燃煤電廠石灰石-石膏濕法脫硫廢水經(jīng)常規(guī)中和、沉淀、絮凝、濃縮、澄清處理后，仍具有高含鹽量、強腐蝕性，回用途徑有限，不能達到脫硫廢水“零排放”要求。文中介紹了國內(nèi)電廠主要使用的脫硫廢水零排放技術(shù)———煙道噴霧工藝，主要包括預處理及軟化、廢水濃縮除鹽處理(纖維過濾、超濾、二級反滲透處理)以及煙氣余熱蒸發(fā)結(jié)晶(煙道噴霧)工藝，并提出了煙道噴霧工藝對脫硫裝置的影響。該工藝是一種火電廠脫硫廢水處理低成本零排放技術(shù)。

在全國已投運的煙氣脫硫機組中，石灰石-石膏濕法脫硫是主要的脫硫方法，占 92%，而脫硫廢水處理是石灰石-石膏濕法脫硫處理的重點之一。

“十二五”期間，電力行業(yè)加大了燃煤電廠脫硫廢水治理和節(jié)能減排管理力度，國務院印發(fā)《水污染防治行動計劃》、國家三部委出臺《煤電節(jié)能減排與升級改造行動計劃(2014—2020)年》，充分彰顯了國家全面實施廢水治理的決心和信心。如今水資源短缺日益突出，水資源已成為中國電力工業(yè)發(fā)展的重要問題，因此積極推進火電廠脫硫廢水“零排放”工作刻不容緩。

1 現(xiàn)有常規(guī)石灰石-石膏脫硫廢水處理工藝脫硫裝置漿液內(nèi)的水在不斷循環(huán)的過程中，會富集重金屬元素和Cl-等，一方面加速脫硫設(shè)備的腐蝕，另一方面影響石膏的品質(zhì)，因此，現(xiàn)有脫硫裝

置排放的廢水，進入 FGD 廢水處理系統(tǒng)，經(jīng)中和、反應、絮凝、沉淀等處理過程，上層清水達標后回用或送至指定排放口排放，濃縮池底部污泥經(jīng)過板框壓濾機脫水，形成泥餅外運?，F(xiàn)有常規(guī)石灰石-石膏脫硫廢水處理流程見圖 1。

圖 1 現(xiàn)有常規(guī)石灰石 - 石膏脫硫廢水處理流程

(1) 廢水中和

三聯(lián)箱由 3 個隔槽組成，每個隔槽充滿后自流進入下個隔槽。在脫硫廢水進入第 1 隔槽(中和箱)的同時加入一定量 5% 左右的石灰乳漿液，通過不斷攪拌，其 pH 值可從 5. 5 左右升至 9. 0以上。

(2) 重金屬沉淀

Ca(OH) 2 的加入不但升高了廢水的 pH 值，而且使 Fe3+?、Zn2+?、Cu2+?、Ni2+?、Cr3+?等重金屬離子生成氫氧化物沉淀。當 pH 值達到 9. 0 ～ 9. 5 時，大多數(shù)重金屬離子均形成了難溶氫氧化物。同時，石灰漿液中的 Ca2+?還能與廢水中的部分 F-反應，生成難溶的 CaF2?;與 As3+?絡(luò)合生成 Ca3(AsO3?)2?等難溶物質(zhì)。此時 Pb2+?、Hg2+?仍以離子形態(tài)留在廢水中，所以在第 2 隔槽(沉降箱)中加入有機硫化物(TMT -15)，使其與 Pb 2 + 、Hg 2 + 反應形成難溶的硫化物沉積下來。

(3) 絮凝

經(jīng)前 2 步化學沉淀反應后，廢水中還含有許多細小而分散的顆粒和膠體物質(zhì)，所以在第 3 隔槽(絮凝箱)中加入一定比例的絮凝劑 FeClSO 4 ，使它們凝聚成大顆粒而沉積下來。在廢水反應池的出口加入助凝劑(PAM)，來降低顆粒的表面張力，強化顆粒的長大過程，進一步促進氫氧化物和硫化物的沉淀，使細小的絮凝物慢慢變成更大、更易沉積的絮狀物，同時脫硫廢水中的懸浮物也沉降下來。

(4) 濃縮/澄清

絮凝后的廢水從反應池溢流進入裝有攪拌器的澄清/濃縮池中，絮凝物沉積在底部并通過重力濃縮成污泥，上部則為凈水。大部分污泥經(jīng)污泥泵進入板框壓濾機進行污泥脫水，小部分污泥作為接

觸污泥返回中和箱中，提供沉淀所需的晶核。上部凈水通過澄清/濃縮池周邊的溢流口自流到出水箱，出水箱設(shè)置了監(jiān)測凈水 pH 值和懸浮物的在線監(jiān)測儀表，如果 pH 和懸浮物達到排水設(shè)計標準則通過凈水泵外排，否則將其送回三聯(lián)箱繼續(xù)處理，直到合格為止。

2 現(xiàn)有脫硫廢水處理特點

現(xiàn)在大部分燃煤電廠都采用常規(guī)脫硫廢水處理工藝，該技術(shù)可去除懸浮物和大部分重金屬、氟化物。出水水質(zhì)可達到《火電廠石灰石-石膏濕法脫硫廢水水質(zhì)控制指標》(DL/T997 - 2006)標

準。但系統(tǒng)出水仍具有含鹽量高、氯離子及氟離子含量高，以及含有痕量的重金屬的特點。但是常規(guī)的處理工藝不能脫鹽，廢水中還可能含有硒、硝酸鹽及有機物等成分不能通過常規(guī)處理工藝去除，高含鹽的廢水排到自然水體也會對水體造成一定污染，廢水處理后回用途徑有限，用于水力除灰渣系統(tǒng)、灰場噴淋等，并不能達到脫硫廢水“零排放”要求。

3 脫硫廢水零排放技術(shù)

廢水“零排放”是指脫硫廢水經(jīng)過重復使用后，將這部分含鹽量和污染物高濃縮成廢水全部回收再利用，無任何廢液排出工廠。國內(nèi)真正實現(xiàn)“零排放”的電廠較少，主要原因是國內(nèi)起步晚，技術(shù)難度大、投資費用較高。廢水“零排放”技術(shù)是在脫硫廢水進行常規(guī)處理工藝的基礎(chǔ)上提出改進策略，其中煙道噴霧法是目前國內(nèi)主要使用的脫硫廢水零排放技術(shù)之一。

煙道噴霧法是利用泵送至除塵器前煙道，經(jīng)壓縮空氣將脫硫廢水在除塵器前煙道內(nèi)霧化，廢水中不溶物與鹽類與飛灰一起被除塵器捕集而達到不排廢水的目的，該方法投資較少，運行成本較低，但是需要對鍋爐、汽機、脫硫設(shè)備、除塵設(shè)備、煤質(zhì)等進行系統(tǒng)性的研究及核算，根據(jù)運行參數(shù)、煙氣量、煙氣溫度等進行詳盡的系統(tǒng)設(shè)計，否則可能會對相關(guān)設(shè)備造成不利影響。

煙道噴霧技術(shù)主要包括預處理及軟化、廢水濃縮除鹽處理(纖維過濾、超濾、二級反滲透處理)以及煙氣余熱蒸發(fā)結(jié)晶(煙道噴霧)工藝。

3. 1?脫硫廢水預處理及軟化

經(jīng)過常規(guī)廢水處理系統(tǒng)出水仍具有含鹽量高、氯離子及氟離子含量高，以及含有少量重金屬的特點。由于除鹽處理超濾系統(tǒng)以及反滲透系統(tǒng)對硬度要求較高，防止膜結(jié)垢，因此需要進一步對廢水進行軟化處理。

軟化處理主要去除廢水中鈣鎂硬度，解決后續(xù)設(shè)備的結(jié)垢問題，同時使大部分重金屬和 F 沉淀。石灰(或燒堿)-碳酸鈉軟化工藝在廢水軟化處理中較多用到，熟石灰提高了絮狀氫氧化鎂的沉降性能，帶入了更多 Ca 2 + 可形成硫酸鈣沉淀，大大降低出水硫酸根離子含量，部分脫硫廢水經(jīng)石灰碳酸鈉工藝軟化后含鹽量大大降低了。脫硫廢水預處理及軟化流程見圖 2。

圖 2 脫硫廢水預處理及軟化流程

預處理系統(tǒng)在原有常規(guī)廢水處理系統(tǒng)上進行改造，首先在三聯(lián)箱前增加氧化箱，加入 NaCLO 去除廢水中的 COD、BOD。另外在中和箱和沉降箱中分別加入石灰(或燒堿)和碳酸鈉進行軟化。

3. 2 脫硫廢水濃縮除鹽處理

預處理系統(tǒng)的出水在出水箱收集，用鹽酸調(diào)整pH 至中性，輸送至一級纖維過濾系統(tǒng)。纖維過濾系統(tǒng)可有效去除水體中的懸浮顆粒，使出水濁度降低到 5 度，之后出水進入超濾系統(tǒng)，進一步除去水中的懸浮微粒、膠體和微生物，使出水濁度降低到1 度，降低了除鹽模塊負荷、延長了反滲透膜的使用壽命。超濾出水進入二級反滲透系統(tǒng)，系統(tǒng)產(chǎn)水淡水 70% ～ 80% 以上回收利用至工藝水箱，20%～30%的濃水進入煙道蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)。脫硫廢水除鹽濃縮流程見圖 3。

圖 3 脫硫廢水濃縮除鹽流程

反滲透單元組，運行良好，回收率高達 60%;淡水作為工藝水回用，濃水隨煙氣回用于脫硫系統(tǒng)，可以做到脫硫廢水完全回收利用，減少了電廠水耗量，節(jié)能減排，實現(xiàn)電廠脫硫廢水“零排放”。

3. 3 煙氣噴霧蒸發(fā)結(jié)晶零排放單元

反滲透濃水進入煙道蒸發(fā)器系統(tǒng)，采用霧化噴嘴將其霧化，噴入電除塵器和空預器之間的煙道蒸發(fā)器，利用煙道內(nèi)的高溫余熱煙氣將霧化后的濃水蒸發(fā)為水蒸汽，蒸氣隨除塵后的煙氣進入脫硫塔，在脫硫塔的噴淋冷卻作用下，水分凝結(jié)進入脫硫塔的漿液循環(huán)系統(tǒng);蒸發(fā)結(jié)晶物隨灰塵一起進入電除塵器隨灰外排。

4?煙道噴霧工藝對脫硫裝置的影響

(1) 煙道噴霧對煙氣溫度的影響:煙道溫度一般在 120℃到 160℃左右，酸露點溫度一般在 90℃到 100℃左右。經(jīng)過煙道噴霧后，溫度降低嚴格控制在 5℃安全范圍內(nèi)(2. 2℃)，大大高于酸露點，而干燥的結(jié)晶物則隨粉煤灰一起在電除塵排出，不會對煙道及電除塵器造成腐蝕 。

(2) 煙道噴霧對除塵器的影響:反滲透產(chǎn)生的

濃水，經(jīng)過煙道蒸發(fā)結(jié)晶后，煙道溫度降低，煙氣濕度增加，降低粉煤灰的比電阻，提高除塵器的除塵效率 。

(3) 煙道噴霧對煙道的影響:反滲透產(chǎn)生的

20% ～30%的濃水，經(jīng)過煙道蒸發(fā)結(jié)晶后，不會接觸煙道壁，在一定距離內(nèi)可以完成蒸發(fā)，在煙道內(nèi)部不發(fā)生結(jié)垢現(xiàn)象，同時也不會發(fā)生煙道積灰現(xiàn)象。

5 結(jié)論

脫硫廢水的常規(guī)處理方法雖然比較成熟，工藝流程、建設(shè)成本以及運行費用都比較低，但無法做到廢水零排放。煙氣噴霧蒸發(fā)結(jié)晶工藝采用鍋爐煙氣余熱對廢水進行蒸發(fā)，處理系統(tǒng)極大簡化，

廢水處理流程短，設(shè)備投資少，占地面積少，操作檢修簡單;

利用鍋爐煙氣余熱對廢水進行蒸發(fā)結(jié)晶，無需電廠其它熱源，屬余熱利用，整體運行費用低，不會產(chǎn)生新的固體廢物;

該工藝除鹽處理結(jié)合鍋爐煙氣余熱蒸發(fā)技術(shù)用于脫硫廢水零排放系統(tǒng)是以最簡潔的工藝，真正實現(xiàn)了電廠脫硫廢水的“零排放”，為火電廠脫硫廢水處理提供了一種低成本零排放技術(shù)，可在適用條件的電廠加快推廣。