燃煤電廠濕法脫硫廢水零排放處理工藝

國內(nèi)外煙氣脫硫采用的成熟工藝中，石灰石-石膏濕法脫硫(WctFlucGas

Desulfurization,簡禰WFGD)工藝在燃煤電廠中應(yīng)用最為廣泛，該工藝占我國

工業(yè)脫硫總量90%以上，具有技術(shù)成熟，脫硫效率高，運(yùn)行可靠，負(fù)荷范圍廣，

對煤種適應(yīng)性好等優(yōu)點(diǎn)。但該工藝產(chǎn)生的脫硫廢水是電廠系統(tǒng)末端最難處理的廢

水，其高懸浮物、高含鹽量以及含多種重金屬等特點(diǎn)使得即使經(jīng)過傳統(tǒng)工藝婦理,

該種廢水依然含鹽量高、具有腐蝕性，難以直接排放或并入市政污水，成為電廠

實(shí)現(xiàn)脫硫廢水的“零排放”的新挑戰(zhàn)。本文在分析脫硫廢水的來源、特點(diǎn)、傳統(tǒng)

處理工藝及存在的問題的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)總結(jié)和論述了幾種零排放工藝，并分析了

其在應(yīng)用中可能出現(xiàn)的問題，提出了具體的建議和措施。

1、脫硫廢水的來源及特點(diǎn)

1.1脫硫廢水的來源

從我國燃煤電廠運(yùn)行的實(shí)際情況來看，鍋爐濕法脫硫產(chǎn)生的脫硫廢水主要源

于脫硫塔排放廢水，其廢水排放量一般通過脫硫塔內(nèi)控制C1在漿液中的濃度指

標(biāo)來確定。采用FGD工藝脫除煙氣中S02的同時(shí)，HCKHF等存在于煙氣中的酸

性氣體也會(huì)被脫硫劑吸收并轉(zhuǎn)移至脫硫漿液中。由于脫硫漿液循環(huán)使用，即使

HC1、HF等酸性氣體在煙氣中的濃度比S02低很多，但隨著脫硫系統(tǒng)的運(yùn)行，漿

液中C1-和F-會(huì)濃度逐漸升高。漿液中的鋁與F-聯(lián)合，對石灰石溶解具有屏蔽

作用，降低脫硫效率;漿液中的Ca2+與C1-配成離子對CaC12,影響吸收劑氫氧

化鈣的溶解，C1-濃度升高也將導(dǎo)致脫硫效率的降低和石膏品質(zhì)下降，同時(shí)對管

道和系統(tǒng)具有一定的腐蝕性。為了系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，保證脫硫效率和石膏的產(chǎn)品質(zhì)

量，因此需排出部分漿液，一般控制漿液中C1濃度小于20kg/m3。

1.2脫硫廢水的特點(diǎn)

石灰石品質(zhì)、脫硫系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與運(yùn)行、脫硫塔前污染物控制設(shè)備、燃煤品質(zhì)

等因素影響脫硫廢水的水質(zhì)及水量。其中，石灰石是脫硫廢水中一部分污染物的

來源，包括脫硫廢水中的鍥和鋅及黏土雜質(zhì)中所含的細(xì)微顆粒、鋁和硅等物質(zhì)。

脫硫系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與運(yùn)行影響脫硫廢水水質(zhì)的主要體現(xiàn)在添加劑的使用、氧化程度

或氧化方式以及脫硫系統(tǒng)建設(shè)材料等方面。脫硫塔前污染物控制設(shè)備是指除塵和

脫硝設(shè)備。除塵效率提升可能降低脫硫廢水總懸浮顆粒物濃度，但細(xì)微顆粒的飛

灰同樣可能增加揮發(fā)性金屬在脫硫廢水中的含量:脫硝設(shè)備能增加Cr3+轉(zhuǎn)為毒

性更大、溶解性更強(qiáng)Cr6+的比例;從脫硝系統(tǒng)逃逸的氨將增加脫硫廢水的氨氮濃

度。而燃煤品質(zhì)則是影響脫硫廢水的主要因素，高硫煤、高氯煤均會(huì)增加脫流廢

水的排放量。

脫硫廢水具有如下特點(diǎn)：

(1)水質(zhì)不穩(wěn)定。受燃煤品質(zhì)、石灰石品質(zhì)及脫硫系統(tǒng)的運(yùn)行等因素影響，

即使相同脫硫設(shè)備在不同時(shí)段水質(zhì)也可能存在較大差別。

(2)水質(zhì)呈弱酸性。pH值一般在4-6.5o

(3)懸浮物含量高。一般在10000150000mg/L之間，主要成分包括灰分、惰

性物質(zhì)和絮凝沉淀物等。

(4)含鹽量高。溶解性總固體(TDS)一般在25000~60000nlg/L之間，含量最高

的陰、陽離子分別是C1-和Mg2+°其它陰陽離子包括Ca2+、S042-.F等離子。

另外，還含有GB8978T996《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定的第一類污染物和第二

類污染物。

2、脫硫廢水處理工藝

2.1化學(xué)沉淀工藝

目前，國內(nèi)處理脫硫廢水一般采用常規(guī)的化學(xué)沉淀技術(shù)，即“中和-沉淀-

絮凝”三聯(lián)箱技術(shù)，其工藝流程為：

脫硫廢水經(jīng)管路依次進(jìn)入中和箱、沉淀箱、絮凝箱，最后經(jīng)澄清池沉淀并在

出水箱中調(diào)節(jié)pH值至中性后排出。其中，在中和箱內(nèi)通過加入燒堿或石灰石調(diào)

整pH值在9左右，溶液中的Fe3+、Zn2+、Cu2+等大部分重金屬離子會(huì)形成難溶

的氫氧化物沉淀從溶液中分離。沉淀箱主要作用是利用向其加入有機(jī)硫沉淀劑

TMT-15或Na2S,將中和箱未去除的Pb2+和Hg2+等不能以氫氧化物形式沉淀出來

的重金屬沉淀分離。由于進(jìn)入廢水系統(tǒng)的脫硫廢水已經(jīng)過廢水旋流器和石膏旋流

器兩級濃縮分離，其所含懸浮物顆粒較小，沉降性能差，為改善沉降能力，需向

絮凝箱中投加絮凝劑(硫酸氯化鐵FeCISCM)并在絮凝箱出口管路投加助凝齊IJ(聚

丙烯酰胺)。進(jìn)入澄清池后，經(jīng)混凝生成的活性絮體吸附水中析出的細(xì)小金屬氧

化物，實(shí)現(xiàn)水與懸浮固體分離。最后清水進(jìn)入出水箱，通過加入鹽酸調(diào)整pH值

后達(dá)標(biāo)排放。澄清池底部小部分污泥作為接觸污泥返回中和箱中，大部分污泥將

通過污泥給料泵送至板框式壓濾機(jī)脫水成泥餅外運(yùn)。

經(jīng)三聯(lián)箱工藝處理后的廢水，能夠有效去除懸浮物雜質(zhì)和各種重金屬離子，

達(dá)到污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)，但該處理工藝對工藝控制要求較高，C1-.S042-的去除

效果十分有限，影響處理后脫硫廢水的回收利用。

2.2膜濃縮減量技術(shù)

濃縮減量技術(shù)的思路是對經(jīng)預(yù)處理后的脫硫廢水采用某種濃縮工藝進(jìn)行濃

縮，降低廢水量，減少后續(xù)蒸發(fā)固化處理量，從而降低處理成本。其中，膜法濃

縮技術(shù)主要包括納濾(Nanofiltration,NF)、反滲透(ReverseOsmosis,RO)>

正滲透(ForwardOsmosis,FO)和電滲析(ElectroDialysis,ED)等。

(l)NFo

納濾膜不僅能夠截留小分子有機(jī)物，木二價(jià)或高價(jià)離子特別是陰離子

有較高的截留率，但木一價(jià)離子截留率小于90%。

(2)R0o

反滲透是施加大于自然滲透壓壓力于濃溶液上，使溶劑從濃溶液中透過半透

膜達(dá)到稀溶液中。按照工藝不同反滲透可分為碟管式反滲透、高壓反滲透和特殊

流道反滲透。反滲透技術(shù)安全可靠、出水穩(wěn)定，除鹽率高，且能耗低，不足是容

易污染和結(jié)垢。

⑶F0。

正滲透是依靠提取液產(chǎn)生的巨大滲透壓驅(qū)動(dòng)力，使高鹽水側(cè)的水分子自發(fā)并

有選擇性的擴(kuò)散進(jìn)入提取液側(cè)。提取液是氨與二氧化碳按特定物質(zhì)的量比溶于水

中形成的碳酸鍍?nèi)芤?。正滲透耗能低，出水水質(zhì)高，污垢輕，但存在提取液再生

復(fù)雜，系統(tǒng)復(fù)雜，投資成本高。

(4)EDo

電滲析工作原理是原水通過接通直流電的陽、陰離子膜交替排列在陰、陽極

之間的隔室時(shí)，在電場力作用下帶電離子定向遷移，由于陽、陰離子交換膜的選

擇透過性，一部分水被濃縮，一部分水被淡化，形成交替排列的濃室與淡室，從

而分離與提純廢水。電滲析能耗低，環(huán)境污染小，少藥量等優(yōu)點(diǎn)，但對鈣鎂垢耐

受能力較低，對難離解的物質(zhì)難以去除。。

2.3蒸發(fā)固化技術(shù)

煙道蒸發(fā)工藝是利用排煙余熱將霧化噴射于鍋爐尾部煙道的經(jīng)預(yù)處理后的

脫硫廢水快速蒸發(fā)，產(chǎn)生的鹽分結(jié)晶等雜質(zhì)同煙氣一起進(jìn)入除塵器后被捕獲并隨

煤灰外排，蒸汽進(jìn)入吸收塔循環(huán)利用。根據(jù)所選取的蒸發(fā)煙道位置，煙道蒸發(fā)工

藝可分為低溫?zé)煹勒舭l(fā)技術(shù)和高溫?zé)煹琅月氛舭l(fā)技術(shù)。

(1)低溫?zé)煹勒舭l(fā)技術(shù)

采用低溫?zé)煹勒舭l(fā)工藝時(shí)，脫硫廢水噴入煙道位置一般在空預(yù)器后至除塵器

之前間的煙道中。該工藝使得電廠外排煙氣的余熱熱能被充分利用，并能夠達(dá)到

脫硫廢水零排放的目的，具有系統(tǒng)簡單、占地面積少、設(shè)備投資少、廢水處理流

程短、藥品添加少、運(yùn)行成本低等優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)是該段煙道中煙氣溫度較低，需控

制煙氣排煙溫度在露點(diǎn)溫度以上，負(fù)荷機(jī)組負(fù)荷低或波動(dòng)較大時(shí)廢水蒸發(fā)效果

差，殘余廢水會(huì)隨煙道進(jìn)入除塵器，使煙道腐蝕、積灰、堵塞。因此，該技術(shù)一

般在舊機(jī)組改造中有較多應(yīng)用，對新建超潔凈排放要求的機(jī)組應(yīng)用較少，對長期

低負(fù)荷運(yùn)行機(jī)組具有一定的安全隱患。

(2)旁路煙氣余熱蒸發(fā)結(jié)晶技術(shù)

旁路煙氣余熱蒸發(fā)結(jié)晶技術(shù)是在系統(tǒng)中設(shè)置與空預(yù)器并聯(lián)的煙道旁路，并從

空氣預(yù)熱器前端引入高溫蒸汽作為廢水蒸發(fā)的熱源，以迅速蒸發(fā)霧化后的脫硫廢

水，產(chǎn)生的晶體和固體雜質(zhì)隨旁路煙氣進(jìn)入空預(yù)器之后的主煙道同粉煤灰一起被

捕捉去除。該工藝采用獨(dú)立運(yùn)行機(jī)制，能進(jìn)行獨(dú)立維護(hù)和檢修，并能夠?qū)崿F(xiàn)脫硫

廢水的零排放，對低煙溫、低負(fù)荷、或采用低低溫省煤器工藝的機(jī)組適用。但采

用該工藝會(huì)使?fàn)t膛進(jìn)風(fēng)溫度在一定程度上降低，鍋爐效率降低，從而增大機(jī)組煤

耗。

3、結(jié)論

綜上所述，隨國家環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的日益嚴(yán)格，燃煤電廠脫硫廢水零排放將成為趨

勢。根據(jù)脫硫廢水特點(diǎn)及各脫硫廢水處理工藝的優(yōu)點(diǎn)與不足，需合理選擇預(yù)攵、理、

化學(xué)沉淀、濃縮減量、蒸發(fā)固化、煙氣蒸發(fā)結(jié)晶等工藝優(yōu)化處理路線，以達(dá)到最

優(yōu)處理成本和效果。脫硫廢水的預(yù)處理是后續(xù)處理工藝可靠經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的基礎(chǔ)，要

實(shí)現(xiàn)脫硫廢水零排放，需做好如下工作：

(1)化學(xué)沉淀工藝能夠很好的去除大多數(shù)重金屬和懸浮物，各項(xiàng)指標(biāo)能夠滿

足污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)。為應(yīng)對固體懸浮物(SS)和叱學(xué)需氧量(COD)往往不能穩(wěn)定

達(dá)標(biāo)排放，需對加藥量、加藥方式、設(shè)備運(yùn)行管理進(jìn)