韓子華

（山東畜牧獸醫(yī)職業(yè)學(xué)院，山東 濰坊 261061）

氧化鎂濕法脫硫是除鈣法脫硫以外，較為重要的脫硫技術(shù)。相關(guān)資料顯示，氧化鎂再生脫硫法起源于美國(guó)，在二十世紀(jì)下半頁(yè)由凱米克（Chemico-Basic）公司研發(fā)而出，經(jīng)歷了數(shù)千小時(shí)的試驗(yàn)后，在幾臺(tái)機(jī)組上建設(shè)了兩個(gè)氧化鎂再生系統(tǒng)及完全體的FGD系統(tǒng)，二十世紀(jì)末，硫酸制造廠(chǎng)停止運(yùn)營(yíng)，作為反應(yīng)物的硫酸鎂被直接出售。由Ducon公司發(fā)明的氧化鎂濕法脫硫工藝至今仍運(yùn)轉(zhuǎn)良好。

1 氧化鎂濕法脫硫廢水處理技術(shù)的發(fā)展

在美國(guó)開(kāi)發(fā)并成功實(shí)施氧化鎂濕法脫硫技術(shù)后，韓國(guó)和我國(guó)臺(tái)灣地區(qū)也漸漸發(fā)展出了自身的氧化鎂濕法脫硫廢水處理工藝，當(dāng)下，臺(tái)灣地區(qū)絕大多數(shù)的電站都已使用這種方法來(lái)進(jìn)行污水處理工作。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)的氧化鎂濕法脫硫技術(shù)呈現(xiàn)出了較快速的發(fā)展勢(shì)頭，二十一世紀(jì)初，清華大學(xué)環(huán)境系將“大中型鍋爐鎂法脫硫工藝工業(yè)化”任務(wù)接下，深入展開(kāi)了對(duì)鎂法脫硫技術(shù)參數(shù)、副產(chǎn)品再利用、吸收塔優(yōu)化等問(wèn)題的研究，同時(shí)在35t/h鍋爐上展開(kāi)了實(shí)際應(yīng)用。當(dāng)前，已有太鋼發(fā)電廠(chǎng)、濱州化工集團(tuán)發(fā)電廠(chǎng)、鞍山北美熱電廠(chǎng)、華能辛店電廠(chǎng)、五礦營(yíng)口中板燒結(jié)機(jī)廠(chǎng)等電廠(chǎng)投入運(yùn)營(yíng)或正在建設(shè)中[1]。

氧化鎂濕法脫硫工藝還能夠分成氧化鎂/硫酸鎂拋棄法、氧化鎂/亞硫酸鎂法、回收法等不同種類(lèi)的脫硫方法。本文即針對(duì)其中規(guī)模較為龐大的氧化鎂/亞硫酸鎂工藝中廢水處理的工藝流程展開(kāi)分析和探討。

2 氧化鎂濕法脫硫技術(shù)問(wèn)題概述

在進(jìn)行濕法脫硫的過(guò)程中，存在著許多廢水處理方面的問(wèn)題，即使在相當(dāng)一部分的電廠(chǎng)里，脫硫系統(tǒng)都有配備相應(yīng)的廢水處理系統(tǒng)，只是目前國(guó)內(nèi)缺乏對(duì)脫硫廢水處理工藝的研究，更多的目光集中在石膏法/石灰石等造成的脫硫廢水上，導(dǎo)致對(duì)鎂法脫硫工藝產(chǎn)生的廢水更加缺乏研究和關(guān)注了[2]。時(shí)至今日，進(jìn)行氧化鎂濕法脫硫廢水處理工作時(shí)大都借鑒石膏法/石灰石的廢水處理辦法來(lái)進(jìn)行。除此以外，為防止煙氣中可溶氣體含量超標(biāo)，保障副產(chǎn)物的生成質(zhì)量，維護(hù)脫硫設(shè)備漿液循環(huán)物質(zhì)的平衡，務(wù)必應(yīng)將一定數(shù)目的廢水從循環(huán)系統(tǒng)中有效排出。綜上，缺少預(yù)處理塔的石膏法/石灰石法和氧化鎂濕法脫硫法在進(jìn)行時(shí)造成的廢水皆是吸收塔排放出的水。

3 氧化鎂濕法脫硫廢水水量及水質(zhì)

首先是鎂法脫硫廢水的水量問(wèn)題，鎂法脫硫廢水的水量和氣體里的HF及HCL、脫硫所選用水的水質(zhì)、吸收塔內(nèi)漿液的硫酸離子和鹽酸離子濃度等關(guān)系密切。如果進(jìn)入吸收塔內(nèi)的煙氣總量恒定，那么廢水排放的量即由下面幾個(gè)因素構(gòu)成：

（1）煙氣中HF或HCL的具體濃度決定脫硫廢水中的水量，而煙氣中的HF和HCL則大部分是由系統(tǒng)消耗的煤產(chǎn)生的。機(jī)組消耗的煤數(shù)量越多，F(xiàn)（CL）含量越高，則氣體中所含的HF（HCL）的濃度也就越高，進(jìn)而致使廢水的排放量更大。

（2）吸收塔內(nèi)的CL-濃度很大程度的控制了脫硫廢水的水量，如若漿液中存在過(guò)高濃度的CL-，即會(huì)導(dǎo)致亞硫酸鎂的品質(zhì)降低，同時(shí)使得脫硫程序的效率受到影響，還將設(shè)備的抗腐蝕標(biāo)準(zhǔn)升高了[3]。如若漿液中CL-濃度明顯于標(biāo)準(zhǔn)值較低，則會(huì)加大脫硫廢水的生成量，使得整個(gè)廢水處理工作的成本增加。相關(guān)的數(shù)據(jù)及經(jīng)驗(yàn)證明，脫硫廢水中使得CL-濃度維持在10g/L～20g/L可以達(dá)到最佳效果。

（3）脫硫廢水的產(chǎn)生量還受到吸收塔內(nèi)硫酸根離子的濃度影響，如果漿液中所含的硫酸根離子濃度過(guò)高，則會(huì)導(dǎo)致漿液的粘性增強(qiáng)，使得亞硫酸鎂的結(jié)晶受到干擾，拉低其脫硫的效率；反之，如果漿液中硫酸離子的濃度含量較低，則亞硫酸離子氧化成的硫酸離子的反應(yīng)會(huì)被加速，致使亞硫酸鎂的產(chǎn)量變低。

（4）最后，CL-的濃度也會(huì)影響到脫硫廢水的水量，在脫硫過(guò)程中，工藝用水中的CL-濃度越高，則產(chǎn)生的廢水量就越多；但因?yàn)橥ǔＣ摿虿僮鲿r(shí)的CL-濃度小于0.1g/L，相比脫硫廢水中的CL-濃度小了許多，所以脫硫工藝中，所用水的CL-濃度沒(méi)有對(duì)脫硫產(chǎn)生的廢水水量造成太大的影響。

然后是脫硫廢水的水質(zhì)問(wèn)題，脫硫廢水的水質(zhì)包含以下幾個(gè)特征，首先是鎂法脫硫系統(tǒng)里廢水的PH值相對(duì)于鈣法的PH值較高，通常在6～7之間。然后是水中的懸浮物，包含亞硫酸鎂顆粒、鐵和鋁的氫氧化物、二氧化硅等，通常含量比較高，濃度甚至可以達(dá)到數(shù)萬(wàn)mg/L[4]。接著是重金屬、氟化物超標(biāo)等，這些超標(biāo)物質(zhì)中還涵蓋我國(guó)嚴(yán)格限制排放的Hg、Pb、As等I類(lèi)污染物。接著是巨量的鹽分，因?yàn)榘芏嗟牧蛩岣x子、亞硫酸根離子、鹽酸離子等離子，其中的硫酸根離子質(zhì)量分?jǐn)?shù)甚至能夠達(dá)到12%，而氯離子的質(zhì)量分?jǐn)?shù)則在百分之一至百分之二之間。具體的脫硫廢水的水質(zhì)則跟所選用燃料的類(lèi)型、脫硫氧化的具體風(fēng)量、電除塵器的電極數(shù)量、脫硫用水的水質(zhì)狀況、吸收塔內(nèi)氯離子的控制濃度等息息相關(guān)。

4 氧化鎂濕法脫硫廢水處理系統(tǒng)概述

具體的氧化鎂濕法脫硫廢水處理工藝圖如下圖1所示。

圖1 氧化鎂濕法脫硫廢水處理工藝圖

從脫硫塔中大約排放出含固態(tài)物約15%的漿液，其中主要包含的固態(tài)物體為亞硫酸鎂，從旋流器中通過(guò)以后，裝置的真空皮帶脫水機(jī)或頂流的濾液水即變成廢水，按程序流入廢水處理系統(tǒng)，該水體中的固態(tài)物含量大約占比百分之三。全部的鎂法脫硫廢水處理系統(tǒng)涵蓋了反應(yīng)、中和、絮凝、澄清等幾個(gè)步驟階段。

首先第一個(gè)步驟是中和，由煙氣脫硫制造出的酸性廢水最先流入中和箱中，再借由對(duì)石灰乳投放量的掌控，使得廢水在中和箱中的PH值得以穩(wěn)定，通常維持在8.5～9.0之間，因?yàn)樵诓幌嗤腜H值環(huán)境中，金屬氫氧化物具有差異較大的濃度積，所以在進(jìn)行反應(yīng)的過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)對(duì)PH值進(jìn)行嚴(yán)格的精準(zhǔn)控制[5]。在這個(gè)過(guò)程中，可以使得諸如銅、鐵、鎳、鉛等部分重金屬反應(yīng)生成氫氧化物沉淀，與此同時(shí)，排放廢水中的大量鈣離子與硫酸根離子反應(yīng)，最終生成石膏沉淀。

接著第二個(gè)步驟是反應(yīng)。由中和箱中的廢水通過(guò)自行流動(dòng)而流入反應(yīng)箱，這些廢水中含有的部分鐵、鎂等金屬離子借由相當(dāng)微小的絡(luò)合物或氫氧化物等形式析出。而汞、銅等重金屬則通常選用加入TMT15等有機(jī)硫的方式，最終生成CuS、HgS等沉淀物，因?yàn)檫@兩種沉淀物都擁有比較小的溶解度，溶度積則處于10-50～10-40量級(jí)中間。

然后是第三個(gè)步驟絮凝。因?yàn)樯傻慕饘倭蚧锛皻溲趸锏任镔|(zhì)顆粒較為微小，不容易在廢水中形成沉降，所以可以借由投放復(fù)合鐵的方法，使得廢水中存在的微細(xì)顆粒在攪拌作用下產(chǎn)生絮凝體[6]。當(dāng)排出的廢水還未流入澄清器時(shí)，往其中投放PAM（助凝劑）來(lái)使顆粒的表面張力減弱，促成硫化物及氫氧化物等的生成和沉淀，使得顆粒的生長(zhǎng)能得到加速，讓微小的絮狀物逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)轶w積更大、更易沉淀堆積的絮狀物體，保障澄清器中固液分離的任務(wù)能夠妥善完成。

最后一個(gè)步驟是澄清，經(jīng)過(guò)絮凝箱的廢水再通過(guò)澄清器來(lái)完成固液分離，通常澄清器會(huì)使用相對(duì)較為容易安裝和進(jìn)行后期維護(hù)的豎流式澄清器，該類(lèi)型澄清器具有質(zhì)量可靠，運(yùn)行穩(wěn)定的顯著優(yōu)勢(shì)。澄清器在運(yùn)行過(guò)程中，通過(guò)重力影響產(chǎn)生濃縮的污泥，生成物再經(jīng)由污泥螺桿泵運(yùn)轉(zhuǎn)流出。其中，絕大部分產(chǎn)生的污泥從污泥泵排出到壓濾機(jī)位置進(jìn)行脫水操作，還存在一小部分污泥則是接觸污泥，最終需要供給沉淀需求的晶核，因此需要流回廢水反應(yīng)池中。干凈的水源則由周邊區(qū)域出水最終向出水箱中流入。因?yàn)閺U水含有8.5～9.0的比較高的PH值，所以廢水處理時(shí)配置有PH調(diào)節(jié)系統(tǒng)，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)廢水中PH值高于9后，PH調(diào)節(jié)系統(tǒng)會(huì)控制計(jì)量泵投放HCL來(lái)對(duì)PH值進(jìn)行調(diào)節(jié)控制，保障水箱中的水質(zhì)PH值能夠達(dá)到6～9的標(biāo)準(zhǔn)值。

就目前而言，我國(guó)國(guó)內(nèi)尚對(duì)氧化鎂濕法脫硫廢水處理工藝缺乏足夠的研究，當(dāng)下僅有武漢大學(xué)進(jìn)行過(guò)混凝劑相關(guān)的研究和試驗(yàn)探索，并且尚未展開(kāi)系統(tǒng)的處理試驗(yàn)探究。氧化鎂濕法脫硫廢水的水質(zhì)與鈣法脫硫的水質(zhì)存在著比較大的差異，但是整個(gè)的處理工藝仍然采用了鈣法脫硫工藝的框架，無(wú)法有效地對(duì)水質(zhì)變化產(chǎn)生適應(yīng)，污泥濃縮的效果也不佳，出水要達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求仍存在許多難題。與此同時(shí)，氧化鎂濕法脫硫工藝中還包含較高的COD，其COD去除問(wèn)題也沒(méi)有得到妥善解決。隨著該項(xiàng)技術(shù)的不斷應(yīng)用和更大范圍的推廣，其廢水處理問(wèn)題需要得到更多的研究和關(guān)注，才能夠適應(yīng)該項(xiàng)技術(shù)的不斷進(jìn)步與發(fā)展。

5 結(jié)語(yǔ)

相比于石灰石濕法脫硫廢水處理方法，鎂法脫硫廢水處理工藝因?yàn)椴⒉痪邆涫嗝撾x設(shè)備及廢水回流設(shè)備，于是便具備了較高的廢水處理難度。關(guān)于氧化鎂脫硫廢水處理工藝中存在的部分問(wèn)題，及時(shí)有效地進(jìn)行調(diào)整和方案優(yōu)化，對(duì)廢水處理過(guò)程中積累的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)，對(duì)其運(yùn)作方法不斷進(jìn)行改良，就能夠效果顯著地提升鎂法脫硫廢水處理的工作效率，與此同時(shí)，還應(yīng)當(dāng)對(duì)廢水處理過(guò)程中的固態(tài)物含量過(guò)高引起的結(jié)晶堵塞問(wèn)題投入足夠的重視，確保廢水處理工作能夠穩(wěn)定、妥善的進(jìn)行。