燃煤电厂脱硫废水零排放技术对比研究

摘要：近年来随着国家对于环保问题以及节能减排的重视，燃煤电厂脱硫废水零排放已势在必行。为燃煤电厂在选择脱硫废水零排放处理工艺时可以提供科学有效的参考，本文针对脱硫废水的主要特点及零排放技术现状，在国内外最近研究成果和燃煤电厂实际改造案例的基础上，对脱硫废水零排放技术的传统工艺路线进行归纳总结。通过对零排放技术的分析研究，总结出当前技术路线存在的问题，同时也为未来优化改进的研究发展方向提出建议。

关键词：节能减排;脱硫废水;零排放

引言

随着国家对火电行业环保问题的关注以及提出的清洁高效、超低排放的生产要求，以及工业用水价格的不断攀升，而作为燃煤电厂中全厂水处理的末端环节，脱硫废水因其水质波动大、含盐量高、成分复杂，传统工艺难以实现零排放，其超低排放处理技术也得到越来越多的关注．作为脱硫废水零排放的主要依据标准，《火电厂污染防治可行性技术指南HJ2301－2017》提出:火电厂水污染防治应遵循清污分流、梯级利用、集中处理与分散处理相结合的原则，鼓励火电厂实现废水的循环使用不外排．鼓励利用余热蒸发干燥、结晶等处理工艺实现脱硫废水近零排放．燃煤电厂脱硫废水的零排放已势在必行。

1概述

某电厂机组烟气脱硫系统采用石灰石-石膏湿法脱硫工艺，系统产生脱硫废水由输送泵分别输送至一、二期脱硫废水处理站。机组一期脱硫废水设计出力为67.3t/h，二期脱硫废水设计出力为2×36t/h，一用一备，二期脱硫废水系统包括以下三个子系统：脱硫装置废水处理系统、化学加药系统、污泥脱水系统。主要工艺流程如下：脱硫岛来脱硫废水→废水预沉池→废水缓冲池→废水输送泵→中和箱（加入石灰乳）→反应箱（加入有机硫）→絮凝箱（加入硫酸铝或FeSO4和助凝剂）→浓缩澄清池→澄清水池→澄清水泵→双介质过滤器→清水池（调整pH值）→清水泵→达标后重复利用。预沉池及澄清水池设置污泥循环泵，沉淀产生污泥由污泥输送泵输送至板框压滤机进行脱泥，外运。由于公司一期脱硫废水处于停运改造时期，一期设备不能正常投入运行，一期机组产生的脱硫废水需排放至二期脱硫废水系统进行处理，这样原本设计的一运一备系统变成了两套正常运行系统，加大了检修运行人员工作负担。同时自脱硫废水系统投运以来，经常出现设备堵塞、呲泥水等异常问题，造成脱硫废水系统运行困难，加大了运行和检修等方面的安全隐患和工作强度，为解决上述问题，公司相关技术人员对二期脱硫废水存在问题进行分析和解决。

2燃煤电厂脱硫废水零排放技术

2.1管式膜系统

管式膜系统作为微孔膜，其机理为错流过滤。进料主要以混合液为主，这种混合液含有大量的悬浮固体，并通过循环泵的使用将其输送到膜管之中，并在内部快速流动。混合液在通过膜层和支撑层后，会到达膜管和膜壳内的空间，然后将产水管作为介质，被输送到后续设备，最后浓缩液会重新流回浓缩槽。在产水不断被送出的情况下，悬浮固体在槽内的浓缩度会不断上升。为确保固含量始终保持在合理范围内，应使浓缩液被不断排出。CaCO3、CaSO4和MgOH是浓缩液的主要成分，在浓缩液被输送到脱硫岛后，即可作为脱硫剂使用。总之，这种管式膜的应用，有助于拦截脱硫废水中的悬浮物，能够使纳滤进水要求被满足。

2.2预处理

为净化水质，使脱硫废水达到下一技术环节的进水要求，需要设置必要的预处理环节。预处理技术主要是去除废水中的重金属离子，对废水进行软化处理。双碱法是目前在燃煤电厂应用较为广泛的废水软化预处理工艺。双碱法是采用Ca(OH)2+Na2CO3或NaOH+Na2CO3的方法处理脱硫废水，利用OH－去除Mg2+，利用CO32－去除Ca2+，降低废水的硬度。率先采用的双碱法两级软化预处理工艺，对废水进行全面软化，全过程没有任何废水排放。该技术对钙、镁离子的去除率均达97%以上，处理后的水可继续回用。对比了四种软化处理方案发现，最佳软化处理工艺为NaOH+Na2CO3工艺，可使脱硫废水中Ca2+、Mg2+的去除率＞99.7%。该工艺具有稳定可靠的优点，但运行过程中投加大量的化学药剂，形成污泥沉淀，会大大增加处理成本。提出将生物炭技术应用于废水预处理环节。生物炭是生物质原料在低氧或无氧条件下热化学分解产生的多孔碳质材料，对工业废水中的铜、铅、砷、镉等重金属具有很强的吸附作用，最大吸附容量可达12.7mg/g。作为一种高效、低成本吸附剂的新型炭材料，生物炭因其更大的表面积、更丰富的官能团和更强的吸附能力，在工业废水处理中具有很大的应用前景。

2.3膜蒸馏(MD)

膜蒸馏采用疏水微孔膜，是以膜两侧蒸汽压为驱动力的膜分离技术，适用于非挥发性溶质溶液的浓缩技术。水分以水蒸汽的形式透过疏水膜，脱硫废水中的其它非挥发性成分几乎无法透过。采用真空膜蒸馏法处理反渗透工艺处理后的高盐浓水，在原废水浓度的基础上将其浓缩了近20倍，脱盐率达到99．9%．膜蒸馏工艺可以制备纯度极高的水(接近100%)和浓度极高的浓缩液，一些溶解度较低的盐甚至可以直接在膜蒸馏系统中发生结晶．该技术不需将废水加热到沸点以上，提供低品位热能即可正常运行．虽然膜蒸馏技术的能耗高，但火电厂在运行过程中有着丰富而廉价的低品位热能可供利用，该技术在火电厂废水零排放中有着较大的潜在应用前景。

2.4纳滤系统

通过对该系统离子选择性透过功能进行运用，将压力作为推动力，促使一价盐和小分子物质穿过膜和产水流，朝着中心管道处流动。然后将产水管作为介质，被传输到纳滤产水箱之中。在这个过程中，进水中的有机物、病毒和细菌会被膜截留到进水侧，最后由浓水管对这些污染物进行排放。经过TMF系统净化处理后的出水，其含有的成分包括NaCl和Na2SO4。通过纳滤工艺的使用，对出水进行分盐处理，有利于控制水中的含量，出水中的NaCl也会因此而提高，同时，还有助于反渗透工段渗透压和运行压力的降低。并且，反渗透浓缩液中NaCl浓度的提升，还可以使电解效率进一步提升。

2.5机械式蒸汽再压缩蒸发(MVＲ)

该技术是将经过压缩机压缩后的二次蒸汽重新进入蒸发器加热废水进行浓缩。对MVＲ技术的研究结果表明，其浓缩倍率约为24倍，淡水产水率可达80%，处理效果较好。利用膜浓缩与MVＲ蒸发结晶相结合技术，将脱硫废水中的分离出来的淡水进行回收利用，得到的结晶盐纯度可达97.5%。MVＲ技术的自动化程度高、占地面积较小，但在运行过程中，仍存在堵塞、风机叶轮易损坏且投资成本均偏高等问题。提出将经过预处理的高盐废水送入垂直管降膜蒸发器中进行蒸发预浓缩，既能保证进水浓度可以满足结晶要求，同时又可以降低投资成本。垂直管降膜蒸发器浓缩1t废水仅消耗蒸汽0.0005t，能耗008kW·h，相当于节省投资成本约16%。

结语

综上所述，燃煤电厂对脱硫废水进行初步处理，处理后的废水虽然与排放标准相符，但依然含有大量的有毒有害物质，无法被回收和利用。要实现零排放目标，需要对脱硫废水进行深层次处理。目前，国内外已经研发了多种脱硫废水零排放新型处理工艺，燃煤电厂应基于自身的需求，选择合适的处理工艺。

参考文献

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