗透较为类似，通过对自然渗透压差的利用，将浓盐水中的水分子挤压出来，同时截留废水中的其他杂质，然后采用其他工艺将杂质分离，最终实现净化的目的。这项处理工艺中的汲取液可重复利用。正渗透工艺无需使用高压泵，系统耗能也相对较低。

1.3蒸发浓缩

这项工艺在工业领域的应用十分普遍。在燃煤电厂脱硫废浓缩处理中应用最多的工艺为多效蒸发、机械蒸汽再压缩和热力蒸汽再压缩等。锅炉生成的蒸汽是传统多效蒸发装置的热源。在加热后，蒸汽不会进入冷凝器，而是作为第二效加热介质被重复利用，在重复此步骤后，就会形成一个多蒸发系统^[2]。

2.课题研究背景

既往有大量生产实践表明，石灰石-石膏湿法脱硫郭明义运行流程稳定，对煤种表现出较强适应性，技术相对成熟，脱硫效率在 95.0%之上，为当下国内燃煤电厂应用较为普遍的一类脱硫技术。在该项工艺执行阶段，始源于燃煤、石灰石及工业用水内的 Cl - 持续聚集，Cl - 含量高的工况下会加速金属材质腐蚀工程，对石灰石溶解形成抑制作用，造成石膏质量跌落。为确保脱硫系统常态化运作，理应使循环浆液内氯离子浓度＜20000mg/L，这就预示着需要定时将定量脱硫废水排放至外界。在主客观因素的作用下，脱硫废水的性质主要有：1）当 pH 处于 4.0~6.5 区间内，呈现为弱酸性；2）内含大量 SS、SO 42- 、Cl - 、TDS，可能高达 60000mg/L；3）Hg、Cr、Pb 等重金属元素含量明显高于排放标准；4）COD 与钙镁硬度值均处于较高水平^[3]。

3.水泥固定脱硫废水技术

3.1不同游离态 Cl - 浓度高盐水对固化体性能形成的影响

基于抗压强度值勾画出不同 Cl - 浓度对对固化体抗压强度影响，整体分析后，发现伴随 CI - 浓度提升过程，固化体抗压强度整体并没有呈现出连续增加的趋势，抗压强度维持总体增长，伴随浓度持续增加过程，固化体抗压强度变化幅度见效。一方面，Cl - 和水泥内 C3A反应生成费氏盐，对水泥材料空隙起到填充作用，提高了浆体的致密度。以上这种化学结合与物理吸附对增强固化体抗压强度是有一定限度的，伴随 Cl - 浓度提升，水化速度加快，会引起固化体内空隙结构不匀称，影像其固化抗压强度。

3.2对固化体浸出率形成的影响

伴随 Cl - 浓度增加，固化体浸出率有整体跌落趋势，各组固化体浸出率均＜16.0%，最低为 10.7%，提示水泥固化效果较好，多数 Cl - 被固定于固化体内，浸出的 Cl - 是表明氯盐及接近固化体的薄层内没有固定的游离态Cl - ，处于固化体深层的 Cl - ，因受浆体内致密结构的约束，浸出困难

^[4]。

3.3水泥固化阶段的氯离子

水泥固定化废水脱硫技术应用阶段，脱硫废水内 Cl - 及重金属离子是处理的重难点。而固化脱硫废水内氯离子有高前移性，当下对其研究还不多。针对的CI - 固定，近些年水泥行业已有一定研究，主要认为其在水泥体系内主要依托于如下两种形式存在：

3.3.1物理吸附氯

Cl - 被吸附至水泥水化产物硅酸钙凝胶(C—S—H)内，既往有研究人员基于漫散双电层理论去阐释物理吸附过程，于固液界面形成双电层，紧密层在内，漫散层在外。针对外来离子双电层会形成排斥作用，两电层间也存在着排斥作用。扩散后的部分 Cl - 被整合至紧密层或漫散层，另一部分以游离形式促成了新的双电层。不仅对 Cl - 进一步扩散过程形成阻止作用散，也强化了游离 Cl - 的相对稳定性。但以上这种物理吸附能力发挥程度受到一定限制，实践中需对空隙结构进行细化处理，进而尾号的维持物理吸附的持续性、有效性。

3.3.2游离态 Cl -

针对孔隙液内存留的游离态 Cl - ，现已证实其对固化效果形成的影响最大。当 Cl - 总量一定时，伴随游离态 Cl - 数量减少过程，水泥体系的固化能力有被强化的趋势^[5]。

结束语：

近些年，国家环保政策持续推进，脱硫废水的零排放处理逐渐成为相关领域中的研究焦点。本文阐述了脱硫废水的形成背景与所属性质，脱硫废水深度处理工艺。水泥固定化脱硫废水处理技术整合了低温烟气蒸发浓缩与稳定化技术优势，迎合了废水零排放发展趋向。不同 Cl - 浓度对固化体抗压强度、固化体结合 Cl - 能力及固化体浸出率均形成一定影响，在实践中药多加考虑，有针对性的作出控制，进而最大限度的优化脱硫废水处理效果。

参考文献：

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[3]熊桂龙,吴厚松,李水清,姚强. 可溶性盐份对脱硫废水液滴烟道蒸发特性影响的数值模拟[J]. 中国电机工程学报,2020,40(16):5239-5248.

[4]韩卫博,卞双,汪涛,王家伟,张永生,潘伟平. 燃煤电厂脱硫废水及污泥中重金属污染物控制研究进展[J]. 发电技术,2020,41(05):497-509.

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