武作民

摘要：近年來，我國對電能的需求不斷增加，燃煤電廠建設(shè)越來越多。在燃煤電廠排出的脫硫廢水中含有的污染物有很多，如硫化物、氟化物、懸浮物、重金屬離子、COD等含量都會(huì)超過國家標(biāo)準(zhǔn)，對環(huán)境的污染非常嚴(yán)重。如果將這些廢水直接排放入河流中，會(huì)嚴(yán)重污染到水源和土壤?？梢詫θ济弘姀S的脫硫廢水中的零排放進(jìn)行研究，以確保脫硫廢水中的污水得到合理清理。基于此，本文主要對燃煤電廠脫硫廢水零排放進(jìn)行研究。

關(guān)鍵詞：燃煤電廠;脫硫廢水;零排放

引言

燃煤電廠在實(shí)際運(yùn)行過程中，用、排水的數(shù)量都比較多，裝機(jī)容量在2×60MW的火電廠，每天生產(chǎn)運(yùn)行的耗水量可以達(dá)到6萬m3左右，約有每小時(shí)100～200m3左右的廢水需要排放出來。石灰石-石膏濕法煙氣脫硫處理技術(shù)產(chǎn)生的廢水當(dāng)中的污染成分較多，無機(jī)鹽類、重金屬成分和懸浮物等的指標(biāo)都高于國家規(guī)定的排放要求，從保護(hù)自然生態(tài)環(huán)境和經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的角度來看，減少燃煤電廠工業(yè)用水，提升廢水的重復(fù)利用率，實(shí)現(xiàn)廢水零排放具有十分重要的意義。

1燃煤電廠脫硫廢水性質(zhì)

脫硫廢水具備水質(zhì)、水量不穩(wěn)定特征，懸浮物含量高、易沉淀，還含有一些重金屬物質(zhì)，濕法脫硫廢水的基本特征是：呈弱酸性，pH值約為4-6;懸浮物高，但顆粒比較小，主要成分是粉塵、脫硫產(chǎn)物;脫硫廢水中還含有可溶性較強(qiáng)的硝酸鹽等，還包含一些重金屬離子，如汞、鉛等。

2脫硫廢水來源

為了維持內(nèi)部的物質(zhì)平衡，必然產(chǎn)生一些廢水的排放，即脫硫廢水，其中含有懸浮物、過飽和的硫酸鹽、亞硫酸鹽及重金屬等污染物，其中很多的物質(zhì)都是國家在環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)中重要提出要處理的污染物，脫硫廢水對環(huán)境造成了嚴(yán)重的影響，由此可見對于燃煤電廠的脫硫廢水零排放十分必要。

3燃煤電廠廢水處理技術(shù)分類

燃煤電廠廢水種類較多，來源不一樣，成分不一樣，去向和處理方法均不一樣，所以應(yīng)采用集中處理和分類處理互相融合的方式。1）鍋爐停爐保護(hù)和化學(xué)清洗廢水（含有機(jī)清洗劑）處理。鍋爐化學(xué)清洗方式較多，用檸檬酸或EDTA進(jìn)行鍋爐酸洗產(chǎn)生的廢液中殘余清洗劑量很高。上述鍋爐酸洗廢水水質(zhì)特點(diǎn)是COD，SS含量較高。為降低過高的COD，在常規(guī)混凝澄清處理、pH調(diào)整等工藝之前應(yīng)增加氧化處理環(huán)節(jié)，以分解廢水中的有機(jī)物。2）空氣預(yù)熱器、省煤器和鍋爐煙氣側(cè)等設(shè)備沖洗排水處理。該類廢水為燃煤鍋爐非經(jīng)常性排水，由于其含有較高的懸浮物和含鐵量，不能直接混入日常排水系統(tǒng)處理。通常采用化學(xué)沉淀法進(jìn)行處理，也可采用氧化、化學(xué)沉淀法，即首先進(jìn)行曝氣氧化，再進(jìn)行中和、混凝澄清等處理。3）化學(xué)水處理工藝廢水處理。燃煤電廠化學(xué)水處理根據(jù)處理工藝的不同，會(huì)產(chǎn)生不同的酸堿廢水或濃鹽水。酸堿廢水多采用中和處理，即采用加酸或堿調(diào)節(jié)pH值至6～9之間，出水直接排放或回用。該工藝系統(tǒng)一般由中和池、酸儲(chǔ)槽、堿儲(chǔ)槽、在線pH計(jì)、中和水泵和空氣攪拌系統(tǒng)等組成，運(yùn)行方式大多為批量中和。采用反滲透預(yù)脫鹽的處理工藝，一方面排水量較大，一方面水質(zhì)沒有超標(biāo)項(xiàng)目，主要是含鹽量較高，可直接利用或排放，必要時(shí)可進(jìn)行脫鹽處理。4）沖灰廢水處理。采用水力除灰方式會(huì)產(chǎn)生沖灰廢水。燃煤電廠沖灰廢水主要是pH值和含鹽量較高，有時(shí)候懸浮物也較高。只要保證水在灰場有足夠的停留時(shí)間，并采取措施攔截“漂珠”，懸浮物大多可滿足排放要求。pH值則需要通過加酸，使pH值降至6～9范圍內(nèi)。沖灰廢水一般采用物理沉淀法處理后循環(huán)使用。處理過程中需添加阻垢劑，防止回水系統(tǒng)結(jié)垢。5）含油廢水處理。含油廢水處理通常采用氣浮法進(jìn)行油水分離，出水經(jīng)過濾或吸附后回用或排放;也可采用活性炭吸附法、電磁吸附法、膜過濾法、生物氧化法等除油方法。6）脫硫廢水處理。燃煤電廠脫硫廢水一般是酸性較強(qiáng)、懸浮物濃度高、COD高等。一般是通過加石灰漿對脫硫廢水進(jìn)行中和、沉淀進(jìn)行處理，然后經(jīng)絮凝、澄清、濃縮等步驟處理后，清水回收利用，沉降物脫硫廢水污泥經(jīng)脫水后運(yùn)出處置。7）氨區(qū)廢水處理。氨區(qū)廢水包括液氨貯存或氨水貯存區(qū)卸氨后設(shè)備及管道中氨氣、事故或長期停機(jī)狀態(tài)下氨罐及管道中氨氣排至吸收槽用水稀釋產(chǎn)生的廢水、氨泄漏時(shí)稀釋廢水、夏季氣溫較高時(shí)對液氨儲(chǔ)罐進(jìn)行冷卻產(chǎn)生的廢水等。氨區(qū)廢水水質(zhì)特點(diǎn)是氨氮較高、pH值稍高，且不連續(xù)產(chǎn)生。一般將氨區(qū)廢水送入廠區(qū)酸堿廢水處理系統(tǒng)進(jìn)行中和處理后回用。

4燃煤電廠常用的脫硫廢水處理辦法

依據(jù)國內(nèi)燃煤電廠的現(xiàn)狀和特點(diǎn)，一般情況下，會(huì)把氯離子在漿液中的含量保持在不超過20g/L。在對工業(yè)廢水進(jìn)行處理過程中，應(yīng)該依據(jù)燃煤電廠脫硫廢水具備的特征，選擇科學(xué)合理的處理辦法，把重金屬以及其它物質(zhì)進(jìn)行有效的隔離，之后對經(jīng)過分離之后的物質(zhì)進(jìn)行全面的處理，從而實(shí)現(xiàn)對脫硫廢水處理的全部過程。當(dāng)前，國內(nèi)對燃煤電廠采用的脫硫廢水處理方法為混凝沉淀治理方法，具體的處理工序有下面幾個(gè)步驟。

4.1中合處理

依據(jù)國內(nèi)針對工業(yè)廢水進(jìn)行處理的有關(guān)規(guī)定，結(jié)合電廠的實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行情況，對廢水進(jìn)行中和處理，應(yīng)該先把廢水排入混合池中，再應(yīng)用石灰石或者堿性化學(xué)藥劑，對經(jīng)過脫硫處理的廢水酸堿度進(jìn)行調(diào)節(jié)，之后采用中和處理酸堿度中和反應(yīng)，把有關(guān)的離子物質(zhì)進(jìn)行濾除。

4.2去重金屬

電廠廢水當(dāng)中不僅含有硫化物，同時(shí)也有較大含量的重金屬，重金屬也就因此成為了廢水處理工作的重點(diǎn)?，F(xiàn)在的技術(shù)手段當(dāng)中，堿性藥劑的應(yīng)用非常廣泛，這些堿性藥劑可以和廢水中的重金屬融合起來，這樣一來，其就會(huì)形成沉淀，從而脫離廢水。同時(shí)也由于使用了堿性藥劑，在處理重金屬元素時(shí)，也會(huì)大大提高其酸堿度，很多氫氧化物也因此可以排除。

4.3絮凝處理

經(jīng)過上述的處理工序之后，還應(yīng)該對脫硫廢水進(jìn)行絮凝處理，從而把廢水內(nèi)形成的膠體以及其余雜質(zhì)進(jìn)行濾除。絮凝劑大多都應(yīng)用氯化鐵，在出口部位添加相對應(yīng)的助凝劑，讓膠體以及其它物質(zhì)生成的絮狀物質(zhì)更容易形成沉淀，可以有效提高其它氫氧化物以及硫化物的沉淀速度，確保脫硫廢水中的懸浮物都可以實(shí)現(xiàn)有效的治理，為后續(xù)的綜合處理創(chuàng)造條件。

4.4去除氟原子

氟原子的去除首先需要將廢水排放到廢水池當(dāng)中，加入適量的石灰，之后在混合池進(jìn)行反應(yīng)，最后加入堿性藥劑，在充分混合一段時(shí)間之后，其中的氟原子即可去除。

4.5膜濃縮-傳統(tǒng)蒸發(fā)結(jié)晶

該項(xiàng)技術(shù)起源于預(yù)處理和傳統(tǒng)蒸發(fā)結(jié)晶技術(shù)，在應(yīng)用該項(xiàng)技術(shù)時(shí)，會(huì)將系統(tǒng)中的大顆粒懸浮物進(jìn)行沉降操作，并由該系統(tǒng)中的專業(yè)設(shè)備對這些沉降物進(jìn)行收集和處理。然而在進(jìn)行處理的過程中，脫硫廢水中的無機(jī)鹽無法被有效處理，為了能夠進(jìn)一步降低脫硫廢水中的污染物含量，要在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上在系統(tǒng)中設(shè)置反滲透膜，在反滲透膜的使用中，經(jīng)過第一步處理的脫硫廢水施加壓力，將廢水中的清潔水?dāng)D出，實(shí)現(xiàn)對廢水的有效濃縮，在后續(xù)的處理過程中，會(huì)將濃縮后的脫硫廢水進(jìn)行蒸發(fā)結(jié)晶，最終得到結(jié)晶鹽。

5脫硫廢水零排放技術(shù)

蒸發(fā)結(jié)晶技術(shù)是通過一系列方法將廢水濃縮，濃縮液蒸發(fā)結(jié)晶，蒸汽經(jīng)冷凝回收，而鹽結(jié)晶干燥成工業(yè)鹽，從而達(dá)到廢水零排放的目的。目前，廢水蒸發(fā)結(jié)晶技術(shù)主要有以下2種：（1）多效蒸發(fā)技術(shù)。常規(guī)蒸發(fā)結(jié)晶技術(shù)為多效蒸發(fā)（MED）結(jié)晶技術(shù)，該技術(shù)一般分為熱輸入單元、熱回收單元、結(jié)晶單元和附屬系統(tǒng)單位4個(gè)單元。常規(guī)處理后的廢水經(jīng)過多級蒸發(fā)室的加熱濃縮后成為鹽漿，鹽漿經(jīng)離心、干燥后成為工業(yè)鹽運(yùn)輸出廠出售或掩埋。2009年，廣東河源電廠應(yīng)用該技術(shù)建成了脫硫廢水零排放工程，設(shè)計(jì)處理量為20m3/h，蒸發(fā)系統(tǒng)出水TDS小于30mg/L，回用于電廠循環(huán)冷卻水，產(chǎn)生的固體結(jié)晶鹽達(dá)到二級工業(yè)鹽標(biāo)準(zhǔn)，以每噸約80元的價(jià)格出售，雖然該技術(shù)較為成熟，但極高的能耗還是限制了其發(fā)展和推廣。（2）機(jī)械蒸汽再壓縮技術(shù)。為減小能耗，科研人員又研發(fā)出采用機(jī)械蒸汽再壓縮（MVR或MVC）技術(shù)的蒸發(fā)器。MVR（MVC）技術(shù)是將二次蒸汽經(jīng)絕熱壓縮后送入加熱室，壓縮后的蒸汽溫度升高，可重新作為熱源使用，從而大大降低了蒸汽用量，降低了能耗。三水恒益電廠從美國引進(jìn)了國內(nèi)第一套MVR（MVC）技術(shù)設(shè)備，該技術(shù)采用兩級臥式MVC+兩級臥式MED工藝，設(shè)計(jì)處理量為20m3/h，用于處理樹脂再生廢水和脫硫廢水。采用的蒸發(fā)器是臥式噴淋水平管薄膜蒸發(fā)器，水平設(shè)置，廢水走管外，加熱蒸汽走管內(nèi)，液體經(jīng)噴嘴噴淋到換熱器管的外部形成薄膜，經(jīng)加熱后產(chǎn)生蒸汽，產(chǎn)生的濃縮液進(jìn)入結(jié)晶系統(tǒng)處理。該技術(shù)在能耗上相對較低，但在實(shí)際運(yùn)行過程中發(fā)現(xiàn)，一方面，因?yàn)闆]有深度預(yù)處理系統(tǒng)，產(chǎn)品為復(fù)雜混合鹽，只能作為危險(xiǎn)固體廢棄物進(jìn)行處理，成本極高;另一方面，進(jìn)水未經(jīng)充分軟化，結(jié)垢嚴(yán)重，除垢清洗頻繁，同樣增加了成本。經(jīng)過國外公司的改良，采用立式降膜蒸發(fā)器可以有效解決臥式蒸發(fā)器結(jié)垢嚴(yán)重和能耗較大的問題，該技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于多個(gè)廢水零排放建設(shè)工程。

6燃煤電廠脫硫廢水零排放應(yīng)用實(shí)踐分析

某燃煤電廠在脫硫的過程中采取石灰石與石膏法相結(jié)合的脫硫工藝處理煙氣中的SO2氣體，工藝步驟為：首先在設(shè)備中將石灰石加工變成粉末，粉末對水進(jìn)行吸收，將其制作成為石灰石漿液，可以將其作為脫硫劑進(jìn)行備用;同時(shí)在泵的作用下將脫硫劑注入到塔的頂部，底部在引風(fēng)機(jī)的作用下進(jìn)入到鍋爐煙道氣，在氣液逆向流動(dòng)的過程中脫硫劑吸收煙道氣中存在的SO2，并且在吸收SO2前，要想更好的使煙道氣和漿液充分接觸，應(yīng)該促使添加的空氣噴嘴不斷的朝著吸收塔內(nèi)部注入空氣，之后將溶解在水中的SO2氧化，由HSO3-氧化成H+和SO4-;在酸性的作用下漿液會(huì)溶解生成鈣離子，Ca2+與SO4-接觸就會(huì)生產(chǎn)CaSO4沉淀，之后將生產(chǎn)的物質(zhì)作為建筑材料。其次將漿液接觸過的煙氣經(jīng)過吸收塔之后水蒸氣就達(dá)到了飽和狀態(tài)，隨后將下游煙氣系統(tǒng)進(jìn)行加熱，這樣溫度就會(huì)在升高之后排空，也能確保煙道氣中的硫出現(xiàn)脫除和利用。表1所示是這一燃煤廠在進(jìn)行廢水處理之后水質(zhì)的檢測情況。根據(jù)表1的數(shù)據(jù)顯示，對廢水進(jìn)行處理之后廢水的質(zhì)量有了非常顯著的改善。（1）這一燃煤電廠使用的煤炭絕大多數(shù)都是低硫燃煤，在沒有對廢水進(jìn)行處理之前pH值在6.5～7.4之間，并且廢水呈現(xiàn)弱酸性，不可以直接將廢水排放出去;廢水在經(jīng)過處理之后廢水呈現(xiàn)中性。（2）從實(shí)踐分析中可以看出，采用物理化學(xué)方法對廢水進(jìn)行處理能夠很好的清除廢水中存在的污染物質(zhì)，并且通過處理之后廢水基本上可以對電廠用水的水質(zhì)要求進(jìn)行滿足，也可確保其得到重復(fù)利用，從而既促使用水量得到節(jié)省，也提升了經(jīng)濟(jì)效益。

7脫硫廢水零排放技術(shù)發(fā)展

脫硫廢水零排放處理技術(shù)主要包括蒸發(fā)結(jié)晶法和煙道蒸發(fā)法，這兩種工藝各有優(yōu)勢和不足，具體工藝選擇還需要依據(jù)具體水質(zhì)條件等綜合因素進(jìn)行具體確定。在下一步燃煤電廠脫硫廢水零排放技術(shù)發(fā)展中，一方面需要關(guān)注對于重金屬的去除，尤其是吸附法脫除;一方面是對脫硫廢水零排放技術(shù)的多元化發(fā)展進(jìn)行研究與開發(fā)，以及水資源回收與利用。在蒸發(fā)結(jié)晶處理方面，為了降低運(yùn)行成本，建議將廢水減量化處理后，再進(jìn)行蒸發(fā)結(jié)晶處理，同時(shí)結(jié)合具體水質(zhì)情況，選擇開發(fā)相應(yīng)的預(yù)處理工藝，并注重開發(fā)脫硫廢水濃水或結(jié)晶鹽的資源化利用技術(shù)，最終實(shí)現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)。在煙道蒸發(fā)處理方面，應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注脫硫廢水進(jìn)入煙道后對大氣污染區(qū)的達(dá)標(biāo)排放和對于環(huán)保設(shè)施的腐蝕等影響，以及對布袋除塵器的影響研究，尤其注重對粉煤灰綜合利用和煙氣中氯排放的影響研究。

8降低脫硫廢水排放的途徑

8.1控制來煤、來水、來粉氯離子含量

脫硫系統(tǒng)中氯離子含量的富集來源來自煤、工藝水、石灰石粉，要從源頭進(jìn)行控制。吸收塔漿液氯離子含量的控制標(biāo)準(zhǔn)為5000mg/L～10000mg/L。據(jù)有關(guān)資料顯示脫硫廢水一天不排放，吸收塔漿液氯離子含量以500mg/L的速度遞增。

8.2離子交換法

離子交換法的作用原理為，向脫硫廢水中加入相應(yīng)的離子，這些離子會(huì)與廢水中的其余離子結(jié)合，當(dāng)水體中的離子含量下降時(shí)，能夠大幅降低水質(zhì)的硬度。這種方法在應(yīng)用過程中，擁有更高的可靠性與穩(wěn)定性，另外就軟化效果來看，這種方法能夠使脫硫廢水的硬度降低到10ppm以下，同時(shí)對于高于該硬度的脫硫廢水，還可以進(jìn)行二次以及多次處理。考慮到該系統(tǒng)的建設(shè)和運(yùn)行成本，在具體的離子交換過程中，可以采用向系統(tǒng)中加入化學(xué)藥品的方式達(dá)到軟化目的，為后續(xù)的處理過程打下基礎(chǔ)。

8.3控制脫硫廢水含固率

石膏旋流站、廢水旋流站旋流子需定期經(jīng)常進(jìn)行檢查、清理、更換，真空皮帶脫水機(jī)運(yùn)行正常，下部保持干凈，避免過多的泥漿進(jìn)入回收水箱增加廢水原水含固率。根據(jù)調(diào)試情況，廢水旋流站存在底流易堵塞致使廢水來水含固量偏高，造成廢水設(shè)備損壞，故廢水來水含固量應(yīng)確保低于設(shè)計(jì)要求3.6%。

8.4盡可能提高脫硫補(bǔ)充工藝水水質(zhì)

采用循環(huán)水作為脫硫工藝水時(shí)，循環(huán)水系統(tǒng)盡量少用含表面活性劑性質(zhì)的殺菌劑，減少脫硫漿液起泡溢流。

8.5控制脫硫廢水排放量

脫硫廢水排放量按15kg/（MW·h）～20kg/（MW·h）控制。300MW每臺(tái)機(jī)組控制每小時(shí)4.5t/h～6t/h，600MW每臺(tái)機(jī)組控制每小時(shí)9t/h～12t/h，1000MW每臺(tái)機(jī)組控制每小時(shí)15t/h～20t/h。

8.6多物質(zhì)加入法

在這種技術(shù)的應(yīng)用中，會(huì)向脫硫廢水中加入硫酸鈉、和石灰，原因在于在脫硫廢水的環(huán)境下，這些物質(zhì)的加入會(huì)影響硫酸鈣的溶解度。在該技術(shù)的具體實(shí)施過程中，首先會(huì)對脫硫廢水進(jìn)行預(yù)處理，處理方式為向廢水中加入石灰以及硫酸鈉，同時(shí)對廢水的酸堿度進(jìn)行控制，需要保證酸堿度在12～13之間，同時(shí)將這些廢水進(jìn)行霧化處理。其次為將脫硫煙氣排放到經(jīng)過預(yù)處理的脫硫廢水中，同時(shí)需要向這些煙氣中通入二氧化碳，這種煙氣能夠在脫硫廢水的環(huán)境下生成碳酸鈣，由于碳酸鈣不溶于水，所以可以對脫硫廢水中的鈣離子進(jìn)行有效處理。最后為控制廢水的酸堿度，需要保持在11左右。這種方法在應(yīng)用過程中，能夠在很大程度上降低水質(zhì)軟化過程中需要耗費(fèi)的成本，但是也存在較為嚴(yán)重的問題，即在技術(shù)的具體應(yīng)用中，很難對廢水的酸堿度進(jìn)行控制。

結(jié)束語

綜上所述，脫硫廢水排放量的確定是一個(gè)系統(tǒng)性的論證過程，需要多方面考慮、論證，在實(shí)際操作中，需要從全廠整體著眼，統(tǒng)籌考慮，在保證脫硫系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行的前提下，盡可能減少脫硫廢水排放量。通?？梢酝ㄟ^使用消泡劑調(diào)節(jié)漿液品質(zhì)，減少漿液和脫硫廢水排放量。此外，建議測量脫硫系統(tǒng)入口煙氣中氯元素含量，準(zhǔn)確測得由煙氣攜帶的氯元素對漿液氯離子含量的貢獻(xiàn)。

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