燃煤电厂湿法脱硫废水零排放工艺研究

郑光凤 王方方 路青 王静霞

摘 要：分析了脱硫废水经传统三联箱工艺处理后的水质特点，提出了一种新型脱硫废水近零排放工艺路线，并对该工艺路线的应用前景进行了展望。

关键词：脱硫废水;MVR;零排放;管式膜

1 概述

火力电厂烟气脱硫方法总体可分为湿式、干式和半干式脱硫工艺。在各种烟气脱硫工艺中，石灰--石膏湿法脱硫工艺因其适用煤种范围大、脱硫效率高、系统可用率高、吸收剂利用率高、石灰石来源丰富、工艺成熟、运行可靠等优势而成为现阶段应用最广泛的工艺。在湿法烟气脱硫工艺中，为了维持系统稳定运行和保證石膏质量，需要控制桨液中Cl-浓度不能过高，因此需排出一部分浆液，从而产生脱硫废水。目前大多数电厂采用三联箱工艺处理脱硫废水，主要是通过氧化、中和、沉淀、絮凝等工艺去除脱硫废水中的重金属和悬浮物等污染。

2 脱硫废水特点

烟气脱硫废水中杂质来源及其水质特与点脱硫废水的水量与脱硫工艺、脱硫系统以及烟气成分等多种因素相关。脱硫废水中的杂质主要来源于烟气和脱硫剂，由于煤中含有包括重金属元素在内的多种元素，如F、Cl、Cd、Hg、Pb、Ni、As和Cr等，这些元素在燃烧过程中生成了多种不同的化合物。这些化合物一部分随炉渣排出炉膛，另外一部分随烟气进入脱硫装置吸收塔，溶解于吸收浆液中。

脱硫废水的水质特点：

①废水呈弱酸性，pH一般为4～6;

②悬浮物含量高，主要是石膏颗粒、二氧化硅以及铁、铝的氢氧化物;

③废水中的主要阳离子为钙、镁等硬度离子，铁、铝含量也较高，其他重金属离子含量不高，但大都远远超过了《火电厂石灰石—石膏湿法脱硫废水水质控制指标》中规定的排放指标;

④废水中的阴离子主要有Cl-、SO42-、SO32-、F-等。这些离子主要来源于煤;

⑤COD不算太高，但脱硫废水中的COD与通常的废水不同，在脱硫废水中，形成COD的主要因素不是有机物，而是还原态的无机物。

3 废水处理工艺路线

目前国内电厂主要采用三联箱工艺处理脱硫废水，处理出水含盐量很高，直接排放后容易造成二次污染。由于脱硫废水水量较小、含盐量高，近年来，国内外都开始研究脱硫废水零排放处理技术。但是由于废水零排放技术的投资和运行成本高昂，目前实际应用案例很少。

“零排放”是一种理想的封闭用水系统，系统不向外排水，系统内的水不断进行循环或处理后复用。而废水零排放则是要求不向系统外排放任何形式的废水，从而节约水资源和保护环境。脱硫废水零排放的核心在于脱盐处理技术的开发，由于废水中高浓度的盐分会对微生物产生抑制或毒害作用，采用生物法除盐很难达到较好效果，因此只能采用相应的物化处理方法。在脱硫废水的零排放处理中，主要是采用蒸发结晶的工艺路线。

由于蒸发法具有能耗高、设备易结垢和投资大的缺点。因此，要降低零排放处理成本和保证系统正常运行，从以下两方面对废水进行预处理，即废水的减量化和防结垢处理。一方面，通过减量化处理方法对废水进行预处理，可以减少蒸发结晶器的处理负荷，可以有效降低处理成本。膜分离法是最为常用的废水减量化处理技术，膜分离产生的浓水再进行蒸发结晶，可以有效降低蒸发处理负荷和节约处理成本。另一方面，通过软化法对废水进行预处理，处理防止蒸发器内结垢。

海鹰公司根据脱硫废水的水质特点制定了：“软化+管式膜系统+纳滤/反渗透+MVR强制循环结晶系统”的废水深度处理工艺。

脱硫废水进入三联箱后，向废水投加石灰、有机硫、氯化硫酸铁、PAM等药剂以促使钙镁离子形成相应的不溶物，同时二氧化硅与镁一起形成共沉淀。三联箱出水进入造粒流化床高速固液分离器，将沉淀物分离出，进行污泥压缩处理外运。造粒流化床高速分离器出水进入出水箱，通过水泵将出水箱的水送人化学结晶造粒流化床，进行软化处理，设备出水利用管式微滤膜的高效固液分离，获得膜透过水，经pH回调之后，即可送往纳滤/反渗透进行处理。由于无机性堵膜介质（胶体、硬度及二价离子、二氧化硅等）均被有效除去，因此后续反渗透可以稳定运行，并可获得很高的回收率。经过软化后的废水经过纳滤/反渗透处理后，产水水质达到电厂循环水补充水的再生水水质要求回用，通过膜法浓缩减量的脱硫废水可以采用MVR强制循环结晶系统处理达到零排放的目的。

4 展望

海鹰公司整套脱硫废水零排放工艺可针对不同脱硫水水质进行优化设计，满足近零排放同时，满足出水水质要求，该工艺具有以下优势：

①工艺路线先进，自动化程度高;

②软化设备先进，较常规方法节省成本，且无需排污和再生等工序;

③管式软化膜可适用于高悬浮物、高硬度废水;

④工艺路线考虑副产品的价值，流化床及蒸发结晶器内产生的副产品会为企业带来一些价值;

⑤深度工艺路线同样适用于高含盐废水的处理，满足多样化水质处理。

参考文献：

[1]谢新各.燃煤电厂脱硫废水零排放研究[J].中国设备工程，2019（02）.

[2]郑利兵，魏源送，焦赟仪.零排放形势下热电厂脱硫废水处理进展及展望[J].化学工业与工程，2019，36（01）：28-41.