脫硫廢水處理方法及工藝流程（濕法脫硫廢水處理原理介紹）
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我國(guó)絕大多數(shù)電廠采用了石灰石濕法脫硫技術(shù)脫除煙氣中的SO2，在運(yùn)行過程中產(chǎn)生的脫硫廢水因成分復(fù)雜、污染物種類多，成為燃煤電廠難處理的廢水之一。目前國(guó)內(nèi)主要采用化學(xué)沉淀法(俗稱三聯(lián)箱沉淀)處理脫硫廢水，處理出水含鹽量很高，直接排放后容易造成二次污染。由于脫硫廢水水量較小、含鹽量高，近年來，國(guó)內(nèi)外都很多學(xué)者開始研究脫硫費(fèi)零排放處理技術(shù)。但是由于廢水零排放技術(shù)的投資和運(yùn)行成本高昂，目前實(shí)際應(yīng)用案例很少。本文介紹了脫硫廢水現(xiàn)行處理技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)和不足，分析了脫硫廢水零排放處理技術(shù)研究和應(yīng)用現(xiàn)狀，以期為相關(guān)研究和工程技術(shù)人員提供有益參考。
脫硫廢水處理現(xiàn)狀
目前我國(guó)90%以上燃煤電廠采用了石灰石—石膏濕法煙氣脫硫技術(shù)。在濕法煙氣脫硫工藝中，為了維持系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行和保證石膏產(chǎn)品質(zhì)，需要控制漿液中氯離子濃度不能過高，因此需要排出一部分漿液，從而產(chǎn)生脫硫廢水。
目前大多數(shù)電廠采用化學(xué)沉淀法處理脫硫廢水，主要是通過氧化、中和、沉淀、絮凝等工藝去除脫硫廢水中的重金屬和懸浮物等污染?；瘜W(xué)沉淀法工藝流程如圖1所示。
化學(xué)沉淀法具有操作簡(jiǎn)單、運(yùn)行費(fèi)用較低的優(yōu)點(diǎn)，但是其設(shè)備較多、建設(shè)投資高。而且在實(shí)際運(yùn)行中也存在較多問題，研究者對(duì)40余家燃煤電廠脫硫廢水處理系統(tǒng)運(yùn)行結(jié)果分析表明，出水中SS和COD往往不能穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放。此外，在污泥脫水處理中，也存在板框壓濾機(jī)故障率高、運(yùn)行維護(hù)困難等問題。
廢水零排放處理技術(shù)
所謂零排放是一種理想的封閉用水系統(tǒng)，系統(tǒng)不向外排水，系統(tǒng)內(nèi)的水不斷進(jìn)行循環(huán)或處理后復(fù)用。而廢水零排放則是要求不向系統(tǒng)外排放任何形式的廢水，從而節(jié)約水資源和保護(hù)環(huán)境。
從理論上講，廢水零排放是可以實(shí)現(xiàn)的，但是綜合考慮經(jīng)濟(jì)和技術(shù)現(xiàn)狀，目前所謂的零排放只是廢水的近零排放，很難實(shí)現(xiàn)真正的零排放。
美國(guó)德克薩斯州的2座新建的燃?xì)怆姀S將采用GE的液體零排放系統(tǒng)處理循環(huán)冷卻水，主要采用鹽水濃縮和結(jié)晶處理工藝，回用率超過98%。
目前國(guó)內(nèi)外脫硫廢水主要采用化學(xué)沉淀法處理，但是經(jīng)過化成沉淀法處理達(dá)標(biāo)后，廢水中仍然含有高濃度的溶解性固體，主要包括氯化物等，很難回用，一般采取直接排放的方法處置。
然而將處理后的廢水直接排放，不僅浪費(fèi)水資源，同時(shí)由于廢水含鹽量較高，也會(huì)造成土壤和水體理化性質(zhì)的改變，引起二次污染，如破壞土壤生態(tài)、影響水生生物以及地表和地下水源。隨著水污染控制技術(shù)的進(jìn)步和污染物排放標(biāo)準(zhǔn)的日益提高，該方法在未來廢水處理中將受到限制。
例如北京市規(guī)定排水中可溶性固體總量一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)和三級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)分別不能大于1000mg/L和2000mg/L。為了實(shí)現(xiàn)廢水達(dá)標(biāo)排放和回用水資源，脫硫廢水的零排放處理得到越來越多的關(guān)注。
脫硫廢水零排放的核心在于脫鹽處理技術(shù)的開發(fā)，由于廢水中高濃度的鹽分會(huì)對(duì)微生物產(chǎn)生抑制或毒害作用，采用生物法除鹽很難達(dá)到較好效果，因此只能采用相應(yīng)的物化處理方法。在脫硫廢水的零排放處理中，主要包括以下兩類工藝路線。
蒸發(fā)法
蒸發(fā)法是廢水零排放處理中常用的方法之一，該工藝也被應(yīng)用于脫硫廢水的處理中。蒸發(fā)法的基本原理是：進(jìn)入蒸發(fā)器的廢水通過蒸汽或電熱器加熱至沸騰，廢水中的水分逐漸蒸發(fā)成水蒸汽，水蒸氣經(jīng)冷卻后重新凝結(jié)成水而重復(fù)利用，廢水中的溶解性固體被截留在蒸殘液中，隨著濃縮倍數(shù)的提高，以晶體形式析出。蒸發(fā)法已經(jīng)廣泛應(yīng)用于化工領(lǐng)域，既可以單獨(dú)使用，也可以與其他工藝聯(lián)合使用。
隨著近些年來水處理技術(shù)的不斷進(jìn)步，蒸發(fā)法中的多效蒸發(fā)工藝得到快速發(fā)展，因其具有傳熱系數(shù)高、操作彈性大、進(jìn)水預(yù)處理簡(jiǎn)單和能耗相對(duì)較低的優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于化工、醫(yī)藥、海水淡化以及廢水處理等領(lǐng)域中。
由于蒸發(fā)法具有能耗高、設(shè)備易結(jié)垢和投資大的缺點(diǎn)，這也是限制其應(yīng)用的重要因素。因此，要降低零排放處理成本和保證系統(tǒng)正常運(yùn)行，需要從以下兩方面對(duì)廢水進(jìn)行預(yù)處理，即廢水的減量化和防結(jié)垢處理。
一方面，通過減量化處理方法對(duì)廢水進(jìn)行預(yù)處理，可以減少蒸發(fā)結(jié)晶器的處理負(fù)荷，金正環(huán)保采用DTRO膜法對(duì)脫硫廢水進(jìn)行高倍濃縮，可以有效降低處理成本。采用DTRO碟管式反滲透膜分離技術(shù)首先對(duì)廢水進(jìn)行高倍數(shù)濃縮，減量化處理，高壓DTRO膜產(chǎn)生的濃水再進(jìn)行蒸發(fā)結(jié)晶，可以有效降低蒸發(fā)處理負(fù)荷和節(jié)約處理成本。另一方面，通過軟化法對(duì)廢水進(jìn)行預(yù)處理，處理防止蒸發(fā)器內(nèi)結(jié)垢。
脫硫廢水蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)為高含鹽廢水處理過程的主要耗能系統(tǒng)，為了降低投資成本和運(yùn)行成本，在廢水進(jìn)入蒸發(fā)器濃縮前進(jìn)入高壓反滲透(DTRO)預(yù)濃縮系統(tǒng)，將脫硫廢水TDS的質(zhì)量濃度25~40g/L預(yù)濃縮到80~100g/L，降低進(jìn)入蒸發(fā)器系統(tǒng)水量，提高運(yùn)行效率。
煙道處理法
煙道處理法是在煙道內(nèi)對(duì)廢水進(jìn)行噴霧蒸發(fā)處理的一種方法。噴霧蒸發(fā)法在食品、化工等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，但在廢水處理中應(yīng)用較少。
采用煙道蒸發(fā)法處理脫硫廢水時(shí)，首先采用噴射方式將脫硫廢水霧化后噴入電除塵器之前的煙道內(nèi)，廢水以小液滴的形式經(jīng)過高溫?zé)煔饧訜岷笱杆僬舭l(fā)氣化，其中的懸浮物和可溶性固體形成細(xì)小固體顆粒，然后在氣流的夾帶作用下進(jìn)入電除塵器并被電極捕捉去除，可以實(shí)現(xiàn)脫硫的廢水近零排放處理。
與現(xiàn)行脫硫廢水處理技術(shù)相比，蒸發(fā)法具有眾多優(yōu)點(diǎn)：設(shè)備簡(jiǎn)單，無需添加化學(xué)藥劑，可以有效克服現(xiàn)有廢水處理系統(tǒng)設(shè)備多、投資大、運(yùn)行成本高和設(shè)備檢修維護(hù)工作量大的缺點(diǎn);運(yùn)行操作簡(jiǎn)單，廢水中的污染物以灰分形式排出，無污泥處置問題;由于廢水向煙道內(nèi)引入，可以適當(dāng)提高煙氣濕度，從而降低煙氣中灰塵顆粒的比電阻，有利于提高除塵效率。
在實(shí)際應(yīng)用方面，采用煙道法處理脫硫廢水的報(bào)道很少，只有美國(guó)Bailly電廠采用了該技術(shù)，國(guó)內(nèi)尚無實(shí)際應(yīng)用報(bào)道，大多停留在實(shí)驗(yàn)室研究階段。主要原因包括煙道蒸發(fā)工藝中存在許多潛在問題尚未解決，如廢水組成對(duì)煙氣組成等特性的影響、廢水水質(zhì)成分的變化可能對(duì)煙氣后續(xù)處理產(chǎn)生的影響，以及由于污染物在煙道內(nèi)壁吸附可能引起煙道腐蝕等問題。
結(jié)論與展望
綜上所述，為了避免高含鹽廢水污染環(huán)境并回收水資源，脫硫廢水零排放處理越來越受到重視。脫硫廢水零排放處理技術(shù)主要包括兩種：
第一種是DTRO膜濃縮+蒸發(fā)結(jié)晶法，該方法可以回收水資源和結(jié)晶鹽，完全符合政府要求廢水“零排放”要求。DTRO膜系統(tǒng)對(duì)廢水的高倍濃縮大大降低了零排放成本。
此外，為了確保蒸發(fā)結(jié)晶器正常運(yùn)行和保證結(jié)晶鹽品質(zhì)，需要對(duì)脫硫廢水進(jìn)行嚴(yán)格的預(yù)處理，如去除廢水中的硬度、有機(jī)物和重金屬等。因此，要實(shí)現(xiàn)蒸發(fā)結(jié)晶法的大規(guī)模應(yīng)用，注重開發(fā)廢水減量化預(yù)處理技術(shù)的研發(fā)，以期降低蒸發(fā)工段的建設(shè)和和運(yùn)行成本，同時(shí)還要研究的脫硫廢水預(yù)處理技術(shù)。
第二種是煙道蒸發(fā)處理法，該工藝操作簡(jiǎn)單，運(yùn)行成本低，但是煙道處理法不能回收水資源，而且尚有大量潛在影響不能確定，包括對(duì)后續(xù)除塵等工藝的影響，以及可能引起的煙道腐蝕問題等。因此，在煙道蒸發(fā)處理脫硫廢水方面，應(yīng)注重廢水進(jìn)入煙道后對(duì)煙氣排放和煙氣處理系統(tǒng)的影響研究。煙道處理法要得到廣泛應(yīng)用，還要進(jìn)行大量、長(zhǎng)期的經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究和評(píng)價(jià)。
濕法脫硫廢水處理系統(tǒng)主要設(shè)備故障分析及應(yīng)對(duì)措施
據(jù)統(tǒng)計(jì)，截止2010年底，全國(guó)已投運(yùn)煙氣脫硫機(jī)組超過5.6kw，約占全國(guó)煤電機(jī)組容量的86%。在全國(guó)已投運(yùn)的煙氣脫硫機(jī)組中，300MW及以上煙氣脫硫機(jī)組約占86%。石灰石-石膏濕法脫硫仍是主要脫硫方法，占92%。石灰石-石膏濕法脫硫大規(guī)模商業(yè)化的同時(shí)產(chǎn)生了一些量的脫硫廢水。
目前，燃煤電廠主要的脫硫廢水處理工藝為脫硫后廢水經(jīng)中和、反應(yīng)、好絮凝及沉淀處理，除去廢水中含有有重金屬及其他懸浮雜質(zhì)。涉及的主要常規(guī)設(shè)備有各廢水箱(如中和箱、反應(yīng)箱、絮凝箱、澄清濃縮池、出水箱)、各廢水泵及污泥泵、加藥泵、攪拌器、污泥壓濾機(jī)等。
通過火電廠環(huán)境保護(hù)評(píng)價(jià)過程發(fā)現(xiàn)，多數(shù)電廠脫硫廢水處理系統(tǒng)存在設(shè)計(jì)、設(shè)備故障和運(yùn)行管理等問題。本文通過對(duì)脫硫廢水處理系統(tǒng)主要常規(guī)設(shè)備存在問題進(jìn)行了分析，提出了相應(yīng)的應(yīng)對(duì)措施，確保脫硫廢水設(shè)施的穩(wěn)定運(yùn)行。
設(shè)備故障分析
脫硫廢水系統(tǒng)一般為不同機(jī)組脫硫島的公用系統(tǒng)，隨著機(jī)組停運(yùn)，脫硫廢水系統(tǒng)處理水量也會(huì)變化。另外，脫硫廢水的排放量主要是根據(jù)吸收塔內(nèi)氯離子濃度的大小決定的，因此系統(tǒng)排放的水量并不穩(wěn)定，這樣會(huì)導(dǎo)致脫硫廢水處理系統(tǒng)起停比較頻繁，很容易導(dǎo)致系統(tǒng)堵塞等故障。此外，還有系統(tǒng)設(shè)計(jì)、運(yùn)行管理和設(shè)備調(diào)試等各方面的因素。
1.1設(shè)計(jì)問題
由于脫硫廢水處理系統(tǒng)在設(shè)計(jì)過程中考慮不周，導(dǎo)致系統(tǒng)調(diào)試和運(yùn)行過程中設(shè)備故障率較高，影響了系統(tǒng)的正常運(yùn)行。主要存在問題有：
(1)設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)進(jìn)入廢水處理系統(tǒng)的漿液含固量考慮過于理想，設(shè)計(jì)余量小，造成系統(tǒng)內(nèi)固體大量沉積而不能運(yùn)行。
(2)廢水旋流子噴嘴尺寸選擇不當(dāng)，導(dǎo)致溢流和底流漿液濃度不正常。進(jìn)入廢水旋流器的漿液濃度過高，旋流子底部常被堵死。廢水旋流器入口加裝的濾網(wǎng)堵塞頻繁，導(dǎo)致其無法正常投運(yùn)。
(3)因系統(tǒng)設(shè)置的緩沖池設(shè)計(jì)容量較小，再加上廢水排放比較隨意，影響了廢水處理系統(tǒng)連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，從而降低了廢水處理效果。
1.2運(yùn)行問題
(1)設(shè)備堵塞問題。廢水系統(tǒng)中各箱罐因來水中固體含量太高，固體沉積而堵塞;中和箱因石灰乳加量不足，石灰乳管路堵塞，導(dǎo)致pH值無法提高;石灰乳加藥系統(tǒng)因停運(yùn)后石灰乳沉積在入口管道和排污管道上造成系統(tǒng)堵塞;管道堵塞問題。
(2)儀表控制問題。由于pH測(cè)量電極、石灰石加藥管線清洗不及時(shí)，控制系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置不合理等，均可造成pH值與設(shè)定值的偏差過大。
(3)泵異常情況。在運(yùn)行過程中，出現(xiàn)泵振動(dòng)和雜聲較大、電動(dòng)機(jī)超載、流量顯著下降等現(xiàn)象，計(jì)量泵不出藥等故障。
1.3調(diào)試問題
廢水處理系統(tǒng)作為脫硫系統(tǒng)的子系統(tǒng)在設(shè)備調(diào)試中未得到應(yīng)有的重視，多數(shù)調(diào)試以出水合格和設(shè)備可以運(yùn)行作為調(diào)試的目的，從而影響了廢水系統(tǒng)在脫硫設(shè)備啟動(dòng)后的穩(wěn)定連續(xù)運(yùn)行。再加上運(yùn)行藥品昂貴，設(shè)備故障得不到及時(shí)處理，影響了脫硫廢水處理系統(tǒng)的正常運(yùn)行。
應(yīng)對(duì)措施
2.1增加廢水處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)容量
加大緩沖池容量并保持廢水連續(xù)穩(wěn)定排放。為了防止懸浮物的沉淀，廢水緩沖箱中需要設(shè)計(jì)攪拌裝置。攪拌裝置采用曝氣裝置應(yīng)采取母管支管，并在支管上打曝氣孔方式，但采取母管支管結(jié)構(gòu)時(shí)，支管的排列密度及曝氣強(qiáng)度應(yīng)是普通工業(yè)廢水的2-4倍。
2.2運(yùn)行管理維護(hù)
(1)運(yùn)行前設(shè)備維護(hù)。對(duì)于廢水處理設(shè)備，應(yīng)進(jìn)行定期檢查，做好運(yùn)行維護(hù)的準(zhǔn)備工作;定期對(duì)加藥系統(tǒng)進(jìn)行清理，并檢查藥箱內(nèi)的藥量;定期對(duì)計(jì)量泵的管路進(jìn)行維護(hù)，保證其準(zhǔn)確性;定期檢查pH測(cè)量電極，及時(shí)清洗和調(diào)整。
(2)運(yùn)行中設(shè)備維護(hù)。在運(yùn)行中應(yīng)對(duì)泵前的保護(hù)裝置進(jìn)行實(shí)時(shí)檢查，防止格柵上出現(xiàn)過多的殘留物而影響水流通暢;由于脫硫廢水中懸浮物含量較高，系統(tǒng)每次停運(yùn)后應(yīng)及時(shí)沖洗。具有沖洗位置為：廢水泵出口至pH值調(diào)整槽管路;石灰乳加藥系統(tǒng)管路;絮凝槽至澄清器管路;澄清器泥漿輸送管路。此外，若pH值調(diào)整槽、反應(yīng)槽、絮凝槽為單獨(dú)的箱體，則箱體間的連續(xù)管路應(yīng)當(dāng)放大，并在箱體加裝液位計(jì)。
(3)脫硫廢水處理系統(tǒng)的主要控制。根據(jù)廢水流量實(shí)施開環(huán)控制，按比例調(diào)節(jié)加入反應(yīng)的化學(xué)藥劑量;出水pH值和濁度控制，通過在線監(jiān)測(cè)，調(diào)節(jié)加入的HGI量，使出水達(dá)標(biāo);當(dāng)出水濁度不合格時(shí)，將出水箱的水重新送回中和箱再處理度停止廢水進(jìn)入;澄清池中污泥的自動(dòng)排放。
2.3廢水處理系統(tǒng)調(diào)試
廢水系統(tǒng)和脫水系統(tǒng)息息相關(guān)，廢水的正常排放有助于脫水系統(tǒng)的正常運(yùn)行，而脫水效果的好壞又影響廢水旋流器的運(yùn)行和排放至廢水系統(tǒng)的石膏含量，所以要做好系統(tǒng)的調(diào)試工作及運(yùn)行中的控制。
對(duì)石膏旋流器和廢水旋流器進(jìn)行調(diào)試，對(duì)石膏漿液濃度和結(jié)晶情況進(jìn)行分析，對(duì)旋流器的各部位漿液濃度和流量進(jìn)行測(cè)試，確保旋流器各部分漿液濃度達(dá)到設(shè)計(jì)值。投運(yùn)后要定期對(duì)漿液化驗(yàn);在脫水系統(tǒng)各級(jí)流程上加裝可在線人工清理的開放式濾網(wǎng);建議定期對(duì)中和沉降絮凝箱進(jìn)行排污;運(yùn)行中對(duì)停運(yùn)的設(shè)備要及時(shí)沖洗干凈，故障及時(shí)維修。
結(jié)語
以國(guó)內(nèi)外燃煤電廠環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展形勢(shì)看，在“十二五”未期可能會(huì)出臺(tái)更為嚴(yán)格脫硫廢水排放標(biāo)準(zhǔn)，因此燃煤電廠脫硫廢水處理系統(tǒng)應(yīng)得到充分的重視。燃煤電廠應(yīng)將脫硫廢水處理系統(tǒng)一同納入主機(jī)管理系統(tǒng)，加強(qiáng)對(duì)現(xiàn)有脫硫廢水系統(tǒng)的運(yùn)行、檢修和維護(hù)管理;及時(shí)對(duì)脫硫廢水系統(tǒng)進(jìn)行評(píng)價(jià)，對(duì)確實(shí)存在先天缺陷的，應(yīng)進(jìn)行相應(yīng)的改造。保證脫硫廢水處理設(shè)施的穩(wěn)定運(yùn)行，滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。
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