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探究新型脱硫废水处理技术在火力发电厂中的应用

2020-05-20 224 上传者：管理员

摘要：为了更好的实现火力发电厂脱硫废水的处理，寻找先进的脱硫废水处理工艺和系统，推广和应用国内外先进的处理技术，优化处理工艺，减轻运行劳动程度，降低企业成本。本文主要针对当前火力发电厂的脱硫废水现状、处理方式、处理效果等进行对比和分析，提出可应用于火电厂脱硫废水处理的新的工艺。

关键词：
处理工艺
新处理技术
火力发电厂
脱硫废水
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当前，我国北方地区由于环境污染较为严重，经常在冬季出现雾霾天气，空气质量非常差，环境治理也迫在眉睫。对于火力发电厂而言，绿色发电成为企业未来的发电的战略方向，由于环保需求，大部分火力发电厂烟气脱硫方式均采用了炉外大湿法即石灰石-石膏法脱硫的方式，对烟气中的二氧化硫进行去除，在脱硫工艺过程中，都会产生脱硫废水。由于脱硫废水中悬浮物、重金属离子和溶解固形物严重超标，因此脱硫废水的处理是火力发电厂工业废水处理中最难的一个环节，如何选择合理的处理工艺，减轻劳动强度，降低处理成本，优化工艺技术，使处理后的脱硫废水达到重复利用和达标排放的目的，是摆在各发电企业面前的重要问题。

1、火力发电厂脱硫废水产生的根源及水质特点

废水来源:石灰石-石膏湿法烟气脱硫技术由于具有脱硫效率高、技术成熟、设备布置紧凑和对水质变化适应性强等优点，已成为我国当前电厂烟气脱硫的主流处理工艺。在湿法烟气脱硫工艺中，由于烟气中的F-和Cl-的溶解，会使浆液中2种离子浓度逐渐升高，一方面，F-与浆液中的铝联合，对石灰石溶解产生屏蔽作用，从而影响脱硫效率;另一方面，浆液中Cl-浓度升高也会影响脱硫效率和石膏品质，同时还会引起管道腐蚀。为了维持系统稳定运行、保证石膏产品质量和保证脱硫效率，需要控制浆液中Cl-浓度，一般要求低于20g/L，因此需排出部分浆液。对于3台135MW的锅炉，一般脱硫废水产生量为8-10m3/h。

废水水质特点:脱硫废水的水质受煤种、脱硫系统的运行控制参数等影响很大，其特点如下:

(1) 多数电厂脱硫废水中悬浮物、BOD5、硫酸盐、CODCr、PH值等超过排放标准值;脱硫废水中的污染物超标现象非常普遍，超标频率较高的有氟化物、硫化物、总汞和总镉，其次是总镍和总锌，超标数量最多得是总汞和总镉，其次是氟化物和硫化物。

(2) 脱硫废水中CODCr检测超标主要是由于废水中亚硫酸盐和亚铁离子等还原性物质造成的。同时，废水中的氯离子也是关键因素之一。

(3) 脱硫废水中的CL-含量占到10000-20000mg/L左右。

(4) 脱硫废水中主要的阳离子为Ca2+和Mg2+离子，分别占到脱硫废水中阳离子总量的30%和60%左右，主要阴离子为SO42-和Cl-，分别占到阴离子总量的55%和40%左右。

2、传统的脱硫废水处理技术

当前，火电厂中进行脱硫废水处理，应用最为广泛的技术和方法就是化学混凝沉淀法，也就是我们常说的“三联箱”法。常见“三联箱”法处理工艺流程简述:将电厂脱硫废水引入三联箱，在第一个处理箱(中和箱)中投加石灰乳、碳酸钠等，将形成的固体沉降物在硫酸氯化铁的作用下在第二个处理箱(沉降箱)完成第一次固液沉降分离，含微小悬浮物SS及未处理完的重金属的上清液自流入第三个处理箱(絮凝箱)，在PAM、PAC、有机硫的作用下将其中的微小SS、重金属等污染物质进一步形成絮凝物，随水流一起进入高效澄清池，进行固液分离后，上清液流入氧化箱，在氧化箱中投加次氯酸钠处理后，流入清水箱，此时的清水呈碱性，在清水箱中加入盐酸进行pH值回调后，合格的清水直接达标排放或通过清水输送泵送往指定位置进行综合回用。预澄清池的分离出来的污泥可直接通过污泥输送泵送往石膏皮带脱水机。沉降箱与高效澄清池分离出来的污泥定期排往污泥收集池，通过污泥输送泵送往压滤机进行脱水后泥渣进行无害化专业处理。少量污泥收集池的上清液和压滤机滤液返回三联箱进水口重新处理。

传统工艺处理中，投加的水处理剂达到7种及以上，包括石灰乳、碳酸钠、硫酸氯化铁、PAM、有机硫、次氯酸钠、盐酸等，且大部分处理剂需配制成水剂，部分处理剂有毒性或腐蚀性危害，需要配备药剂配制及其输送系统，如盐酸;部分药剂配置困难，如石灰乳。三联箱处理工艺需同步增加配置以下设备:独立的加药系统，污泥处理单元，设备较多，所需人员多，运行成本高，容易堵管，处理效果差，包括三联箱设备在内，核心设备整体占地面积约30m2。具有工艺流程长，工艺复杂、占地面积大，设备多，设备布置复杂等特点，处理效果一般，难以达到预期效果。传统“三联箱”的处理工艺见下图:

图1 三联箱处理工艺技术处理脱硫废水工艺流程图

3、新型脱硫废水处理技术

由于传统三联箱处理技术存在系统复杂、各种加药量大、人员劳动强度高，设备维护工作量大等问题，目前很多火电厂脱硫废水处理系统正在建设或进行改造，逐步淘汰原处理工艺，引进和应用高效复合絮凝剂处理工艺，工艺流程简述如下:将电厂脱硫废水引入脱硫废水三联箱，直接向废水中投加高效复合絮凝剂，在三联箱中高效完成重金属吸附、混凝、絮凝、沉降分离过程，去除悬浮物SS、重金属、COD、氟化物、硫化物等污染物质后，合格的清水经出水口溢流进清水箱，直接达标排放或送往指定的位置综合回用。沉降污泥定可直接送往石膏脱水皮带机进行脱水。投加的高效复合药剂呈固体粉末状，通过可量化控制的给料机投加进废水中。处理剂无毒性/腐蚀性危害。

图2 高效复合药剂处理工艺技术处理脱硫废水工艺流程图

4、脱硫废水零排放技术展望

火电厂中废水的“零排放”是脱硫废水处理的最终目标，指的是将产生的废水不向外界排放，在处理过后在内部形成循环利用，这项技术的关键在于脱硫废水的处理以及回收循环。

(1) 蒸发结晶法

蒸发结晶法指的是在脱硫废水处理过程中，采用蒸发结晶装置对废水进行浓缩处理的方法。在经过处理之后，脱硫废水会进入到蒸发结晶系统中，然后利用这种装置，采用热法分盐的原理来处理脱硫废水，使得废水中的盐可以结晶，还可以形成冷凝水。当前，这项技术采用的工艺主要有机械蒸汽再压缩、多效蒸发、多级闪蒸工艺和蒸发塘等;结晶的工艺有共晶冷冻结晶和闪蒸罐结晶。结晶盐在处理过后需要达到工业盐标准，才可以进行二次利用。而蒸发结晶法的优势在与操作简单，回收的水质也比较好。但是在实际的操作中，也容易产生管路结垢，消耗能量比较多这些缺点。

(2) 烟道蒸发法

烟道蒸发工艺是一种比较新型的脱硫废水处理技术，指的是在烟道内对脱硫废水进行喷雾蒸发，这项技术在应用过程中，还需要应用喷雾干燥技术以及烟气除尘技术。在实际应用过程中，在锅炉尾部和烟气除尘器之间可以设置雾化喷嘴，脱硫废水可以经过雾化，然后利用高温的烟气瞬间蒸发，再跟烟气一起进入除尘系统。这种方法有别于传统的处理方法，对于水量要求不高，对于石膏的使用量也非常少，使得脱硫废水处理的成本大大降低。烟道蒸发法在处理脱硫废水过程中需要的面积比较小，投资的成本比较低，消耗的能量非常小，可以适用于大型或者小型的火电厂，前景非常可观。然而也有一定的缺陷，在处理废水后存在着蒸发不完全，可能产生结垢，造成一定的腐蚀等。烟道蒸发工艺在处理脱硫废水过程中，对于烟气的温度、流速以及废水的流速要求比较高，这些因素可能对脱硫废水处理的结果产生一定的影响。烟道蒸发工艺为处理脱硫废水提供了一种新的选择。

5、结束语

总而言之，随着国家各项环保政策的不断出台，如何合理对电厂脱硫废水进行处理，将逐渐成为各发电企业首要解决的问题，笔者认为，采用高效复合絮凝剂对脱硫废水进行处理，既符合国家环保政策需求，也可以大大节约投资初期成本，实际运行成本，可以逐渐进行推广和应用。现阶段我国在脱硫废水零排放技术应用中还存在很多问题和缺陷，主要是这种技术在应用过程中需要比较高的运行费用，并且还存在着技术不成熟的问题。因此，火电厂要实现脱硫废水零排放，还需要结合自身的实际情况，对这些方法进行比较和研究，采用适合自身的方法，对于产生的结晶盐和污泥要进行妥善处理，使得企业可以实现绿色生产。

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