摘要：电厂生产过程中会产生的大量的废水，在进行电厂脱硫工艺中废水排放处理是非常关键的一个环节，面对当前绿色发展理念的深入，电厂脱硫废水零排放控制与管理水平不断提高。下面文章就对电厂脱硫废水零排放展开探讨。
关键词：电厂脱硫；脱硫废水；废水处理；零排放
引言
石灰石-石膏湿法脱硫工艺具有脱硫效率高、运行可靠性高、适用煤种范围广、吸收剂利用率高、设备运转率高和吸收剂价廉易得等诸多优点,是目前世界上应用较广泛、技术较成熟的二氧化硫脱除技术,约占已安装总脱硫机组容量的90%。湿法脱硫在运行中产生的脱硫废水,因其具有高盐、重金属、成分复杂、腐蚀性和结垢性等特点,成为火电厂最难处理的废水之一。
1电力厂脱硫废水来源与现状
脱硫废水的主要来源湿法脱硫工艺采用液态吸收剂来吸收烟气中二氧化硫和其他污染组分，主要包括钠碱法、氨法、石灰石-石膏法等。与其他方法相比，石灰石-石膏法因操作简单、稳定性好、脱硫效率高、技术成熟等优点成为目前国内外燃煤电厂最主流的脱硫技术。该方法往往将石灰石浆液与燃煤机组产生的烟气直接接触并发生反应，使得烟气中的SO2、Cl2、粉尘等污染物迁移转化到浆液中，形成石灰石浆液废水，这也是脱硫废水的主要来源。另外，因石灰浆液的浓度很大，容易产生结垢，设备运行一段时间就会发生堵塞现象，因此设备运行中需要用清水不断冲洗，从而产生部分脱硫废水。脱硫废水组分复杂，处理困难，危害巨大。第一，该废水pH介于在5.0～6.5之间，整体呈弱酸性;第二，)存在大量悬浮物，废水浊度大，沉降性能差;第三，硫酸盐含量高，其中Ca2+、Mg2+含量高达20～50g/L，易结垢，难以处理;第四，重金属(Hg、Cr、Pb、Ni、Cd等)含量超标;第五，氯离子浓度高，含量为6～20g/L，处理和回用比较困难。同时，脱硫浆液在循环使用的过程中，浆液内的氯离子浓度不断增大，高浓度的氯离子导致设备管道的腐蚀，继而影响整个脱硫系统正常运行，极大地降低了脱硫效率。其次，脱硫废水中的高浓度硫酸盐、可溶性重金属和其他有毒有害物质一旦随意排放到环境中进行迁移转化，将会对周围的生态环境及人体健康造成巨大伤害。
2电厂脱硫废水零排放控制策略
2.1脱硫废水预处理
脱硫废水预处理部分主要是通过去除废水中的固体悬浮物、钙离子、镁离子、重金属离子等,达到避免对后续设备造成结垢和污堵的目的,预处理是进行脱硫废水零排放的基础。目前,预处理主流技术是化学软化+过滤,化学软化包括石灰石-碳酸钠软化、氢氧化钠-碳酸钠软化、石灰-烟道气软化等,其主要原理是通过添加石灰石-碳酸钠或者氢氧化钠-碳酸钠与废水中的钙镁离子进行沉淀,其中石灰-烟道气软化是利用烟气中的二氧化碳来代替碳酸钠与钙镁离子进行沉淀。过滤包括管式微滤、超滤、纳滤等,其主要原理是通过过滤装置进一步降低脱硫废水的浊度,从而提高脱硫废水预处理的出水水质。
2.2避免脱硫塔浆液起泡抛浆
由于吸收塔液位多采用装在吸收塔底部的压差式液位计测量，脱硫控制系统显示的液位是根据差压变送器测得的差压与吸收塔内浆液密度计算得出，而吸收塔内真实液位——吸收塔气泡会造成的“虚假水位”相对于显示数据偏高，同时由于搅拌器搅拌、氧化空气鼓入、浆液喷淋等因素的综合影响而引起液位波动，从而导致吸收塔间歇性溢流。当脱硫浆液从吸收塔溢流管溢流后，吸收塔的有效液位在短时间内急剧下降，液面将无法维持原设计水平，造成脱硫效率降低，致使浆液中亚硫酸盐的含量逐渐升高，石膏产生的品质得到恶化。电厂脱硫系统因受吸收塔浆液起泡影响被动采取外排废水。吸收塔浆液起泡的处理措施有：第一，在吸收塔排水坑里定期适当加入消泡剂，减少泡沫层。第二，在保证氧化效果的前提下，适当降低吸收塔工作液位，减小浆液溢流量，防止浆液进入吸收塔入口烟道。第三，降低吸收塔浆液密度，加大石膏排出量，不断补入新鲜浆液。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
2.3除尘改造和湿烟羽治理
采用DUC协同除尘冷凝一体化工艺进行烟气除尘和冷凝,实现烟气的深度除尘和烟气的降温减湿。经DUC协同除尘冷凝一体化装置除尘后的烟气通过湿电除尘器净化后实现烟囱排放口烟尘浓度在1mg/m3以下。烟气冷凝设计温降按8℃考虑。DUC装置按一炉一套配置,安装在脱硫塔顶部。配置热风混合加热系统对降温减湿后的脱硫净烟气进行加热,加热后无白烟烟气通过烟囱排放,实现消白烟。
2.4蒸发结晶技术
蒸发结晶技术是利用火电机组产生的余热将预处理后的脱硫废水进行蒸发浓缩，形成水蒸汽和浓缩液，最终浓缩液在饱和状态下析出结晶盐固体，而水蒸汽则通过冷凝管回流重用。该处理系统的工艺流程包括预处理、浓缩、结晶3个阶段。在预处理阶段，通过向废水中添加纯碱和烧碱，去除废水中的Ca2+、Mg2+等离子，降低废水硬度，避免废水在浓缩过程中产生结垢而堵塞管道的现象发生。浓缩过程则通过膜浓缩方法实现废水浓度的增大，提高结晶效率以及降低结晶能耗。最后浓缩液进入结晶过程，采用多效蒸发结晶(MED)或机械压缩式蒸发结晶(MVR)方式将浓缩液转化为干燥的结晶盐固体后处置。该技术由于设备投资高，废水处理过程中需要额外提供大量热能，运行成本较高，目前尚未得到有效推广。
2.5膜分离技术
目前,膜分离技术广泛应用于脱硫废水的深度处理和浓缩研究,以减少废水处理系统中蒸发结晶的污水处理量,使得电厂零排放技术更经济可行。第一，反渗透(RO)技术。在外界高压力作用下,利用反渗透膜的选择透过性,水溶液中水由高浓度一侧向低浓度一侧移动,使得溶液中的溶质与水得到分离。第二，电渗析技术。利用离子交换膜的选择透过性,溶液中的带电阴阳离子在直流电场作用下定向迁移,实现对废水的浓缩和分离。第三，膜滤技术。以一定孔径的半透膜作为介质,废水中的有机物、无机物与水在通过半透膜时进行选择性分离,从而实现对污水的分离、浓缩和纯化。根据膜尺寸大小,常见的膜滤技术有微滤(MF)、超滤(UF)和纳滤(NF)等。第四，膜蒸馏技术。以疏水膜为介质,以蒸气压差为推动力,只允许挥发性溶质的气态分子透过膜的分离过程。
2.6尾水固化单元的技术
考虑到燃煤电厂的热力条件，在评估对粉煤灰中氯离子含量增加程度和综合利用的影响后，宜优先选择高温热风或热烟气旁路蒸发技术。热风取自空预器出口，采用惰性载体流化干燥床设备;热烟气取自空预器入口，采用喷雾干燥塔设备。考虑到设备运行安全稳定性，一般单台流化床处理能力为1t/h，喷雾干燥塔处理能力为3t/h。同时，应尽量减少对锅炉效率的影响。高温旁路烟道出口烟气温度应高于酸露点10℃以上。对于废水量小的小容量机组，为降低投资成本，可采用直接烟道蒸发技术，一般在机组负荷大于75%的条件下，每100MW发电容量对应烟道可蒸发废水量约为1t/h。而选用蒸发结晶制盐的技术，应提前确认结晶盐消纳渠道稳定可靠且合规合法，并综合研究结晶盐品质要求、投资和运行成本等因素来选择是否进行分盐。
结语
综上所述，脱硫废水零排放技术应根据废水的水质和水量情况,一厂一策选择最佳的工艺路线,采用几种工艺的有机组合,构成一套完整的脱硫废水零排放处理系统。为进一步提高电厂生产运行水平针对当前脱硫废水处理问题，采用合理的技术工艺，保证废水零排放目标的实现是电厂建设的必经之路。未来实现脱硫废水的资源化利用和低成本处理,能够推动我国电厂事业的健康发展。
参考文献
[1]刘海洋，夏怀祥，江澄宇，等．燃煤电厂湿法脱硫废水处理技术研究进展[J]．环境工程，2016,34(1):31-35.
[2]熊巍，孙园园．燃煤电厂脱硫废水处理工艺路线探讨[J]．东北电力技术，2017,38(3):35-38.
[3]马双忱，于伟静，贾绍广，等．燃煤电厂脱硫废水处理技术研究与应用进展[J]．化工进展，2016,35(1):255-262.
论文作者:吴昊
论文发表刊物:《电力设备》2019年第24期
论文发表时间:2020/5/6