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燃煤電廠在生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生大量含SO2的煙氣，一般情況下采用濕法脫硫來處理，濕法脫硫需從煙氣脫硫系統(tǒng)中外排部分廢水以保證FGD(FlueGasDesulfurization)的安全性和可靠性。由于脫硫廢水屬于燃煤電廠的末端廢水，具有高含鹽量、高腐蝕性等特性，對其進(jìn)行安全、穩(wěn)定處理十分必要。
介紹了脫硫廢水的傳統(tǒng)處理以及各種新興的零排放工藝，重點(diǎn)闡述了蒸發(fā)結(jié)晶工藝實現(xiàn)脫硫廢水零排放的原理和優(yōu)點(diǎn)，介紹了多效和MVR蒸發(fā)結(jié)晶工藝在國內(nèi)外零排放領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀，分析結(jié)果表明對于燃煤電廠產(chǎn)生的脫硫廢水，預(yù)處理后進(jìn)入MVR蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)是一種較優(yōu)的處理方法。
燃煤電廠(火電廠)因燃煤而產(chǎn)生大量含SO2的煙氣，常用濕法脫硫來處理。濕法脫硫是一種典型的氣液反應(yīng)，其效率較高、反應(yīng)速度快、脫硫劑利用率高，工程上常用石灰石做脫硫劑，當(dāng)Ca/S(質(zhì)量比)為1時，即可達(dá)到90%的脫硫率，適合燃煤電廠的煙氣脫硫。
但是，此法有較大的廢水處理問題。濕法脫硫廢水的雜質(zhì)主要來自煙氣和脫硫劑，其中前者雜質(zhì)來源于煤的燃燒，后者雜質(zhì)來源于石灰石的溶解和反應(yīng)(目前石灰石－石膏濕法是火電廠煙氣脫硫工程中使用*廣泛的一種方法)。
石灰石－石膏濕法脫硫的原理是:石灰漿液在吸收塔內(nèi)噴淋，與煙氣中的SO2反應(yīng)生成CaSO3、CaSO4，從而去除煙氣中SO2。為了控制脫硫吸收塔石灰石循環(huán)漿液的Cl－、F－等有害元素的濃度和細(xì)小的灰塵顆粒濃度富集度，減少漿液對設(shè)備的腐蝕和堵塞，同時將煙氣中被洗滌下來的飛灰排出，必須從系統(tǒng)中排出一定量的廢水，從而保證FGD(FlueGasDesulfu-rization)系統(tǒng)運(yùn)行的安全可靠性。
筆者在分析脫硫廢水性質(zhì)和零排放必要性的基礎(chǔ)上介紹了脫硫廢水的傳統(tǒng)處理以及各種新興的零排放工藝，重點(diǎn)闡述了蒸發(fā)結(jié)晶工藝實現(xiàn)脫硫廢水零排放的原理和優(yōu)點(diǎn)，分析了其在國內(nèi)乃至全球的應(yīng)用前景。
1脫硫廢水的性質(zhì)及零排放的必要性
1)含鹽量高。脫硫廢水中的含鹽量很高，變化范圍大，一般在30000～60000mg/L。
2)懸浮物含量高。脫硫廢水中的懸浮物大多在10000mg/L以上，并且由于受煤種的變化和脫硫運(yùn)行工況的影響，在某些極端情況下，懸浮物質(zhì)量濃度甚至可高達(dá)60000mg/L。
3)硬度高導(dǎo)致易結(jié)垢。脫硫廢水中的Ca2+、SO2－4、Mg2+含量高，其中SO2－4在4000mg/L以上，Ca2+在1500～5000mg/L，Mg2+在3000～6000mg/L，并且CaSO4處于過飽和狀態(tài)，在加熱濃縮過程中容易結(jié)垢。
4)腐蝕性強(qiáng)。脫硫廢水中的鹽分高，尤其是Cl－含量高，且呈酸性(pH為4～6.5)，腐蝕性非常強(qiáng)，對設(shè)備、管道材質(zhì)防腐蝕要求高。
5)水質(zhì)隨時間和工況不同而變化。廢水中主要含有Ca2+、Mg2+、Cl－、Na+、K+等各種重金屬離子，并且組分變化大。
目前，火力發(fā)電廠依然擔(dān)負(fù)著中國70%以上的電力供應(yīng)，燃煤機(jī)組的SO2排放量很大，國家要求電廠進(jìn)行強(qiáng)制脫硫主要是為了降低酸雨對環(huán)境的破壞。石灰石－石膏濕法脫硫的廢水含有大量固體懸浮物、過飽和亞硫酸鹽、硫酸鹽、氯化物以及微量重金屬，其中很多物質(zhì)為國家環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)中要求嚴(yán)格控制的**類污染物。
根據(jù)DL/T5196—2004火力發(fā)電廠煙氣脫硫設(shè)計技術(shù)規(guī)程的規(guī)定，在有脫硫廢水產(chǎn)生的電廠，應(yīng)單獨(dú)設(shè)置脫硫廢水處理系統(tǒng)，脫硫廢水必須經(jīng)過處理才能進(jìn)行排放。但是，即使經(jīng)過了傳統(tǒng)處理，脫硫廢水依然具有高含鹽量、高腐蝕性等特征，無論直接排放還是并入市政污水廠都會對環(huán)境造成不利的影響，另外受國家環(huán)保政策的影響，近年來國內(nèi)對脫硫廢水的處理越來越重視。基于上述原因，脫硫廢水零排放將是未來脫硫廢水處理的主要方向。
2脫硫廢水處理方法
2.1脫硫廢水傳統(tǒng)處理方法脫硫廢水的傳統(tǒng)處理工藝主要以化學(xué)處理為主，其處理系統(tǒng)可分為廢水處理系統(tǒng)和污泥處理系統(tǒng)。廢水處理系統(tǒng)又可分為中和、沉降、絮凝、濃縮澄清等工序。具體流程如圖1所示。
1)中和。在中和箱加入5%左右的石灰乳溶液，將廢水的pH值提高至9.0以上，在此環(huán)境下，大多數(shù)重金屬離子會生成難溶的氫氧化物并沉淀。2)沉降。加重金屬離子形成難溶的氫氧化物的同時，石灰乳中的Ca2+與廢水中的部分F－反應(yīng)，生成難溶的CaF2，從而達(dá)到除氟的作用。但經(jīng)中和處理后的廢水中Ca2+、Hg2+含量仍然會超標(biāo)，基于此，在沉降箱中加入有機(jī)硫化物(TMT15)，使其與殘余的離子態(tài)的Ca2+、Hg2+反應(yīng)并生成難溶的硫化物從而沉積下來。
3)絮凝。脫硫廢水中的懸浮物主要成分為石膏顆粒、SiO2、Fe和Al的氫氧化物。在絮凝箱中加入絮凝劑FeClSO4，使其中的小顆粒凝聚成大顆粒從而沉積，并且在澄清池入口加入聚丙烯酰胺(PAM)來進(jìn)一步強(qiáng)化凝聚過程，使絮凝體更容易沉積下來。
4)濃縮和澄清。絮凝后的出水進(jìn)入澄清池中，絮凝物沉積在底部濃縮成污泥，上部則為系統(tǒng)出水。大部分污泥經(jīng)泵輸送進(jìn)入脫水機(jī)，小部分污泥返回中和反應(yīng)箱，提供絮凝體形成所需的晶核。
目前，國內(nèi)燃煤電廠脫硫廢水大都采用上述簡單的加藥混凝沉淀處理后直接排放，出水中含有的大量的溶解性鹽類直接排入地表水會嚴(yán)重影響水體質(zhì)量，進(jìn)而造成接納水體的含鹽量增高、淡水生物種群死亡、土地鹽堿化等問題。
即使排入市政污水廠，由于脫硫廢水中幾乎不含有機(jī)物，會造成生化池內(nèi)微生物大量死亡，出水水質(zhì)惡化，特別是對于有中水回用功能的的污水處理廠，這將使回用的中水水質(zhì)下降，從而無法回用甚至外排則會破壞環(huán)境?；诖耍陙砻摿驈U水零排放的概念被越來越多的燃煤電廠所接納，并將大范圍應(yīng)用于燃煤電廠的升級改造當(dāng)中。