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　　火電廠脫硫廢水含鹽量大、腐蝕性強(qiáng)、對環(huán)境危害大，是實(shí)現(xiàn)電廠廢水“零排放”的重點(diǎn)和難點(diǎn)。介紹了脫硫廢水的水質(zhì)性質(zhì)及特點(diǎn)，著重介紹了廢水零排放的預(yù)處理、濃縮、固化市面上主流技術(shù)。并就MVRM發(fā)器與多效蒸發(fā)結(jié)晶器、煙道蒸發(fā)與旋轉(zhuǎn)霧化蒸發(fā)從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)上進(jìn)行對比分析。

　　隨著我國現(xiàn)代工業(yè)的快速發(fā)展，環(huán)境問題不斷凸顯，大氣、水及土壤等污染事件屢禁不止。受水資源短缺問題的影響，廢水零排放備受關(guān)注。在工業(yè)發(fā)展中，不同以犧牲環(huán)境來獲得經(jīng)濟(jì)利益，國家環(huán)保部門倡導(dǎo)工業(yè)企業(yè)嚴(yán)格實(shí)施脫硫廢水技術(shù)，實(shí)現(xiàn)零排放目標(biāo)。

　　1脫硫廢水處理的必要性

　　石灰石-石膏濕法脫硫系統(tǒng)的脫硫廢水，由于Cl-和含鹽量較高，無法在電廠內(nèi)部綜合利用，且很難深度凈化處理，成為電廠最難處理的廢水。據(jù)了解，目前脫硫廢水主要應(yīng)用于煤場噴灑、干灰加濕、濕渣沖洗等，但上述方法均無法保證完全消化脫硫廢水，且給現(xiàn)有工藝系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來隱患。考慮到氯離子對脫硫效率的影響，脫硫廢水氯離子濃度一般控制在20000mg/l以內(nèi)，據(jù)電廠調(diào)研，目前大多數(shù)電廠控制在12000mg/l以內(nèi)，遠(yuǎn)大于以上排放標(biāo)準(zhǔn)。所以脫硫廢水必須在廠內(nèi)進(jìn)行處理或者消納。

　　脫硫廢水特性及特點(diǎn)

　　石灰石-石膏濕法煙氣脫硫技術(shù)，因其具有煤種適用范圍廣、脫硫效率高95%)、系統(tǒng)可用率高(&95%)、吸收劑利用率高(&90%)、石灰石來源豐富且廉價(jià)、工藝成熟、運(yùn)行可靠等優(yōu)點(diǎn)，成為國內(nèi)外煙氣脫硫的主導(dǎo)技術(shù)。這種脫硫工藝中的漿液在不斷循環(huán)的過程中，會逐漸富集重金屬元素和Cl-等雜質(zhì)，這部分雜質(zhì)來源于石灰石的溶解和煙氣。隨著漿液的循環(huán)，這些雜質(zhì)不斷濃縮。為了維持脫硫裝置漿液循環(huán)系統(tǒng)物質(zhì)的平衡和保證石膏質(zhì)量，必須從系統(tǒng)中排放一定量的廢水來降低雜質(zhì)濃度。

　　2.1 產(chǎn)生原因

　　脫硫廢水的成因是因?yàn)槊汉兔摿騽?石灰石)以及工藝水中含有Cl-及其他成分的雜質(zhì)。同時(shí)燃煤和石灰石中還含有其他的各種金屬離子及惰性物質(zhì)。這些雜質(zhì)都會在吸收塔的循環(huán)系統(tǒng)中逐漸富集起來。這樣的后果是既會降低脫硫效率，同時(shí)對脫硫副產(chǎn)品石膏的品質(zhì)也有影響。所以脫硫廢水必須排放。廢水排放通常從廢水旋流器溢流液排放。

　　2.2煙氣脫硫廢水的水質(zhì)特性

　　脫硫廢水中污染物的品種和含量與很多因素有關(guān)，如煤的產(chǎn)地、品種、除塵器效率、FGD運(yùn)行方式、吸收劑細(xì)度和雜質(zhì)含量、工藝水水質(zhì)以及脫水設(shè)備、石膏品質(zhì)要求等。從運(yùn)行電廠所排放的廢水水質(zhì)分析結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，可以看出：

　　主要結(jié)果如下：1)脫硫廢水pH值較低，一般為4≤6.5，為酸性，與漿液pH值相同或略高。

　　2)含有大量懸浮物質(zhì)，主要為石膏顆粒、SiO2、鋁和氫氧化鐵，懸浮物質(zhì)量分?jǐn)?shù)通常為9000或12700mg·L~(-1)。懸浮物含量(SS)隨脫水設(shè)備、廢水排放點(diǎn)位置、各種雜質(zhì)含量等而有較大波動(dòng)。

　　3)化學(xué)需氧量(COD)通常為150-400 mg / L.脫硫廢水中的COD主要由二氫硫酸鹽，工藝水濃度中的耗氧化合物和少量亞硫酸鹽等還原物質(zhì)組成。

　　4)含有大量的Cl-、F-、SO42-等陰離子。對于濕法煙氣脫硫技術(shù)，一般控制氯離子含量小于20000mg/L。

　　5)含有微量的重金屬離子。一般含汞、鉛、鎳、鋅等重金屬以及砷、氟等非金屬污染物。脫硫廢水的水質(zhì)較差，既含有一類污染物，又含有二類污染物?？赡芎械囊活愇廴疚镉墟k、汞、鉻、鉛、鎳等重金屬離子;可能含有的二類污染物有銅、鋅、氟化物、硫化物。另外，廢水的COD、懸浮物等都比較高，許多水質(zhì)指標(biāo)都超過了排放標(biāo)準(zhǔn)，其中酸性物質(zhì)和陰離子主要來源于煙氣，陽離子和重金屬離子主要來源于脫硫所用的石灰石。脫硫廢水如果不進(jìn)行處理直接外排，勢必對周圍水環(huán)境造成嚴(yán)重污染，因此，電廠脫硫系統(tǒng)需同步建設(shè)脫硫廢水處理系統(tǒng)。

　　(3)廢水“零排放”應(yīng)用技術(shù)

　　3.1 預(yù)處理

　　經(jīng)三聯(lián)箱處理后的脫硫廢水中硬度離子含量很高，若不加處理會對后續(xù)設(shè)備及管道造成嚴(yán)重污堵，常會采用“pH調(diào)節(jié)+混凝+沉淀”的處理工藝降低水中鈣鎂離子的含量。首先在pH調(diào)節(jié)池中將進(jìn)水調(diào)整至9.0-10.0，將鎂硬度轉(zhuǎn)換為鈣硬度。然后在混凝池中分別加人碳酸鈉藥劑，可以有效的將水中的硬度離子降低至1-2mmol/L。再投加PAM藥劑，通過絮凝、沉淀工藝將無機(jī)泥排出。處理后的水進(jìn)人濃縮工藝段進(jìn)一步處理。

　　3.2 濃縮

　　脫硫廢水的濃縮工藝主要包括SWRO膜法、DTRO膜法、電滲析膜法、多效蒸發(fā)法等。

　　1)SWRO工藝(海水膜濃縮)。

　　脫硫廢水含鹽量極高，為10000-30000mg/L，與海水含鹽量相當(dāng)，采用海水反滲透技術(shù)進(jìn)行脫鹽，SWRO—般回收率可以做到40%-45%，經(jīng)過軟化處理后的脫硫廢水回收率可以適當(dāng)提高，按照50%設(shè)計(jì)。

　　2)DTRO濃縮。

　　DTRO是一種特殊的反滲透形式，專門用于處理高濃度廢水。其核心技術(shù)是碟管式膜片膜柱，將反滲透膜片和水力導(dǎo)流盤疊放在一起，用中心拉桿和端板進(jìn)行固定，然后置人耐壓套管中，就形成一個(gè)膜柱。

　　本發(fā)明主要具有以下特點(diǎn):避免了物理堵塞現(xiàn)象、最小規(guī)模和污染現(xiàn)象,濃度倍數(shù)高,不僅可以實(shí)現(xiàn)預(yù)處理,而且可以減少和濃縮廢水,使進(jìn)水后續(xù)蒸發(fā)器的水量減少一半以上,與傳統(tǒng)的預(yù)處理相比,Dtro的制造成本相對較高,與傳統(tǒng)的預(yù)處理相比，兩種組合方案的總成本仍然不同。

　　首先，Dtro技術(shù)主要用于滲濾液處理。多年前，中國的一些垃圾填埋場和焚燒爐被使用，如北京阿蘇維填埋場、重慶長生橋填埋場、上海玉橋垃圾焚燒廠等。近年來，DTRO已應(yīng)用于脫硫廢水的深度處理。

　　3)電滲析法。

　　電滲析最初是一種傳統(tǒng)的海水淡化工藝，早期廣泛應(yīng)用于工業(yè)水處理和海水淡化。近年來，隨著我國高鹽水處理問題的逐步出現(xiàn)，這一傳統(tǒng)工藝越來越受到人們的重視，并得到了進(jìn)一步的改進(jìn)和創(chuàng)新。

　　目前，新型的選擇性ED膜濃縮單元可選擇性的濃縮氯離子和鈉離子等一價(jià)鹽，將二價(jià)的硫酸根離子等截留在淡水側(cè)，濃縮液進(jìn)人結(jié)晶干燥單元制備工業(yè)級氯化鈉鹽，淡水側(cè)產(chǎn)水由于去除了大部分的氯離子，可以作為脫硫系統(tǒng)的補(bǔ)水回到脫硫塔。選擇性電滲析膜濃縮是一種非常成熟的無機(jī)鹽濃縮技術(shù)，將其用于脫硫廢水酸性廢水零排放系統(tǒng)，與其他技術(shù)相比較具有以下特點(diǎn) :

　　1)技術(shù)成熟，在酸性廢水回收領(lǐng)域擁有大量的成功業(yè)績;

　　2)系統(tǒng)運(yùn)行連續(xù)穩(wěn)定，全自動(dòng)控制，無人值守。

　　3)運(yùn)行成本更低，只消耗電能和極少量化學(xué)藥劑。

　　3. 3 固化

　　脫硫廢水的固化工藝主要有蒸發(fā)結(jié)晶、煙道蒸發(fā)·旁路煙道蒸發(fā)、與其他技術(shù)相比較具有以下特點(diǎn):

　　1)蒸發(fā)結(jié)晶。

　　脫硫廢水蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)主要有MVR,MED等。

　　MVR(mechanical vapor recomprcssion)是蒸汽機(jī)械再壓縮技術(shù)的簡稱。MVR是重新利用它自身產(chǎn)生的二次蒸汽的能量，從而減少對外界能源的需求的一項(xiàng)節(jié)能技術(shù)。蒸發(fā)器其工作過程是將低溫位的蒸汽經(jīng)壓縮機(jī)壓縮，溫度、壓力提高，熱焓增加，然后進(jìn)人換熱器冷凝，以充分利用蒸汽的潛熱。除開車啟動(dòng)外，整個(gè)蒸發(fā)過程中無需生蒸汽。

　　多效蒸發(fā)濃縮系統(tǒng)的MED工藝是多次蒸發(fā)器組合后的蒸發(fā)操作過程。在多效蒸發(fā)的情況下，后效的操作壓力和溶液的沸點(diǎn)低于先前的效果。二次蒸汽作為后效加熱介質(zhì)，也就是說，后效加熱室成為預(yù)處理二次蒸汽的冷凝器，僅第一效應(yīng)需要消耗產(chǎn)生的蒸汽。通常，多效蒸發(fā)的最后效果或最后幾個(gè)效果總是在真空中操作。由于每個(gè)效果的二次蒸汽(最后的效果除外)被用作下一個(gè)加熱蒸汽，所以產(chǎn)生的蒸汽的利用率得到改善，即經(jīng)濟(jì)。

　　2)煙道蒸發(fā)技術(shù)。

　　如圖1所示，脫硫廢水煙道蒸發(fā)技術(shù)是利用氣液兩相流噴嘴將脫硫廢水霧化并噴人空預(yù)器與除塵器之間的煙道中，利用煙氣余熱將廢水完全蒸發(fā)，使廢水中的污染物轉(zhuǎn)化為結(jié)晶物或鹽類，隨飛灰一起被除塵器捕集。

　　除塵器前煙道蒸發(fā)技術(shù)實(shí)際投運(yùn)的項(xiàng)目不多，資料有限。根據(jù)實(shí)際調(diào)研，綜合分析如下:

　　①煙道蒸發(fā)系統(tǒng)發(fā)生蒸發(fā)不徹底，煙道結(jié)垢、腐蝕、堵塞等問題的風(fēng)險(xiǎn)較高。煙道蒸發(fā)技術(shù)采用空預(yù)器出口煙氣作為熱源，煙溫(120 -130℃)偏低，霧化液滴的蒸發(fā)時(shí)間長，液滴完全蒸干所需的有效行程長。一旦未蒸干的液滴附著在煙道壁面上，很容易導(dǎo)致煙道粘污、結(jié)垢、腐蝕、堵塞等問題的發(fā)生。

　?、跓煹勒舭l(fā)系統(tǒng)的處理能力有限，不能適用于所有電廠。隨著對機(jī)組能耗指標(biāo)要求的提升，國內(nèi)電廠的空預(yù)器出口煙溫設(shè)計(jì)值逐漸降低，一般120℃，有的甚至更低。這就大大限制了煙道蒸發(fā)系統(tǒng)的應(yīng)用范圍。

　　(3)煙氣蒸發(fā)系統(tǒng)受機(jī)組負(fù)荷和煤種變化的制約較大，運(yùn)行不可靠。

　　④煙道蒸發(fā)系統(tǒng)采用氣液兩相流噴嘴，運(yùn)行不可靠，容易發(fā)生堵塞。

　　⑤煙道蒸發(fā)系統(tǒng)對安裝位置及空間的要求較高。煙道蒸發(fā)系統(tǒng)一般需要在空預(yù)器前預(yù)留10-15。長的直管段，且需要對后部的煙氣流場進(jìn)行嚴(yán)格控制，對于部分電廠來說，無法滿足上述要求。

　　6煙道蒸發(fā)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是充分利用煙氣余熱，系統(tǒng)簡單，無固廢處理。

　　3)旁路煙道蒸發(fā)技術(shù)

　　由于除塵器前煙道直接蒸發(fā)技術(shù)結(jié)垢及堵塞問題，煙道直接蒸發(fā)技術(shù)進(jìn)行了升級，從空預(yù)器進(jìn)口引接一旁路煙道至空預(yù)器出口煙道，在旁路煙道內(nèi)利用高溫?zé)煔膺M(jìn)行廢水蒸發(fā)。主要流程如圖2所示。

　　二級軟化處理后的廢水經(jīng)雙膜法減壓濃縮，回收80%的新鮮水，在循環(huán)水中補(bǔ)充，其余20%的濃縮水通過旁路煙道蒸發(fā)。旁路煙道采用高效節(jié)能廢水蒸發(fā)模具，利用兩個(gè)流體霧化噴嘴在高效節(jié)能廢水蒸發(fā)模具中直接霧化濃縮水?？諝忸A(yù)熱器前端和煙氣出口采用高效節(jié)能廢水蒸發(fā)模具引入少量煙氣，煙氣高溫使脫硫廢水霧化后迅速蒸發(fā)。廢水蒸發(fā)產(chǎn)生的蒸汽和結(jié)晶鹽與煙氣以及空氣預(yù)熱器和低溫省煤器之間。利用粉煤灰在除塵器中捕獲和去除晶體鹽，并將水蒸汽冷凝成人體脫硫系統(tǒng)，間接補(bǔ)充脫硫系統(tǒng)中使用的水?；谂月窡煹勒舭l(fā)的脫硫廢水零排放技術(shù)是可行的。在該技術(shù)中，預(yù)處理是基礎(chǔ)，膜還原為保證，旁路煙道蒸發(fā)為核心。在本技術(shù)的應(yīng)用中，應(yīng)根據(jù)膜的濃度倍數(shù)根據(jù)允許的蒸發(fā)量設(shè)計(jì)合理的預(yù)處理工藝參數(shù)。該高溫?zé)煔庥糜趯?shí)現(xiàn)無外加熱源的脫硫廢水高效蒸發(fā)，運(yùn)行能耗低，旁路煙道充分利用煙道之間的間隙，占地面積小，工程投資少。通過旁路煙道蒸發(fā)的脫硫廢水零排放技術(shù)具有自動(dòng)化程度高、操作方便的優(yōu)點(diǎn)，提高了系統(tǒng)的運(yùn)行和維護(hù)水平，可以在不影響電廠日常運(yùn)行的情況下，與電廠主體隔離出口隔離門的設(shè)計(jì)。

　　4)旋轉(zhuǎn)霧化蒸發(fā)處理技術(shù)。

　　技術(shù)原理：建設(shè)獨(dú)立的蒸發(fā)塔。中間空氣預(yù)熱器前的熱煙氣進(jìn)入干燥塔蒸發(fā)霧化脫硫廢水。蒸發(fā)后，產(chǎn)品返回除塵器煙道。在旁路煙氣蒸發(fā)技術(shù)的基礎(chǔ)上，無需預(yù)處理和濃縮，直接將廢水和高溫?zé)煔饣旌险舭l(fā)固化。

　　本工藝適用于各類電廠、各類脫硫廢水的處理。該技術(shù)的建設(shè)和運(yùn)行成本低，系統(tǒng)的可靠性高，對后續(xù)系統(tǒng)的影響小。

　　脫硫廢水經(jīng)過預(yù)處理后由送料泵輸送到噴霧干燥塔頂部的旋流霧化器霧化為霧滴;干燥過程所需的氣體從空預(yù)器前抽取，經(jīng)過氣體分布器后進(jìn)人干燥塔頂部，氣量可根據(jù)需要調(diào)整;經(jīng)霧化器霧化的液滴和來自氣體分布器的熱煙氣在噴霧干燥塔內(nèi)相互接觸、混合，進(jìn)行傳熱與傳質(zhì)，即進(jìn)行干燥;干燥的產(chǎn)品與煙氣一起進(jìn)人除塵器，隨粉塵一起被捕集(圖3)。

　　該技術(shù)的特點(diǎn)是旋轉(zhuǎn)霧化蒸發(fā)處理技術(shù)可以保證脫硫廢水的完全汽化。由于煙霧溫度高(300400度)。(C.)冷凝塔蒸發(fā)強(qiáng)度大，霧化效果好，流場分布理想，傳熱傳質(zhì)嚴(yán)重，脫硫廢水位于進(jìn)、出液塔內(nèi)，冷凝塔下半段后所有液態(tài)水均為水蒸氣，基本避免了煙道壁面或除塵器等污垢、結(jié)垢、腐蝕、堵塞等現(xiàn)象。

　　脫硫廢水的蒸發(fā)對煙氣酸露點(diǎn)的影響輕微。由于脫硫廢水的噴人，導(dǎo)致煙氣中的含水量以及氣態(tài)HCL的含量增加，客觀上造成了煙氣酸露點(diǎn)下降。但經(jīng)過計(jì)算，煙氣酸露點(diǎn)下降幅度約為2一3度。由于幅度較小，只要在運(yùn)行中控制煙氣溫度高于酸露點(diǎn)，則基本可以消除煙氣結(jié)露現(xiàn)象，避免煙道、除塵器，以及后部引風(fēng)機(jī)的腐蝕。

　　加裝蒸發(fā)塔后對于空預(yù)器的影響，相當(dāng)于機(jī)組降負(fù)荷運(yùn)行。由于蒸發(fā)塔從空預(yù)器前抽取了部分煙氣，客觀上造成了空預(yù)器人口煙氣量的減少。對于空預(yù)器來說，這就相當(dāng)于機(jī)組負(fù)荷被人為降低了，相應(yīng)會造成鍋爐排煙溫度和熱風(fēng)溫度有不同程度的下降。

　　相應(yīng)地降低了脫硫塔的耗水量。對于石灰石-石膏濕法脫硫，由于脫硫塔出口煙氣基本飽和，且水含量為固定值，隨著人口煙氣含水量的增加，塔的耗水量減少。

　　表1和表2顯示了MVR蒸發(fā)結(jié)晶和多效蒸發(fā)結(jié)晶MED的比較。

　　煙道蒸發(fā)與旋轉(zhuǎn)噴霧蒸發(fā)對比如表3所示。

　　煙道蒸發(fā)技術(shù)和旋轉(zhuǎn)式霧化蒸發(fā)技術(shù)與系統(tǒng)和原理相對較近，兩者投資成本無差異，煙道蒸發(fā)的運(yùn)行成本略高于此，但旋轉(zhuǎn)式霧化蒸發(fā)技術(shù)具有處理能力保證、運(yùn)行可靠、控制靈活、易于改造等優(yōu)點(diǎn)。

　　5 結(jié)語

　　綜上所述，需根據(jù)原水水質(zhì)和后續(xù)處理工藝進(jìn)水要求，確定預(yù)處理工藝與運(yùn)行參數(shù)，是脫硫廢水零排放處理的基礎(chǔ)。濃縮減量可有效降低蒸發(fā)固化段處理負(fù)荷，保證后續(xù)系統(tǒng)的高效蒸發(fā)，是實(shí)現(xiàn)脫硫廢水零排放的關(guān)鍵;相較于熱法濃縮，膜法濃縮設(shè)備簡單，占地面積小，能耗較低;尤其，電滲析濃縮頗具潛在應(yīng)用前景。高溫?zé)煔庹舭l(fā)將脫硫廢水中的雜質(zhì)以鹽形式固化下來，最終實(shí)現(xiàn)脫硫廢水零排放，是零排放處理的核心;旋轉(zhuǎn)霧化蒸發(fā)技術(shù)無需額外熱源、效率高、占地少、簡單易于自動(dòng)化控制，并且可無須預(yù)處理，對電廠其他設(shè)備影響小，極具推廣前景。

　　目前，我國脫硫廢水零排放技術(shù)還處于廣泛研究和初步應(yīng)用的階段。 現(xiàn)有零排放技術(shù)投資成本普遍較高，運(yùn)營成本較大.. 如何結(jié)合現(xiàn)有工藝，優(yōu)化實(shí)現(xiàn)低成本脫硫廢水零排放，將是今后脫硫廢水零排放的重點(diǎn)..