燃煤电厂脱硫废水喷雾蒸发技术研究现状

  随着2015年1月1日起新环保法的正式施行，以及2015年4月颁布实施的《水污染防治行动计划》即“水十条”的颁布，我国加强了对水污染的治理力度，燃煤电厂湿法脱硫需排出脱硫废水，而脱硫废水的处理成为很多电厂的难题，为实现电厂废水的近零排放，利用烟气余热蒸发脱硫废水的技术将有着广阔的应用前景。本文同时阐明了脱硫废水处理面对的现实困难，指出采用脱硫废水蒸发技术是实现电厂脱硫废水甚至高浓度含盐水零排放的重要途径，该技术充分利用了烟气余热，同时脱硫废水得到了有效处理，符合国家政策上对燃煤电厂的节能环保的要求。相信通过更多深入的研究，燃煤电厂脱硫废水蒸发处理技术会逐步成熟并得以推广应用。

1、引言

    随着我国经济水平的提高，电力需求迅猛增长，进而导致电厂SO2的排放量提高。SO2的排放造成我国大面积的酸雨危害，因此我国不断加大燃煤电厂烟气治理力度，特别是《火电厂大气污染物排放标准》(GB13223-2011)实施后电厂将面临更严格的环保限制。

    目前我国燃煤电厂大多采用湿式石灰石-石膏法烟气脱硫(FGD)，此法脱硫效率高，技术成熟;适用煤种广，对锅炉负荷变化的适应性强;吸收剂资源丰富;脱硫副产物(无水石膏)便于综合利用。为防止脱硫系统的腐蚀，维持脱硫浆液中氯的浓度，会排出更多脱硫浆液，使脱硫废水的排放量增加。脱硫废水pH在4.5-6.5，其中含有大量亚硝酸盐、悬浮物、重金属离子等，必须经过处理后达标排放。目前应用最为广泛的脱硫废水处理工艺为化学沉淀法。该法设置单独的废水处理系统，但这种方法也有很多的缺点，如系统庞大，运行维护费用高，导致能耗较高，且Cl-、F-没有有效的去除，从而使处理后的废水无法回收利用。因此本文提出了利用烟气余热将脱硫废水进行雾化蒸发处理的新型技术，此技术不仅解决了常规处理方法的不环保、能耗大等一系列问题，同时，不仅是脱硫废水，甚至是电厂的高浓度含盐水也可用此法一并处理，从而真正实现电厂废水的零排放。

2、燃煤电厂脱硫废水处理现状及存在问题

    由于燃煤烟气中还有少量的F-和Cl-，进入脱硫塔后进入洗涤浆液，F-会和浆液中的Al络合从而对石灰石的溶解产生掩蔽效应;而Cl-浓度过高会对吸收塔产生腐蚀，因此石灰石-石膏湿法烟气脱硫过程中要排出一部分浆液作为脱硫废水。脱硫废水水质比较特殊，各工序排出的废水水质因电厂使用燃料、脱硫装置类型、煤种等不同而异，但其中含有大量亚硝酸盐、亚硫酸盐、悬浮物、重金属离子(如汞和硒)等，且pH较低，因此必须经过处理后达标排放或回收利用。

    目前世界上应用最为广泛的脱硫废水处理工艺为化学沉淀法，其典型工艺如图1所示，其主要过程如下：

(1)匀质：通过搅拌、缓冲，使不同时段排出的废水均匀混合，稳定水质水量，以利于后续处理;

(2)废水碱化：排出的废水进入pH调节池，向池中加入NaOH等碱性物质，提高废水pH，使得废水中的Fe3+、Zn2+、Cu2+、Ni2+等大部分重金属离子得到去除，为了防止生成的沉淀进一步反应生成羟基化合物，一般pH调节在9左右;

(3)重金属沉淀：加入S2-或者有机硫，与废水中剩余的Hg2+和Pb2+反应生成HgS和PbS沉淀;

(4)混凝处理：向废水中加入混凝剂使废水中剩余的细小而分散的颗粒和胶体物质凝聚成大颗粒沉淀下来，通过混凝剂的压缩双电层效应，促使重金属氢氧化物凝并、沉淀;

(5)澄清：混凝后的废水进入澄清池，依靠重力进行沉降，将上层达标清液排放。

(6)对泥渣脱水，压滤成污泥滤饼特殊处理。

图1 典型脱硫废水处理系统工艺流程

化学沉淀法是目前我国电厂应用最广泛的脱硫废水处理方法，该法处理后的水质能够达标，且对副产品石膏能够进行综合利用，有较好的经济性，但是这种方法也有很多缺点：1)投资较大，需要单独的化学加药系统，也需要大量的化学药剂;2)系统庞大，维护费用较高;3)目前对Cl-、F-没有有效的去除方法，而且Cl-在酸性条件下有很大的腐蚀性，因此处理后的废水无法回收利用。4)随着环保标准的日益严格，脱硫废水中COD和其他有害元素，如硒等，已引起监管部门的关注。

脱硫废水的污染物含量主要取决于煤燃烧的形式、静电除尘器的除尘效率、补给水中的杂质的种类、石灰石中重金属和杂质的成分及含量等，甚至石膏脱水所选用的设备对其成分也有影响。可见，脱硫废水的成分非常复杂，传统处理方式的处理难度很大。其处理过程中的过饱和、重金属、悬浮物的去除和高达30000-60000 mg/l的氯含量如何降低。若废水中含有硒、硝酸盐和有机物，在排放之前还要进行生物处理。这种处理方法能够减少重金属和悬浮物含量，酸度和需氧量，但是不能减少氯含量和总溶解固体(TDS)。随着国家对汞等重金属污染物的排放逐渐重视，传统的生化处理方法已不再适用，急需新的废水处理方法的出现。