脫硫廢水零排放處理技術(shù)
盡管近十多年來火力發(fā)電的占比逐年下降，但是火電仍然是我國最重要的電力來源，其發(fā)電量及裝機(jī)總量也在逐年上升。火電機(jī)組在發(fā)電過程中不可避免會(huì)產(chǎn)生大量的污染物如SO2、SO3、NOx和飛灰等，這將對(duì)環(huán)境造成十分嚴(yán)重的污染。近幾年來，我國加強(qiáng)了對(duì)污染物排放的管控，出臺(tái)了許多有關(guān)污染物排放的政策，其中就對(duì)電廠煙氣中硫化物的排放制定了標(biāo)準(zhǔn)，大部分電廠通過改造加裝脫硫裝置實(shí)現(xiàn)了煙氣污染物排放的控制。在火力發(fā)電廠中，應(yīng)用最為廣泛的脫硫技術(shù)為濕法脫硫技術(shù)，石灰石用來作為脫硫劑，當(dāng)Ca/S質(zhì)量比為1時(shí)，其反應(yīng)脫硫效率可以達(dá)到90%。濕法脫硫原理簡單、速度較快、效率較高且成本較低，在電廠脫硫上應(yīng)用十分廣泛。
在石灰石-石膏脫硫過程中制備好的石灰漿會(huì)在脫硫塔中進(jìn)行霧化并噴淋，進(jìn)而石灰漿會(huì)與煙氣中的SO2和SO3反應(yīng)生成CaSO4。然而，在脫硫過程中脫硫塔內(nèi)的有害物質(zhì)會(huì)不斷聚集，濃度不斷增加，為了降低聚集的濃度，減少對(duì)設(shè)備的腐蝕和堵塞，同時(shí)將煙氣中聚集的飛灰排出，脫硫設(shè)備定期會(huì)排出一定量的脫硫廢水，這些廢水有害物質(zhì)含量極高，其中又有許多飛灰，故處理難度較大。
1、脫硫廢水的特征及零排放的特征與難點(diǎn)
隨著脫硫吸收液的循環(huán)濃縮，脫硫廢水主要存在以下特征：
（1）懸浮物含量高。脫硫廢水由于聚集許多飛灰，故廢水中存在較多懸浮物，另外在不同的電廠負(fù)荷和煤種的情況下，其懸浮物含量會(huì)有較大變化。
（2）無機(jī)鹽含量高。脫硫廢水中的主要鹽離子為Ca2+、Mg2+、Na+、F-、Cl-、SO42-和SO32-等，且其中離子含量較高。
（3）水質(zhì)易結(jié)垢。脫硫廢水中的鈣離子、硫酸根離子、鎂離子含量較高，并且硫酸鈣常處于過飽和狀態(tài)，在濃縮加熱時(shí)十分容易結(jié)垢。
（4）多種重金屬含量超標(biāo)。
（5）廢水的含量隨負(fù)荷變動(dòng)較大。
受到燃煤電廠負(fù)荷的影響，吸收液用水的水質(zhì)差異、脫硫系統(tǒng)管理難以控制等限制，脫硫廢水的水量和水質(zhì)波動(dòng)明顯，對(duì)脫硫廢水處理工藝的適應(yīng)性提出了很大的挑戰(zhàn)。
脫硫廢水在濃縮及凈化過程中存在許多難點(diǎn)：
（1）傳統(tǒng)的脫硫廢水處理方法對(duì)懸浮物處理的效率不夠高，分離時(shí)間較長。
（2）由于脫硫廢水的有害腐蝕性物質(zhì)較多，會(huì)對(duì)管道和處理設(shè)備造成嚴(yán)重的腐蝕。
（3）脫硫廢水處理得到的化學(xué)污泥的有害物質(zhì)較多，有很強(qiáng)的污染性。
（4）負(fù)荷或煤種的變化會(huì)對(duì)處理過程造成沖擊。
這些困難給火電廠脫硫帶來了十分巨大的挑戰(zhàn)，傳統(tǒng)的脫硫廢水處理工藝已經(jīng)不能滿足現(xiàn)在的需求。傳統(tǒng)的脫硫廢水處理方法是直接利用鍋爐余熱來蒸發(fā)脫硫廢水達(dá)到濃縮的目的，但是該方法效率較低、體積較大、腐蝕和結(jié)構(gòu)嚴(yán)重。廢水零排放技術(shù)是近年來處理電廠脫硫廢水的有效方法，在全國乃至世界范圍內(nèi)都有著十分廣泛的應(yīng)用。本文針對(duì)脫硫廢水水量相對(duì)較少，但污染較高、處理難度較大的特點(diǎn)，提出了一種適用與電廠脫硫廢水零排放并合理利用廢水中金屬離子的新型技術(shù)。
2、新型脫硫廢水零排放處理工藝應(yīng)用要點(diǎn)
2.1 預(yù)沉淀處理系統(tǒng)
首先對(duì)脫硫廢水的Ca2+、Mg2+、SO42-、F和CODCr等粒子的濃度進(jìn)行檢測(cè)。電廠脫硫廢水中懸浮物濃度較高，能達(dá)到10000mg/L以上，在廢水進(jìn)入膜處理系統(tǒng)前需進(jìn)行充分的預(yù)沉淀處理，去除水中的懸浮物。采用2個(gè)～6個(gè)大容量的錐底水箱作為預(yù)沉淀系統(tǒng)。通過預(yù)沉淀處理，降低脫硫廢水中的懸浮物濃度。
2.2 化學(xué)加藥軟化系統(tǒng)
經(jīng)過預(yù)沉淀系統(tǒng)處理后的脫硫廢水與脫硫廢水原水水質(zhì)進(jìn)行比較后發(fā)現(xiàn)，Ca2+、Mg2+、SO42-、F-、CODCr等雜質(zhì)的含量均有所降低，但是并未達(dá)到SCNF系統(tǒng)的進(jìn)水水質(zhì)要求，因此需要對(duì)預(yù)沉淀處理出水進(jìn)行軟化處理。通過NaOH和Na2CO3投加、攪拌反應(yīng)，使其形成Mg(OH)2和CaCO3沉淀。其中投加NaOH時(shí)，調(diào)節(jié)pH值至9.5～11.5，反應(yīng)1h；投加Na2CO3時(shí)，反應(yīng)時(shí)間1h，起到進(jìn)一步去除廢水中Mg2+和Ca2+的目的。
2.3 管式膜（TMF）系統(tǒng)
管式微濾膜（TMF）是一種基于錯(cuò)流過濾機(jī)理的微孔膜，進(jìn)料為含大量懸浮固體的混合液，用循環(huán)泵送往膜管，在內(nèi)部高速流動(dòng)，產(chǎn)水透過膜層和支撐層到達(dá)膜管與膜殼內(nèi)的空間，然后從產(chǎn)水管引出送往后續(xù)設(shè)備，濃縮液回流到前端的濃縮槽內(nèi)。由于產(chǎn)水不斷送出，懸浮固體逐漸在槽內(nèi)濃縮，為維持一定的固含量范圍（固含量3%～5%為最佳范圍），需要間歇或連續(xù)的排出一定量的濃縮液，濃縮液成分主要以碳酸鈣為主和部分氫氧化鎂、硫酸鈣，這部分濃縮液可以送至脫硫島作為脫硫劑循環(huán)利用。為了降低廢水中的懸浮物濃度，特設(shè)計(jì)管式膜處理系統(tǒng)對(duì)廢水中的懸浮物進(jìn)行攔截，滿足納濾（SCNF）進(jìn)水要求。
2.4 納濾（SCNF）系統(tǒng)
借助納濾膜對(duì)離子選擇性透過功能，以壓力差為推動(dòng)力，一價(jià)鹽及小分子物質(zhì)不斷地透過膜，經(jīng)過產(chǎn)水流道流入中心管，然后由產(chǎn)水管輸送至納濾產(chǎn)水箱。進(jìn)水中的二價(jià)離子、有機(jī)物、細(xì)菌、病毒等被截留在膜的進(jìn)水側(cè)，由濃水管排出。經(jīng)過TMF系統(tǒng)凈化處理后出水中主要含有NaCl和Na2SO4，采用納濾（SCNF）工藝對(duì)TMF系統(tǒng)出水進(jìn)行分鹽處理，促使納濾（SCNF）出水中的Na2SO4含量降低，NaCl純度提高，降低反滲透SCRO工段滲透壓和運(yùn)行壓力。同時(shí)因?yàn)?/span>SCRO濃縮液中NaCl純度提高，可進(jìn)一步提高電解效率。
2.5 電解制氯系統(tǒng)
通過采用預(yù)沉+化學(xué)加藥軟化+TMF+SCNF+SCRO工藝對(duì)電廠脫硫廢水進(jìn)行預(yù)處理、分鹽和濃縮處理后，除了獲得潔凈的回用水外，產(chǎn)生的濃鹽水與海水水質(zhì)接近。為了克服傳統(tǒng)“零排放”蒸發(fā)結(jié)晶工藝產(chǎn)生的高能耗以及工業(yè)鹽產(chǎn)品對(duì)外銷售難等問題，通過電解濃鹽水制取次氯酸鈉溶液，以實(shí)現(xiàn)廢水資源化綜合利用的目的。
3、結(jié)論
本文針對(duì)脫硫廢水水量相對(duì)較少，但污染較高、處理難度較大的特點(diǎn)，提出了脫硫廢水零排放處理工藝流程，結(jié)合預(yù)沉淀系統(tǒng)、化學(xué)軟化系統(tǒng)、管式膜（TMF）系統(tǒng)、納濾（SCNF）系統(tǒng)、反滲透（SCRO）系統(tǒng)和電解制氯系統(tǒng)，獲得了結(jié)晶的回用水，克服了傳統(tǒng)“零排放”蒸發(fā)結(jié)晶工藝產(chǎn)生的高能耗，并通過電解濃鹽水制得次氯酸鈉溶液，實(shí)現(xiàn)了廢水資源化利用的目的，為工業(yè)脫硫廢水零排放處理提供了新思路。（來源：國家能源集團(tuán)浙江北侖第一發(fā)電有限公司）