火电厂脱硫废水处理工艺的改进和新工艺的探讨
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【摘 要】在日益增大的环保压力下，火电厂脱硫废水零排放的要求日益增高?本文分析了我国脱硫废水处理工艺现状及工艺选择，探讨了以蒸发结晶为主的脱硫废水综合处理系统的应用?将在一定程度上，为我国燃煤电厂净化脱硫废水技术的应用与革新，实现污水的零排放，提供有效借鉴?
【关键词】火电厂；脱硫废水处理；探讨
引言
火力发电是我国最重要的电力组成，尽管近10年来火电占比逐渐降低，但火电发电量和火电设备装机量依然在逐年增加?随着烟气排放管理与控制日益严格，烟气脱硫是火电厂不可或缺的过程?烟气脱硫技术主要包括前端脱硫?干法?半干法和湿法脱硫，其中湿法脱硫具有反应快?效率高等优点，全球应用占比达85%?湿法脱硫采用液态吸收剂吸收SO2和其它污染组分，主要包括钠碱法?氨法?氧化镁法?有机胺法?石灰石-石膏法等，其中石灰石-石膏法由于操作简单?效率高?技术成熟?稳定性好而成为最主流的脱硫技术，约90%发达国家的火电厂采用该技术?我国火电厂主要采用石灰石-石膏法脱硫，脱硫石膏产量逐年增加，尽管湿法脱硫产生的脱硫废水量少，但污染负荷高?处理难度大，已成为电厂亟待解决的难题之一?
1?水处理系统典型问题
1.1?脱硫废水处理系统
脱硫废水处理系统绝大部分采用传统三联箱工艺，少数电厂采用电絮凝工艺?脱硫废水处理系统主要存在的问题如下?1）出力不足：实施烟气超净排放改造后，脱硫吸收塔入口烟温降低，吸收塔蒸发水量降低，但是部分电厂脱硫吸收塔补充水水量没有相应降低，导致脱硫吸收塔排水水量增大，脱硫废水量超过原有脱硫废水处理系统出力?2）进水含固量超过设计值：由于脱硫系统常出现废水旋流器设计容量和旋流子喷嘴尺寸选型不当，或旋流子喷嘴磨损废水旋流效果差，废水旋流器顶流含固量达到4%以上，超过三联箱系统进水含固量设计值?因此，脱硫废水处理系统普遍存在连接管道沉积堵塞?搅拌机扭矩过大烧毁搅拌电机，以及污泥压滤系统超负荷运行等问题?3）三联箱和澄清器设计缺陷：常有因脱硫系统三联箱和澄清器设计反应停留时间太短，絮凝反应效果差，形成的矾花粒径小，导致泥水分离效果差，出水浊度和悬浮物含量高，水质差等问题?4）加药系统缺陷：部分电厂脱硫废水来水氟离子质量浓度较高，但加药系统只投加NaOH溶液，只能调节pH值，对氟离子不具有去除能力，造成脱硫废水处理系统出水氟离子不达标?另外，部分电厂石灰加药系统采用机械振打和气压流化出料方式，存在出料困难和计量不准等问题?
1.2?循环水系统
循环水补充水水源为中水的火电厂，循环水补充水一般采用石灰混凝澄清工艺处理，主要去除暂时硬度?悬浮物?磷和部分有机物；循环水补充水为地表水的火电厂，循环水补充水一般采用混凝澄清工艺处理，主要去除悬浮物?带冷却塔的湿冷火电厂中约50%的电厂使用城市中水作为循环水补充水水源，但是还有部分电厂没有城市中水处理设施或城市中水处理设施运行不正常，导致循环水浓缩倍率低（低于3.0倍），电厂取水量和排污量较大，循环水浓缩倍率有待进一步提高?少数电厂已开展循环水排污水深度处理回用工作，在采用“混凝澄清—过滤—反渗透”工艺处理循环水排污水时，常存在反渗透膜污堵?保安过滤器压差迅速上升和系统回收率达不到设计要求等问题?
2?脱硫废水的零排放处理工艺及其发展方向
2.1?蒸发结晶工艺
常规处理后的脱硫废水，经过蒸发?干燥装置处理，实现水和工业盐的有效分离是蒸发结晶工艺的技术原理，其主要包括4个处理单元，即脱硫废水预处理?高盐水浓缩?蒸发结晶?固体废物处理?脱硫废水的自然沉降?脱硫废水中的悬浮物含量较高，通常在3h内自然沉降后，其含量仍高达40%左右，难以达到脱硫废水工艺实施的标准，需在其中有效地投入适量的混凝剂和絮凝剂来提升沉降速率?脱硫废水的软化处理?脱硫废水软化处理的主要目的是去除废水中Ca2+?Mg2+和Si等易结垢成分的含量，同时实现重金属的沉淀，减轻对后续减量浓缩工艺及蒸发结晶处理单元造成的结垢和管道堵塞等问题?目前，对脱硫废水的处理常采用石灰-碳酸钠工艺和离子交换工艺?其中石灰-碳酸钠工艺是通过向脱硫废水中添加熟石灰来调节废水的酸碱度，熟石灰可以有效地提高Mg（OH）2的沉降，带动更多的钙离子形成CaCO3沉淀，降低工艺出水中的Ca2+含量，经石灰-碳酸钠工艺软化处理的废水，其含盐量可降低近一半?但是，脱硫废水的硬度偏高，若只采用该工艺容易导致设备投入成本较高且再生工艺废水量较多等問题，因此在实际运用中，可以将离子交换工艺布置在石灰-碳酸钠工艺之后，来进一步降低废水的硬度，其环节工艺中所产生的废水可以通过石灰-碳酸钠工艺再次回收处理，经两级软化工艺处理后的出水硬度可以有效降低至15mg/L以下?
2.2?预处理技术
预处理是保障脱硫废水零排放的根本，主要进行悬浮物去除?pH值调节?废水软化和部分溶解性污染物去除?传统脱硫废水处理技术在升级改造过程中成为主要的预处理技术，其与MF/UF的组合是目前预处理工艺的主要选择?生物处理?电解?电渗析等技术也在预处理中得到了应用?作为预处理技术，重力沉降和化学沉淀法等传统技术主要用于去除悬浮物?除硬是预处理的重要过程，特别是深度处理过程采用膜技术的情况下，传统化学软化法和离子交换法除硬得到了广泛应用，采用NaOH软化脱硫废水提高了混凝效果，原因是形成的Mg（OH）2晶粒促进了混凝剂的卷扫捕集作用?考察了CaSO4晶种法?FS-66药剂?Ca（OH）2+Na2CO3?NaOH+Na2CO34种软化方式的影响，发现NaOH+Na2CO3法的钙镁和全硅去除效果最佳，可以保障后续MF稳定运行?但传统化学软化法无法有效分离Ca和Mg，混合沉积物只能作为固废处理?Xia等采用两步沉淀法实现了Ca去除和Mg回收，并基于热力学分析和实验验证方式考察了Na2CO3?Na2C2O4?NaF?Na2SO44种添加剂对Ca的选择性沉淀效果，Mg（OH）2质量分数可达99.3%?脱硫废水中硫酸盐浓度极高，是结垢的重要成分，Yu等采用石灰与NaAlO2共沉淀方式去除硫酸盐，去除率可达83.94%（从4881mg/L降低到784mg/L）?氯是脱硫废水的一种重要盐成分，是水处理领域的难点，电解-电渗析组合技术可通过电极反应氧化Cl-形成Cl2，同时获得副产物H2和Ca（OH）2，可为脱硫废水Cl-控制与去除提供一种新思路?
结束语
在结构和产能要与人民幸福生活相匹配，实现工业转型升级的前提下，脱硫废水的处理将是燃煤电厂相当一段时间内的重要任务?燃煤电厂要结合当地经济发展前景，前瞻性地建设脱硫废水处理的基础设施设备，增强污水处置能力，增加脱硫废水处置的技术研发投入，有效实现工业发展与环境要求的有效契合，使电力企业得以持续发展?
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（作者单位：广东华电韶关热电有限公司）
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