燃煤電廠在生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量含SO2的煙氣，一般情況下采用濕法脫硫來(lái)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(duì)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(shí)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(guó)內(nèi)外零排放領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀，分析結(jié)果表明對(duì)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(lái)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(shí)，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(wèn)題。濕法脫硫廢水的雜質(zhì)主要來(lái)自煙氣和脫硫劑，其中前者雜質(zhì)來(lái)源于煤的燃燒，后者雜質(zhì)來(lái)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(duì)設(shè)備的腐蝕和堵塞，同時(shí)將煙氣中被洗滌下來(lái)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(shí)現(xiàn)脫硫廢水零排放的原理和優(yōu)點(diǎn)，分析了其在國(guó)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(guò)飽和狀態(tài)，在加熱濃縮過(guò)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(duì)設(shè)備、管道材質(zhì)防腐蝕要求高。
5)水質(zhì)隨時(shí)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(guó)70%以上的電力供應(yīng)，燃煤機(jī)組的SO2排放量很大，國(guó)家要求電廠進(jìn)行強(qiáng)制脫硫主要是為了降低酸雨對(duì)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(guò)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(guó)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(jì)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(guò)處理才能進(jìn)行排放。但是，即使經(jīng)過(guò)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(wú)論直接排放還是并入市政污水廠都會(huì)對(duì)環(huán)境造成不利的影響，另外受?chē)?guó)家環(huán)保政策的影響，近年來(lái)國(guó)內(nèi)對(duì)脫硫廢水的處理越來(lái)越重視。基于上述原因，脫硫廢水零排放將是未來(lái)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(huì)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(shí)，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(huì)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(lái)。
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(lái)進(jìn)一步強(qiáng)化凝聚過(guò)程，使絮凝體更容易沉積下來(lái)。
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(guó)內(nèi)燃煤電廠脫硫廢水大都采用上述簡(jiǎn)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(huì)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(wèn)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(huì)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(duì)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(wú)法回用甚至外排則會(huì)破壞環(huán)境。基于此，近年來(lái)脫硫廢水零排放的概念被越來(lái)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(jí)改造當(dāng)中。
