談一談脫硫廢水零排放技術(shù)與工藝路線

       脫硫廢水零排放新工藝包括脫硫廢水的預處理技術(shù)、濃縮減量技術(shù)和固化處理技術(shù)。詳細介紹了脫硫廢水零排放技術(shù)，并對目前脫硫廢水零排放技術(shù)在研究和應(yīng)用中存在的問題進行了探討。 隨著水處理技術(shù)的發(fā)展，燃煤電廠的絕大部分廢水能夠?qū)崿F(xiàn)階梯利用，但脫硫廢水是電廠終端廢水，懸浮物高、含鹽量高、硬度高、腐蝕性強，難以直接回用。隨著環(huán)保力度的加大，很多地方環(huán)保局要求電廠廢水零排放。因此，采用適合的技術(shù)實現(xiàn)脫硫廢水零排放是迫切和必要的。

       1.脫硫廢水概述

       1.1脫硫廢水的水質(zhì)特點及常規(guī)處理工藝

       典型熱電廠脫硫廢水中一般含有大量的鹽分、硫酸根離子、重金屬離子及氯化物，并含有難處理的COD等，pH值一般在5-6之間，水質(zhì)呈弱酸性。處理時需要在水中加入Ca(OH)2，將pH值調(diào)節(jié)到8.5-9.0之間，使得重金屬離子(如銅、鐵、鎳、鉻和鉛)生成氫氧化物沉淀;同時反應(yīng)過程中還會生成CaCl2、CaF2、CaSO3、CaSO4沉淀物，以分離氯根離子、氟化物、亞硝酸鹽、硫酸鹽等鹽類物質(zhì);對于汞、銅等重金屬，目前普遍采用15%TMT溶液替代Na2S來將其沉淀出來。

       1.2脫硫廢水處理難點

       從脫硫廢水常規(guī)處理工藝中可以看出：預處理工藝中添加了大量的熟石灰，會導致水中硬度離子含量較高，且水中殘留有高濃度的SO42-、Cl-，屬于典型的高含鹽廢水。水中硬度離子含量高會導致處理設(shè)備結(jié)垢污堵，Cl-離子含量高會對設(shè)備、管道產(chǎn)生嚴重腐蝕。其次，脫硫廢水水質(zhì)成分復雜，污染物超標嚴重，水中鎘、汞、硫化物、氟化物含量高。另外，脫硫廢水受燃煤品種、脫硫工藝、吸收劑等多種因素影響，水質(zhì)變化較大。

       2.脫硫廢水零排放技術(shù)

       2.1多效蒸發(fā)(MED)技術(shù)

      將多個蒸發(fā)器串聯(lián)起來，前一個蒸發(fā)器的二次蒸汽作為下一個蒸發(fā)器的加熱蒸汽，下一個蒸發(fā)器的加熱室便是前一個蒸發(fā)器的冷凝器。多效強制循環(huán)蒸發(fā)系統(tǒng)在國內(nèi)化工制鹽、食品、制藥等工業(yè)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，能夠同時實現(xiàn)濃縮和結(jié)晶。該工藝設(shè)備占地面積大，消耗蒸汽量大，能夠自動運行，設(shè)備投資成本低。(2)蒸汽動力壓縮式(TVR)技術(shù)。使用蒸汽噴射泵，以少量高壓蒸汽為動力，將部分二次蒸汽壓縮并混合后一起進入加熱室作加熱蒸汽用。蒸汽動力壓縮式蒸發(fā)系統(tǒng)只能利用大部分二次蒸汽(70%左右)，其余的二次蒸汽送往冷凝器冷凝，因此在能量利用率上不及機械壓縮式蒸發(fā)系統(tǒng)。但其結(jié)構(gòu)簡單，費用低廉，消耗蒸汽而不耗電，可在投資較少的前提下取得較大的節(jié)能效果和經(jīng)濟效益。相比于多效蒸發(fā)技術(shù)，該工藝設(shè)備占地面積相對小，消耗蒸汽量較少，全自動運行，設(shè)備投資成本偏高。(3)機械壓縮式(MVR)技術(shù)。從蒸發(fā)器出來的二次蒸汽進入壓縮機，在壓縮機中絕熱壓縮，溫度、壓力升高，又送入蒸發(fā)器作加熱蒸汽用，在加熱室中冷凝后排出。這種蒸發(fā)器只在啟動階段需要產(chǎn)生蒸汽，但消耗電能。相比于MED技術(shù)和TVR技術(shù)，該工藝設(shè)備占地面積小，可以實現(xiàn)全自動化運行，一次性投資成本高，需要定期更換機械密封。

       2.2蒸發(fā)結(jié)晶技術(shù)

       目前國內(nèi)采用脫硫廢水“零排放”工藝的有兩家電廠。某電廠采用“二級預處理+蒸發(fā)結(jié)晶”，系統(tǒng)總投資9750萬元，預處理系統(tǒng)采用兩級反應(yīng)+沉淀和澄清處理，一級投加Ca(OH)2，二級投加Na2CO3軟化水質(zhì)。蒸發(fā)結(jié)晶處理采用四效立管強制循環(huán)蒸發(fā)結(jié)晶工藝，蒸發(fā)系統(tǒng)分為熱輸入部分、熱回收部分、結(jié)晶轉(zhuǎn)運部分和附屬系統(tǒng)部分，結(jié)晶通過離心機和干燥床制得固體結(jié)晶鹽。河源電廠脫硫廢水本身水質(zhì)相對較好，經(jīng)過軟化預處理后鈣鎂離子含量降低至1-2mmol/L，濁度<2NTU，干燥后得到的鹽結(jié)晶品質(zhì)較好。該工藝系統(tǒng)極高的能耗限制了其在脫硫廢水零排放處理領(lǐng)域的推廣。

       2.3納濾膜

       納濾膜對二價或高價離子特別是陰離子的截留率比較高，可<98%，而對一價離子的截留率一般<90%。納濾處理的一個優(yōu)點是能截留透過超濾膜的小分子有機物，又能透析反滲透膜所截留的部分無機鹽，也就是能使“濃縮”與脫鹽同步進行。納濾通常與反滲透組合使用。(2)RO膜：高壓卷式反滲透膜和高壓平板反滲透膜。高壓卷式反滲透膜(一般指海水反滲透)在壓力達到8MPa、處理含鹽量8%～10%的海水時，其回收率達到40%～60%。該工藝應(yīng)用成熟，運用于脫硫廢水系統(tǒng)中和實際的海水淡化系統(tǒng)相似，系統(tǒng)簡單，易操作、控制和維護，工藝成熟，設(shè)備投資低。高壓平板膜系統(tǒng)是一種超高壓力的反滲透系統(tǒng)，具有抗污染、耐高壓的特性，高操作壓力可達160MPa，適于高COD、BOD5的含鹽廢水、海水、垃圾滲濾液以及各種高濃度水性物料的高倍數(shù)濃縮和處理。當運行壓力達到14MPa時，廢水含鹽量甚至可濃縮至12%左右。相比于高壓卷式反滲透，高壓平板膜的運行藥劑費用低，但是由于在高壓下運行，對設(shè)備的質(zhì)量要求很高，因此前期投資費用較高。(3)正滲透膜法。正滲透是在提取液產(chǎn)生巨大的滲透壓驅(qū)動力下，水分子自發(fā)并有選擇性地從膜的高鹽水側(cè)擴散進入提取液側(cè)。提取液是特定物質(zhì)的量比的氨和二氧化碳氣體溶解在水中形成的碳酸銨溶液，可以使廢水含鹽量濃縮至15%左右。提取液通過加熱蒸發(fā)循環(huán)利用。(4)電滲析。電滲析是在陰極與陽極之間放置若干交替排列的陽膜與陰膜，由于離子交換膜的選擇透過性，當兩端電極接通直流電源后，水中陰、陽離子分別向陽極、陰極方向遷移，形成了交替排列的離子濃度減少的淡室和離子濃度增加的濃室，從而實現(xiàn)溶液的濃縮、淡化和提純。電滲析具有占地面積小、操作簡單、環(huán)境污染小、對進水水質(zhì)要求不高等優(yōu)點，但也存在安裝復雜、脫鹽效果不徹底、水回收率低的問題。

       2.4煙道噴霧蒸發(fā)工藝

       煙道噴霧蒸發(fā)工藝是將脫硫廢水霧化后噴入空氣預熱器(APH)和電除塵器(ESP)間的煙道，利用熱煙氣使廢水完全蒸發(fā)，廢水中的污染物轉(zhuǎn)化為結(jié)晶物或鹽類等固體，隨煙氣中的飛灰一起被電除塵器收集下來，從而除去污染物。煙道噴霧蒸發(fā)工藝處理的廢水量小，容易造成煙道腐蝕、結(jié)垢和堵塞，噴頭的布置對蒸發(fā)固化效果影響很大，對爐后煙道安裝位置要求高，在低低溫改造后布置困難，可能增大機組正常安全運行的風險。

       2.5蒸發(fā)塘工藝

       蒸發(fā)塘利用自然蒸發(fā)的原理將高鹽水中的水分蒸干，使鹽分濃度達到飽和而結(jié)晶析出。相比于多效蒸發(fā)、機械壓縮再蒸發(fā)等技術(shù)具有處置成本低、運營維護簡單、運行可靠、使用壽命長、抗沖擊負荷好等方面的優(yōu)勢。但同時，蒸發(fā)塘占地面積大、基建成本高，無法做到水的回收利用，受氣候影響大(只適合干旱少雨的地區(qū))等原因，制約了蒸發(fā)塘的應(yīng)用。蒸發(fā)塘加機械霧化蒸發(fā)器處理技術(shù)可大大減少蒸發(fā)塘的面積(可節(jié)省土地90%以上)，但蒸發(fā)塘的占地面積依然不小。