燃煤电厂脱硫废水利用的分析

赵艳军

国投钦州发电有限公司 广西壮族自治区钦州市 535000

【摘 要】在实际生产中，燃煤电厂脱硫废水零排放的运用，有利于减少污水排放量，具有良好的环境效益和经济效益，对于推动我国社会主义现代化建设具有重要现实意义。本文主要针对燃煤电厂脱硫废水的来源、燃煤电厂脱硫废水的特点和烟气脱硫废水处理工艺以及燃煤电厂常用的脱硫废水处理方法进行简要分析，仅供参考。

【关键词】燃煤电厂；脱硫废水；零排放；废水处理

一、燃煤电厂脱硫废水的来源

根据我国燃煤电厂的实际运行情况来看，石灰石-石膏湿法脱硫技术，是最常用、最可靠、效率最高的脱硫工艺，在其它国家的脱硫处理中应用也非常广泛。

一般情况下，锅炉烟气湿法脱硫过程产生的废水主要是来源于脱硫塔排放废水，在进行湿法脱硫的过程中，煤的燃烧、石灰石的溶解等都会产生大量烟气、悬浮物和杂质，对水会造成一定污染。由于石灰石-石膏湿法脱硫技术可以高效、快速的脱除锅炉烟气中的SO2，生成CaSO3和CaSO4等，从而有效控制浆液中的Cl-、F-和灰尘颗粒等的浓度，降低系统腐蚀程度，并且为了维持脱硫设备中物质的平衡，必须排放一定的废水，将从烟气中吸收的飞灰排出。脱硫废水的主要成分有过饱和的亚硫酸盐、悬浮物和硫酸盐以及重金属，由于大部分物质都是国家环保标准中规定的第一类污染物，对环境污染严重较强，因此，必须对脱硫废水进行有效处理以后才可以排放。

二、燃煤电厂脱硫废水的特点

在我国电力行业中，燃煤电厂占据了大量比例，燃煤機组容量达到了全国装机容量的80%，因此，为了保证电力充足供应，燃煤电厂的正常运行会产生部分脱硫废水及灰渣废水，使燃煤电厂存在用水量大、污水量大和排水量大等问题，给我国经济可持续发展带来严重影响。根据相关资料显示和研究分析可知，燃煤电厂脱硫废水的主要特点有如下几点：

1、成分较多，水质变化较大

在经过煤的燃烧和烟气吸收以后，脱硫废水的成分会不断变化，含有钠离子、钙离子、氯离子、硫酸离子和各种重金属离子，成分较多，并且随着发电设备的不停运转，脱硫废水的水质会出现较大变化，造成严重水污染。

2、盐含量较高

根据实际生产情况可知，脱硫废水含有较高的盐量，随着电力供应需求变化，含盐量也会发生很大变化，一般变化范围在每升三万毫克和六万毫克之间，与燃煤电厂的发电情况有着直接联系。

3、悬浮物含量较多

我国市场经济体制下，脱硫废水的主要处理工艺使石灰石-石膏湿法脱硫，根据实际运行发电情况来看，悬浮物在脱硫废水的含量较多，最严重情况下，可达每升五万毫克，给燃煤电厂的正常运行带来极大影响。

4、腐蚀性较强

由于脱硫废水的成分较复杂，含有较多酸性物质，具有较强腐蚀性，因此，在发电过程中，会对机械设备、管道的呢过造成了严重腐蚀，是燃煤电厂目前急需解决的重要问题。

5、硬度强，易结垢

在运用石灰石和石膏进行脱硫处理以后，废水中会含有大量的镁离子、钙离子等，并且硫酸钙基本呈现饱和状态，一旦温度升高，脱硫废水很容易结构，具有较强硬度，使设备的使用寿命受到严重影响。

三、烟气脱硫废水处理工艺

1、物化法处理工艺

物化法废水处理工艺的主要原理为：向脱硫处理废水中加入化学药剂，使得废水中的重金属离子和悬浮物沉淀，再通过澄清器分离沉淀物，排放出水，同时通过板框机对沉淀污泥进行脱水后，将沉淀污泥外排，从而实现去除废水中污染物的目的。目前，废水处理、加药以及污泥处理是脱硫废水物化处理工艺的主要流程。在进行废水处理时，先让废水通过管路流入中和箱，同时按一定比例在中和箱中加入制备合格的石灰浆液，调整中和箱pH值，将其控制在8.9-9.5之间，以确保大多数重金属离子能够有效进行沉淀。然而在废水处理过程中，并非所有重金属离子均能与石灰浆作用而形成沉淀，如镉离子、汞离子，对此，还应当对废水进行加药处理，将一定比例的重金属沉淀剂有机硫化物加入到沉降箱中。为确保废水中金属阳离子的沉降效果，应当向絮凝箱中加入一定比例的絮凝剂硫酸氯化铁（FeClS04），确保按氢氧化物、化合物及其它固形物能够有效从废水中沉淀出来，同时，为了确保絮凝后的废水中产生的细小矾花积聚成大颗粒，加快澄清池中废水沉降速度，可以向絮凝箱出口管路中添加助凝剂聚丙烯酰胺。加药混合反应后的废水在重力作用下流入澄清池，进行固液分离。为确保排放废水pH值达到排放标准（pH值为6-9）要求，应当向澄清池出水箱中添加HCl。在进行废水处理中，为确保反应的正常开展和后续反应箱中絮凝粒子的形成，在中和箱中加入澄清池中回流的少量恒定量的泥浆，对于剩余污泥，可以周期性地利用高压偏心螺杆给料泵输送至板框压滤机进行脱水处理，并将其加工成泥饼进行外运。

2、反渗透浓缩法处理工艺

反渗透浓缩法处理工艺是目前常用的脱硫废水后续深度处理方法。在进行脱硫废水反渗透浓缩法处理时，应当先除去浓缩中的过饱和离子，再让处理后的浓缩液进入反渗透系统，有效提升火力发电厂的废水回收率和利用率，降低反渗透成本。然而由于浓缩液中存在阻垢剂，过饱和离子难以从浓缩液中有效除去，使得废水处理效果不太理想。

3、废水蒸发浓缩处理工艺

废水蒸发浓缩处理工艺的工作原理主要为：先将废水输入预处理软化系统进行软化处理，然后让软化处理后的废水进入机械式蒸汽再压缩系统进行蒸发浓缩，产生的二次蒸汽经压缩后进入蒸发器循环利用，浓缩液进入三效混流强制循环蒸发结晶系统进行蒸发结晶，结晶后产生的二次蒸汽循环回系统，同时将结晶后的浓缩液和晶体颗粒进行固液离心分离，分离后的母液返回原液池或继续蒸发结晶，分离后的结晶体再进入离心干燥包装系统进行称量包装。废水蒸发浓缩处理工艺有着低碳环保优势，能有效实现物料的循环利用，同时该工艺热效率高、能耗低以及节省能源，能够有效降低废水处理成本，且在废水处理过程中温差相对较小，不易产生结垢和腐蚀，有效保障了设备的使用寿命。在废水蒸发浓缩处理工艺中，蒸发结晶系统能够使废水中80%左右的水得以蒸发，换热效率相对较高，同时蒸发过程中能耗相对较低，蒸发器占地面积相对较小；结晶阶段再次蒸发结晶能够有效确保结晶纯度和质量，从而确保整个蒸发结晶系统的安全、稳定运行。此外，废水蒸发浓缩处理工艺的结晶系统能够有效实现硫酸钠和氯化钠的分别结晶，提升资源的利用率，同时氯化钠的纯度相对较高，一些氯化钠甚至能够作为化工原料，能够有效提升电厂综合效益。

四、燃煤电厂常用的脱硫废水处理方法

1、工艺流程

由废水箱产生的脱硫废水主要通过废水泵打到中和、沉淀、絮凝箱中。其中，将一定量的Ca（OH）2掺入到中和箱中，对废水pH值进行一番调整，使其在9.2到9.8之间，碱性环境下，多数重金属会产生无法溶解或者溶解率小的化合物；将有机硫TMT-15、硫酸氯铁适当加入到沉降箱中，利用TMT-15有效去除重金属离子，产生对应的螯合物，以确保多数重金属能够全面去除；将助凝剂PAM放至絮凝箱出口段，以使产生的絮凝物在澄清池中有效沉降，除去大量的悬浮物，澄清池中的清水会溢流到出水箱，在加入一定量的盐酸后对pH值进行合理控制，使其保持为6到9之间，并回用。反应机理

2、中和处理

进行中和处理，主要是为了产生酸碱中和反应，将pH值控制在9.0左右；同时使部分重金属发生沉淀，把锌、铜等重金属元素变为氢氧化物沉淀。所有金属离子产生氢氧化物时对pH值有着不同的要求，比如三价金属离子沉淀适应的pH值一般不会超过二价金屬离子的pH值。所以脱硫废水中的电解质还一定程度上会对沉淀的pH值造成影响。二价金属离子与三价金属离子在变成微溶的氢氧化物后会从废水中沉淀出来。通常而言，最理想的pH值应是9.0-9.5之间。采用熟石灰粉作为碱性中和药剂不仅能够有效凝聚废水中的各类杂质，而且Ca（OH）2会和废水中的F-1发生反应出现CaF沉淀。把石灰粉溶解制成质量分数为20%的溶液，然后将其稀释成5%的溶液，最后泵入计量箱作为中和药剂掺入中和箱内，采用匹配的搅拌器提高中和箱内的反应度。

3、重金属分离

在进行脱硫废水的中和处理时，会有重金属氢氧化物生成，当PH值达到9以上，会生成更多难溶氢氧化物，同时有难溶酸性物质生成。为了将金属离子都分离开，再向剩余脱硫废水加入有机硫化物，可以生成相应的难溶硫化物质，从而达到除去重金属离子的目的。

4、絮凝处理

在完成上述两个处理工序以后，还需要对脱硫废水进行絮凝处理，将废水中的胶体和其他物质除去。一般加入的絮凝剂有氯化铁，并且在出口地方加入相应的助凝剂，可以使胶体和其他物质形成的絮状物更易沉淀，同时加速其它氢氧化物和硫化物的沉淀，使脱硫废水中的悬浮物都得到相应处理，便于进行最后的综合处理。

5、沉淀处理

主要在沉淀箱内实施沉淀反应，它的目的是将存于废水内的重金属离子如汞、铅、铜等，碱土金属如钙、镁，部分非金属如砷、氟等全部去除。在浓度相当的金属离子中，溶液的pH值是发生金属氢氧化物沉淀的前提条件。如果溶液从最初的酸性变成了弱酸性，那么就会进一步削弱金属氢氧化物的溶解度，不过大部分金属离子的氢氧化物均属于两性化合物如铅、铝、铁等氢氧化物，在碱性浓度越来越大时，两性化合物就会出现络合反应加剧溶解度。在一定pH值条件下，金属硫化物的溶解度会低于其氢氧化物。因此，应将一定量的有机硫投入到沉淀箱中除去重金属离子。如果pH值达到8.0-9.0，那么就会大大降低重金属硫化物的溶解度，这样就算全部去除重金属。

6、污泥脱水

如果浓缩澄清器底部污泥积累到了一定的高度，那么应开启污泥输送泵，把存在的污泥送至板框压滤机中进行脱水。压滤机压出的滤液通过输送管道输送到溢流坑中，若溢流坑中的液位高出了规定的位置，那么潜污泵就要运行，把废液打入中和箱与刚产生的脱硫废水同时进到下个处理循环；由汽车将压出的滤饼运出来。

五、燃煤电厂脱硫废水零排放处理工艺

一般情况下，采用混凝沉淀和综合处理方法进行燃煤电厂的脱硫废水处理，只能将排放标准中的相关物质除去，但钙离子、钠离子等还会存留在废水中。与此同时，所需设备较多，导致脱硫废水处理的投入成本较高、设备使用寿命得不到有效控制，在实际运行中达不到预期效果，因此，需要不断创新处理工艺，提高脱硫废水处理技术水平。近期相关工作人员根据相关资料和先进技术经验，推出了燃煤电厂脱硫废水零排放处理技术，该处理工艺主要包括预处理阶段和深处理阶段两个部分，在预处理阶段中，要对脱硫废水进行两次混凝沉淀处理，而深处理阶段分为结晶单元蒸发和对产物进行分离干燥包装，可以实现脱硫废水处理的零排放，在燃煤电厂的实际生产中脱硫废水零排放处理技术具有长远的发展前景。

结束语

随着脱硫技术的应运而生，大气污染得到了缓解，但由于我国燃煤电厂存在明显的污染问题，环保工作还必须坚持不懈地努力，相关人员时刻保持严谨的工作态度，消除或降低污染，从而实现环保节能的目的。

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