燃煤電廠脫硫廢水零排放處理工藝
鑒于燃煤電廠脫硫廢水成分復(fù)雜化、處理標(biāo)準(zhǔn)高等特點(diǎn)，要想實(shí)現(xiàn)廢水的零排放，需要根據(jù)廢水中污染物的組分、性質(zhì)等，采取分階段處理措施，逐步去除其中的有害成分，從而使最終產(chǎn)物無害化，達(dá)到相關(guān)部門規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)。在設(shè)計(jì)零排放處理技術(shù)路線時(shí)，要遵循經(jīng)濟(jì)性原則、協(xié)同性原則、無害化原則，在保護(hù)生態(tài)環(huán)境和維護(hù)企業(yè)效益之間做到統(tǒng)籌兼顧。現(xiàn)階段技術(shù)成熟度高、廢水凈化效果好的一種技術(shù)路線是依次對(duì)脫硫廢水進(jìn)行沉淀過濾的預(yù)處理程序、滲透整流的濃縮減量程序，以及蒸發(fā)固化程序，最終實(shí)現(xiàn)徹底凈化、無害排放。
1、脫硫廢水的預(yù)處理技術(shù)
1.1 化學(xué)沉淀
脫硫廢水的硬度較高，在預(yù)處理環(huán)節(jié)需要將含量較高的鈣、鎂離子沉淀下來，然后在過濾環(huán)節(jié)將其去除，實(shí)現(xiàn)廢水軟化處理。向脫硫廢水中加入適量的化學(xué)劑（如碳酸鈉），通過攪拌使新加的化學(xué)藥劑與廢水進(jìn)行置換反應(yīng)，得到以碳酸鈣、碳酸鎂為主的沉淀物。還有一種技術(shù)是收集脫硫后的煙道氣，使用密封管道將氣體直接通入廢水中。利用煙道氣中的二氧化碳，與廢水中游離的鈣離子結(jié)合也可以得到碳酸鈣沉淀。
1.2 凝聚沉淀
上一道工序主要去除廢水中的鈣、鎂離子，經(jīng)過一級(jí)澄清池過濾后，所得廢水中還有較多地懸浮物和膠體。向其中加入凝聚劑（如聚合鐵、聚丙烯酰胺等），充分?jǐn)嚢枋鼓蹌┡c懸浮物充分接觸并進(jìn)行一段時(shí)間的反應(yīng)，可以得到絮凝體。將廢水轉(zhuǎn)入二級(jí)澄清池中靜置，等待絮凝體沉淀，再通過固液分離，能夠清除掉廢水中超過90%的懸浮物。
1.3 物理過濾
經(jīng)過化學(xué)沉淀和凝聚沉淀兩道工序后，使廢水完全軟化，懸浮膠體總量明顯減少?？紤]脫硫廢水的水質(zhì)波動(dòng)較大，為了保證后續(xù)處理工序的廢水凈化效果，還需要在兩次沉淀后加入一道過濾工序。根據(jù)廢水成分決定選擇過濾方法，常見的有微濾、超濾，要求更高的選擇納濾。不同過濾方法有各自的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，例如選擇內(nèi)壓錯(cuò)流式管式微濾，在內(nèi)部壓力作用下，管內(nèi)液體獲得超高的流動(dòng)速度，使廢水中的雜質(zhì)顆粒無法穿透濾膜，達(dá)到截留、凈化的目的。
2、脫硫廢水的濃縮減量技術(shù)
燃煤電廠運(yùn)營中產(chǎn)生的脫硫廢水總量較多，基于成本和時(shí)間方面的考慮，在經(jīng)過簡單的二級(jí)沉淀和物理過濾后，使用膜濃縮或熱濃縮技術(shù)，對(duì)其做減量化處理。另外，在該環(huán)節(jié)還可以將部分中水進(jìn)行回收，重新用于燃煤電廠的生產(chǎn)，對(duì)降低電廠運(yùn)行成本也有一定幫助。
2.1 膜濃縮
2.1.1 正滲透
科學(xué)選擇膜材料是影響正滲透處理效果的核心要素之一，通常優(yōu)先考慮微孔數(shù)量越多、孔徑越小的滲透膜，能夠在保證濃縮效果的前提下，提高廢水處理效率。汲取液（驅(qū)動(dòng)液）也是決定正滲透實(shí)用效果的主要因素，有對(duì)比實(shí)驗(yàn)表明，將同樣的廢水樣品分成兩份，采用相同的膜材料，加入了氯化鈉作為驅(qū)動(dòng)液的樣品中，TDS從35000mg/L濃縮到104000mg/L；而另一份未加入驅(qū)動(dòng)液的樣品，TDS從35000mg/L濃縮到72100mg/L。正滲透的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)在于不需要借助其他設(shè)備提供滲透壓力，廢水的滲透濃縮是一個(gè)自發(fā)過程，因此成本較低，但是需要合理選擇汲取液。
2.1.2 反滲透
該技術(shù)的原理是以壓力差為推動(dòng)力，在高濃度水溶液一側(cè)施加壓力，利用滲透壓使高濃度水溶液中的水通過滲透膜進(jìn)入低濃度水溶液中。早期反滲透技術(shù)主要運(yùn)用領(lǐng)域?yàn)楹Ｋ窃诨瘜W(xué)材料創(chuàng)新的支持下，高性能反滲透膜的出現(xiàn)，使該技術(shù)在脫硫廢水濃縮方面也得到推廣使用。目前一種技術(shù)成熟且成本較低的膜材料是以半透性醋酸纖維作為主要材料制成；近幾年用納米材料制作反滲透膜，表現(xiàn)出能耗更低、過濾效果更好的優(yōu)勢(shì)，但是成本較高。反滲透的技術(shù)優(yōu)勢(shì)在于濃縮效果更好，基本上可以保證廢水處理達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。
2.1.3 電滲析
相比于上文介紹的兩種膜滲透技術(shù)，電滲析的優(yōu)勢(shì)較為明顯：
①其工藝路線較為簡單，且膜材料的更換頻率較低，因此在處理成本上存在優(yōu)勢(shì)；
②濃縮效果穩(wěn)定，不容易受到水質(zhì)變化和廢水成分的影響；
③濃縮效果較為理想，濃縮液TDS通常在150g/L以上，而常規(guī)的正滲透通常在100~120g/L之間。當(dāng)然，電滲析也有自身的不足，例如在廢水中的鹽去除率方面，同等條件下正滲透可以達(dá)到95%以上，反滲透達(dá)到98%，而電滲析通常在90%。還有就是能耗方面，通常在10~15kWh/m3，也屬于膜濃縮技術(shù)中較高的一種。
3種膜濃縮技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比如表1所示。
2.2 熱濃縮
廢水被蒸發(fā)系統(tǒng)余熱預(yù)熱后，依次進(jìn)入一效或多效蒸發(fā)器進(jìn)行蒸發(fā)濃縮；最末效濃鹽水經(jīng)增稠器和離心機(jī)進(jìn)行固液分離，分離出的液體回到系統(tǒng)再循環(huán)處理。這種熱濃縮模式的優(yōu)勢(shì)在于實(shí)現(xiàn)了熱源的逐級(jí)利用，因此可以用更低的能源消耗，取得更理想的蒸發(fā)濃縮效果。但是也要注意，多效蒸發(fā)器的數(shù)量越多，運(yùn)行成本也會(huì)相應(yīng)上漲，因此在實(shí)際的脫硫廢水蒸發(fā)濃縮處理中，還要合理確定蒸發(fā)器的級(jí)數(shù)。還有就是濃縮后的鹽漿，容易附著在蒸發(fā)器的熱管內(nèi)壁、風(fēng)機(jī)葉輪等部位。因此需要每隔一段時(shí)間（2~3個(gè)月），對(duì)蒸發(fā)器做清潔處理，將熱管內(nèi)壁上的結(jié)垢清理干凈，提高熱能利用率。
3、脫硫廢水的蒸發(fā)固化技術(shù)
3.1 煙道蒸發(fā)
煙道直噴蒸發(fā)利用鍋爐機(jī)組全部的煙氣流量進(jìn)行蒸發(fā)，其蒸發(fā)能力有顯著的優(yōu)勢(shì)，特別是對(duì)于那些大型燃煤電廠，有極其良好的機(jī)組工況和蒸發(fā)路徑，是一種更優(yōu)的工藝選擇。且煙道直噴無須抽取鍋爐高溫?zé)煔?，不?huì)影響鍋爐機(jī)組的運(yùn)行效率，廢水經(jīng)煙道直噴工藝蒸發(fā)干燥后，直接經(jīng)除塵器被捕捉進(jìn)入干灰，不會(huì)產(chǎn)生二次固廢，最大限度緩解電廠的環(huán)保壓力。煙道蒸發(fā)流程如圖1所示。
3.2 結(jié)晶器蒸發(fā)
脫硫廢水處理中，結(jié)晶過程即溶液過飽和形成晶核，晶核長成晶體與母液分離。除了核心設(shè)備結(jié)晶器外，配套設(shè)施還有離心機(jī)、烘干器等。為了進(jìn)一步增強(qiáng)廢水結(jié)晶效果，通常將結(jié)晶器與多級(jí)強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)設(shè)備聯(lián)合使用，最終得到的結(jié)晶鹽純度較高，擁有較高的可回收價(jià)值。目前這種濃縮―蒸發(fā)聯(lián)合設(shè)備在很多燃煤電廠得到使用。
4、脫硫廢水零排放產(chǎn)物的最終處理
現(xiàn)階段常用的方式有：
①沉淀物與燃煤電廠的灰渣混合。沉淀物是以鈣、鎂為主的化合物，本身對(duì)環(huán)境沒有污染性，與灰渣混合后作為粉煤灰，用于建筑或公路的地基修建；
②結(jié)晶鹽經(jīng)過提純后，符合工業(yè)鹽標(biāo)準(zhǔn)，回收并投入使用。還有部分純度不高的雜鹽，則需要統(tǒng)一運(yùn)輸?shù)綄ｉT的填埋場進(jìn)行填埋處理；
③高鹽水采用電解法處理，能夠獲得次氯酸鹽。
5、結(jié)語
現(xiàn)階段實(shí)現(xiàn)廢水零排放處理的技術(shù)形式有多種，按照工藝流程來看，大體分為3個(gè)階段，每個(gè)階段可供選用的技術(shù)方法也不盡相同。例如預(yù)處理中有化學(xué)沉淀、凝聚沉淀；濃縮減量中有熱濃縮、膜濃縮等。根據(jù)實(shí)際情況選擇恰當(dāng)技術(shù)，在實(shí)現(xiàn)廢水零排放的基礎(chǔ)上，降低能源消耗，實(shí)現(xiàn)資源回收，為燃煤電廠的綠色發(fā)展提供支持。（來源：億川科技（成都）有限責(zé)任公司）