燃煤电厂脱硫废水零排放技术

来源:华文易迅 时间:

随着水资源短缺问题的进一步严重，我国出台了相关的水资源预防规定。根据相关规定，燃煤电厂作为水资源需求大的家庭，必须提高废水的回收能力，实现脱硫废水的零排放。本文试图比较和分析许多脱硫废水的零排放技术，选择燃煤电厂最合适的选择，实现经济有效的零排放。

1脱硫废水处理现状。

通常，燃煤电厂日常生产产生的废水分为脱硫废水、循环水排放污水、生活污水和各种再生废水。脱硫废水是燃煤电厂利用石灰石-石膏湿法烟气脱硫系统减少烟气中硫含量产生的废水。在处理过程中，常用的方法有三箱法、灰渣闭循环系统、煤场喷洒和灰场处理。后三种方法在运行过程中具有一定的腐蚀性，可能导致电厂安全故障；Mg2+、Ca2+、SO42、Cl-和Na+等离子体无法清除三箱法。为实现脱硫废水零排放，应分段处理，包括预处理、浓缩减量和蒸发固化。

2脱硫废水预处理。

脱硫废水的预处理是脱硫废水零排放处理的初步工作。主要工作是平衡废水中的钙镁硬度，处理结垢、堵塞故障，清除硫酸根离子、重金属离子和悬浮物。这一步的常见技术包括过滤、混凝沉淀和化学沉淀。

2.1化学沉淀。

这一步是利用添加化学物质，去除废水中的镁离子、钙离子等，软化水。这种方法对去除离子有很好的效果，但会产生大量的污泥。根据化学试剂的不同选择，具体方法包括氢氧化钠-碳酸钠和石灰-碳酸钠。氢氧化钠-碳酸钠对化学试剂的需求较小，但SO42-去除效果较差。此外，废水中的钙离子可以通过脱硫烟气中的二氧化碳去除，投资较小，但稳定性较差。

2.2混凝沉淀。

这一步是去除化学沉淀后的悬浮物和胶体。该方法采用混凝剂絮凝，通过固液分离去除。该方法稳定性差，去除效果不完善。目前常用的方法包括聚硅酸铁和聚合氯化铝。相比之下，聚硅酸铁的凝结效果更好。

2.3过滤

由于混凝沉淀效果差，需要配合过滤技术进行处理，以达到目的。过滤技术包括纳滤、超滤、微滤、多介质过滤等。其中，纳滤可分离不同的价盐，提高废水利用率；内压错流管微滤投资成本低，自动化性能高，可处理固体含量高的废水。

脱硫废水的预处理技术可根据燃煤电厂的需要和废水的具体情况进行选择。如果废水Mg2+和Ca2+较多，可选择氢氧化钠-碳酸钠法；如果废水SO42-，Mg2+和Ca2+较多，可选择石灰-碳酸钠法；如果需要回收不同价格的盐，可选择添加纳滤。

3.脱硫废水浓缩减量。

3.1热浓缩。

该操作是通过蒸发器固化废水，包括机械蒸汽再压缩(MVR)和多效蒸发(MED)。

3.1.1多效蒸发。

多效蒸发是一种再循环系统。首先，利用蒸发系统的余热对废水进行预热，然后通过一效或多效蒸发器对其进行蒸发和浓缩。最后，最终的浓盐水固液通过离心机和增稠器分离，获得的液体可以再循环。这一步可以充分利用蒸汽热能，提高能源利用率。然而，该系统投资巨大。以广东一家电厂为例。通过结晶系统和四效强制循环蒸发器，可处理22m3/h，脱硫废水处理18m3/h，整个系统成本9750万元，蒸发结晶系统占7000万元。

3.1.2机械蒸汽再压缩。

机械蒸汽再压缩是利用压缩机对二次蒸汽进行绝热压缩，然后输送到蒸发器加热室。二次蒸汽温度升高，料液沸腾蒸发，可再次生成二次蒸汽进行循环。

相比之下，机械蒸汽再压缩成本投资小，效率高，更能满足零排放的需要。但是，当材料沸点过高时，机械蒸汽再压缩不能满足需求，应配合多效蒸发。

3.2膜浓缩。

膜分离技术在燃煤电厂脱硫废水浓缩减少中非常常见，在零排放中具有较高的经济性。目前，常用的膜分离技术包括膜蒸馏、电渗析、正渗透和反渗透。

3.2.1反渗透。

该技术应用广泛，适应性强，能耗低，在脱硫废水处理过程中应用成熟。但分析其具体应用可以看出，反渗透技术污染严重。为处理结垢污染，应采用高效RO工艺或超频振荡膜技术，需要高pH和强预处理，以增加电厂投资。此外，如果采用振荡膜技术，TDS最高90g/L，浓度过低，无法达到盐水浓缩结晶的目的。

3.2.2电渗析。

电渗析不具有较高的抗钙镁结垢能力。因此，在具体使用中，应配备倒电极法，以减少电渗膜的污染，即倒电极电渗析。相比之下，该方法不需要太强的预处理，而且具有很强的硅废水耐受性。该方法对盐水浓缩效果好，最高可达200g/L。

3.2.3正渗透。

正渗透是一个自发的过程，但需要额外的能量来确保吸收剂的再生。因此，虽然正渗透本身并不复杂，但对吸收剂的需求增加了其复杂性，延长了工艺路线，最终增加了成本投资。

3.2.4膜蒸馏。

膜蒸馏是一种非挥发性溶质水溶液，主要用于处理水蒸气。膜蒸馏可以利用低质量的废热，保证非挥发性溶质的最大可能性，提高溶质的结晶性。膜蒸馏对能耗的影响很大。根据运行数据，直接接触式膜蒸馏的能耗约为40~45kwh/m3。然而，由于使用低质量的热源，能耗与其他技术无法比拟。通过对实际使用情况的分析，可以看出膜蒸馏技术的可靠性较差，不能长期稳定运行。

4脱硫废水蒸发固化。

这一步是整个脱硫废水处理系统的核心，其主要功能是固化废水中的杂质，最终消除。这一步的具体技术包括烟道处理、结晶器和蒸发池。

4.1蒸发池。

蒸发池主要用于自然蒸发。为了提高蒸发速度，大多数电厂选择使用机械雾化蒸发器。雾化蒸发速度快于雾化蒸发，蒸发面积小，能耗约4kwh/m3。然而，总体速度仍然很慢，并且有一定的污染。目前，我国禁止缺少前端设置的污水处理蒸发池。

4.2结晶器。

杂质结晶固化包括溶液过饱和形成晶核，晶核可与母液分离。为了完成这一步，需要包装机、干燥器、离心机、强制循环泵、结晶器和其他设备。通常，蒸发和结晶应用于MED和MVR。MVR应用广泛，技术成熟，功耗低。在具体结晶过程中，通常结晶盐为杂盐，可回收性低。但控制结晶器可用于调整。

4.3烟道蒸发。

烟道蒸发技术包括高温旁路烟气蒸发和直接喷射烟道余热蒸发。高温旁路烟气蒸发系统结构简单，烟气流量可控性强，可实现高效蒸发。同时，相关配套设备可单独拆卸隔离，施工方便，后期维护方便。如果出现故障，不会对主烟道产生太大影响。直接喷射烟道余热蒸发的早期成本投资较小，后续成本较低，但可使用有效烟道。随着低温电除尘技术的发展，有效烟道长度缩短，有效烟道长度受到限制。

结论：以上，本文逐步对燃煤电厂脱硫废水零排放技术进行了比较分析，并根据进水要求和原水水质，确认了技术运行参数和预处理工艺。之后，通过浓缩减少蒸发固化段的负荷，以确保随后的蒸发。相比之下，膜法浓缩投资小，占地面积小，能耗低，膜蒸馏浓缩和电渗析浓缩具有良好的发展前景。蒸发固化可达到脱硫废水零排放的最终目的。在常用技术中，高温旁路烟气蒸发能耗低，占地面积小，效率高，自动控制高，发展前景好。