崔慶帥，李國棟，公立軍

1.山東國環(huán)環(huán)境咨詢有限公司；2.臨沂市生態(tài)環(huán)境局郯城縣分局

我國電源結(jié)構(gòu)主要以火電為主，其中燃煤火電發(fā)電量占全年總發(fā)電量的70%左右，煤燃燒所引發(fā)的環(huán)境污染問題也引起人們的密切關(guān)注，特別是在二氧化硫排放方面，不僅會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重破壞，還會(huì)引發(fā)酸雨、霧霾等極端惡劣天氣出現(xiàn)，雖然石灰石--石膏工藝在二氧化硫處理中可以取得較好效果，但是石膏漿液在循環(huán)過程中需定期排出一部分漿液，這些漿液含鹽量較高，并且污染物種類繁多，如CI-、SO42-、F-等，濃度介于10000-40000mg/L之間，飛灰、氟化鈣等濃度介于10000-30000mg/L之間，高含鹽、易腐蝕、高濁度等特征十分明顯，并且大多數(shù)電廠無法對(duì)高濃度脫硫廢水進(jìn)行消納，需要結(jié)合實(shí)際采用有效措施進(jìn)行優(yōu)化創(chuàng)新，使燃煤電廠脫硫廢水得到科學(xué)化和標(biāo)準(zhǔn)化處理[1]。鑒于此，本文對(duì)脫硫廢水的處理進(jìn)行了深入分析。

一、脫硫廢水的水質(zhì)特征

目前，針對(duì)燃煤電廠所產(chǎn)生的二氧化硫，主要是采用石灰石--石膏工藝進(jìn)行處理，當(dāng)石灰石漿液被送到脫硫塔噴淋后，煙氣中的二氧化硫也會(huì)自下而上逃逸，當(dāng)兩者相遇并發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，就會(huì)自動(dòng)生成硫酸鈣和亞硫酸鈣，對(duì)二氧化硫進(jìn)行有效去除。但在實(shí)際操作過程中，由于石膏水力旋轉(zhuǎn)器在活動(dòng)，會(huì)產(chǎn)生較多溢流液，這也是脫硫廢水的主要來源，再加上循環(huán)漿液與煙氣物質(zhì)不斷發(fā)生物理化學(xué)反應(yīng)，漿液中的氯離子濃度持續(xù)升高，進(jìn)而對(duì)金屬設(shè)備造成嚴(yán)重腐蝕[2]。根據(jù)燃煤電廠實(shí)際運(yùn)行情況，發(fā)現(xiàn)脫硫廢水有如下特征：（1）對(duì)脫硫廢水的pH值進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)數(shù)值處于4-6之間，這也表示脫硫廢水呈弱酸性。（2）脫硫廢水的懸浮物濃度介于1.04-1.5×104mg/L之間，懸浮物種類包括粉塵、硫酸鈣、亞硫酸鈣等，整體來看懸浮物濃度較高。（3）脫硫廢水含鹽量比較高，變化濃度介于3-6×104mg/L之間。（4）脫硫廢水的水量、水質(zhì)變化比較大，特別是在使用燃煤產(chǎn)品的種類、產(chǎn)地、石灰質(zhì)品質(zhì)等發(fā)生較大變化時(shí)，所產(chǎn)生的脫硫廢水組成成分也會(huì)有所差異，并且脫硫廢水水量不穩(wěn)定性特征也會(huì)更加明顯。（5）脫硫廢水還有較強(qiáng)的腐蝕性，特別是隨著氯離子的不斷增加，其對(duì)金屬設(shè)備、管道等所產(chǎn)生的腐蝕性更強(qiáng)，這也是要求構(gòu)筑物要具備較好防腐性能的主要原因[3]。

二、影響脫硫廢水水質(zhì)的因素分析

透過電廠燃煤系統(tǒng)流程圖（見圖1）可以發(fā)現(xiàn)，影響脫硫廢水水質(zhì)的因素有很多，主要包括：（1）電廠運(yùn)行需要燃煤的動(dòng)力支持，并且選擇的燃煤種類不同，最終排放脫硫廢水的水量也會(huì)有明顯的差異，使用高硫煤燃燒以后會(huì)產(chǎn)生更多二氧化硫，排放的脫硫廢水也會(huì)增多。使用高氯煤，燃燒過后煙氣中氯的含量也會(huì)明顯增加，要使氯離子濃度保持在一定水平，就需要對(duì)脫硫漿液進(jìn)行有效排出，而脫硫廢水排放零也會(huì)隨之增加。（2）石灰石也是脫硫廢水一部分污染物的主要來源，特別是含有的鋁、硅等物質(zhì)，會(huì)加大脫硫廢水處理難度。（3）脫硫系統(tǒng)設(shè)計(jì)運(yùn)行中，添加劑使用、氧化方式、建設(shè)材料等也會(huì)對(duì)脫離廢水水質(zhì)帶來一定影響，尤其是在使用酸性添加劑以后，廢水中BOD5的含量會(huì)明顯升高，在氧化充分的條件下，廢水中的硒也會(huì)轉(zhuǎn)化為硒酸鹽，并且Se(IV)的毒性明顯大于Se(VI)。前者雖然毒性較大，但是可以通過鐵的共沉淀進(jìn)行有效去除，后者雖然毒性較小，但是有效去除的難度卻很大。（4）針對(duì)脫硫塔前污染物控制設(shè)備，從理論上來講，隨著電除塵器的除塵效率不斷提高，廢水中的懸浮顆粒物濃度也會(huì)急劇下降，實(shí)際操作中也要注意考慮飛灰細(xì)微顆粒增加可能會(huì)使脫硫廢水中的揮發(fā)性金屬含量升高，進(jìn)而對(duì)脫硫廢水水質(zhì)造成不利影響。（5）通過脫硝設(shè)備會(huì)使煙氣Cr6+的比例不斷增加，與三價(jià)鉻相比，六價(jià)鉻無論是毒性還是溶解性，都要顯著高于三價(jià)鉻，隨著廢水中鉻的濃度不斷提升和氨部分物質(zhì)轉(zhuǎn)移到脫硫系統(tǒng)當(dāng)中，最終廢水氨氮濃度也會(huì)明顯提升[4]。

圖1 電廠燃煤系統(tǒng)流程圖

三、脫硫廢水有效處理對(duì)策探討

（一）混凝沉淀法

混凝沉淀法又被稱為三聯(lián)箱工藝，主要包括以下內(nèi)容：（1）中和。簡(jiǎn)單來說就是將石灰乳加入中和箱中，當(dāng)廢水pH值達(dá)到規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)值以后，廢水中所存在的鋅、鎳等重金屬離子也會(huì)在中和過程中生成難以溶解的氫氧化物，并且漿液中存在的鈣離子也能夠與廢水中的氟離子發(fā)生反應(yīng)，生成氟化鈣。

（2）沉淀。將有機(jī)硫化物加入沉淀箱以后，可以促使鉛離子、汞離子等發(fā)生反應(yīng)，進(jìn)而生成難溶的硫化沉淀。（3）絮凝。將絮凝劑加入絮凝箱中，膠體顆粒就能夠與懸浮物顆粒進(jìn)行有效凝聚，進(jìn)而生成更大的顆粒，并為氫氧化物、硫化物等沉淀奠定良好的基礎(chǔ)。（4）澄清。經(jīng)過絮凝處理后的廢水進(jìn)入澄清池以后，就可以實(shí)現(xiàn)pH值的有效調(diào)節(jié)，待達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)以后就可以直接進(jìn)行外排，處于底部的污泥也能經(jīng)過壓濾處理后進(jìn)行集中外運(yùn)處理，整個(gè)處理流程見圖2所示[5]。將該方法運(yùn)用到脫硫廢水處理中，操作簡(jiǎn)單、效果較好等優(yōu)勢(shì)十分明顯，特別是在對(duì)廢水中的重金屬、懸浮物等進(jìn)行去除時(shí)，運(yùn)用這一方法可以取得較為理想的效果。然而，針對(duì)廢水中的氯離子、鈣離子等難溶物質(zhì)，這一方法運(yùn)用還存在一定缺陷，并表現(xiàn)出較差的適應(yīng)性。

圖2 混凝沉淀法工藝流程

（二）廢水回用法

該項(xiàng)處理工藝在煤場(chǎng)噴灑、除渣系統(tǒng)中運(yùn)用較多，并且具有高效節(jié)能等優(yōu)勢(shì)。具體表現(xiàn)為：（1）煤場(chǎng)噴灑，使用脫硫廢水對(duì)煤堆進(jìn)行噴灑。不會(huì)對(duì)煤的燃燒性能產(chǎn)生不良影響，但脫硫廢水所含鹽分會(huì)因?yàn)樗直徽舭l(fā)而出現(xiàn)結(jié)晶情況，進(jìn)而引發(fā)鍋爐設(shè)備腐蝕問題發(fā)生，同時(shí)為了減少揚(yáng)塵，還可以使用脫離給水開展水力沖灰工作。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，這一方式也逐漸被淘汰。（2）除渣系統(tǒng)。簡(jiǎn)言之就是采用補(bǔ)給水的方式，將產(chǎn)生的廢水引入除渣系統(tǒng)，并通過堿性氧化物與廢水發(fā)生反應(yīng)，廢水存在的許多重金屬離子也能得到沉淀，再加上爐渣可以對(duì)脫硫廢水中的懸浮物進(jìn)行有效吸附，蒸發(fā)結(jié)晶過程中需要的熱量也能通過爐渣廢熱有效獲取，因此可以取得一定脫硫廢水處理效果，實(shí)際操作中要注意使用該方法容易引發(fā)系統(tǒng)堵塞、設(shè)備腐蝕等問題，并且回用處理法運(yùn)用只能做到少量脫硫廢水消耗[6]。

（三）預(yù)處理+濃縮結(jié)晶+固體廢物處理法

蒸發(fā)結(jié)晶法在脫硫廢水處理中應(yīng)用，就是充分利用蒸發(fā)器，促進(jìn)脫硫廢水完全濃縮，所得到的濃縮水也會(huì)以固體鹽的形式出現(xiàn)，在實(shí)現(xiàn)脫硫廢水有效處理的同時(shí)，所得到的固體鹽和產(chǎn)品水也能直接進(jìn)行回用。實(shí)際操作中，在蒸發(fā)器前對(duì)預(yù)處理系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)置，就可以通過加石灰、碳酸鈉等對(duì)脫硫廢水進(jìn)行軟化，然后將沉淀、澄清處理有效引入其中，可以使最后得到的結(jié)晶鹽成分更純，并且通過預(yù)處理系統(tǒng)發(fā)揮作用，設(shè)備出現(xiàn)結(jié)垢的情況也能減少，進(jìn)而取得較好的成本管理效果?，F(xiàn)階段，對(duì)脫硫廢水進(jìn)行預(yù)處理，可以采用的方法有石灰軟化、離子交換等，實(shí)際運(yùn)用要達(dá)到水質(zhì)處理標(biāo)準(zhǔn)和實(shí)現(xiàn)零排放要求，除了要對(duì)這些預(yù)處理方法進(jìn)行科學(xué)選用以外，還要使用組合工藝，執(zhí)行時(shí)可以將軟化預(yù)處理、反滲透、膜蒸發(fā)器和循環(huán)結(jié)晶工藝有效組合起來，不僅可以形成更加成熟的污水處理工藝，還能滿足廢水零排放要求[7]。另外，較常使用的濃縮法和結(jié)晶系統(tǒng)也有很多，如蒸發(fā)濃縮、多效蒸發(fā)系統(tǒng)等，實(shí)際運(yùn)用中要聯(lián)系實(shí)際進(jìn)行合理選擇，而固體廢物所包含的污泥和結(jié)晶鹽，前者可以在經(jīng)過壓濾處理后形成泥餅，后者在深度處理后可以作為工業(yè)鹽進(jìn)行販?zhǔn)?，在?shí)現(xiàn)有效處理的同時(shí)，還能帶來更多的經(jīng)濟(jì)效益。

（四）煙道處理法

采用煙道處理法對(duì)脫硫廢水進(jìn)行處置，需要將廢水送入煙道中，通過霧化噴嘴實(shí)施霧化處理，操作中高溫?zé)煔馑a(chǎn)生的熱量也能對(duì)廢水液滴進(jìn)行蒸發(fā)，所殘留的固體物質(zhì)能被電除塵器進(jìn)行有效收集，整個(gè)過程十分簡(jiǎn)單，節(jié)能環(huán)保價(jià)值較高。然而，實(shí)際操作中要想取得這一理想效果，就要對(duì)脫硫廢水在煙道內(nèi)的蒸發(fā)過程進(jìn)行有效控制，特別是在進(jìn)入電除塵器電極之前，要保證脫硫廢水完全蒸發(fā)，否則就會(huì)出現(xiàn)腐蝕情況，嚴(yán)重降低除塵器的使用壽命，這時(shí)就可以對(duì)煙道蒸發(fā)處理系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，在保證煙道結(jié)構(gòu)科學(xué)合理的基礎(chǔ)上，對(duì)霧化顆粒粒徑、煙氣蒸發(fā)溫度等進(jìn)行強(qiáng)化控制，如果能夠?qū)④浕A(yù)處理、絮凝超濾等工序運(yùn)用到廢水處理前期工作中，可以進(jìn)一步降低運(yùn)行成本，確保最終的脫硫廢水處理效果[8]。另外，考慮到蒸發(fā)位置選擇不同，所產(chǎn)生的處理效果也有所差異，這時(shí)就要結(jié)合實(shí)際情況審慎選擇，特別是對(duì)低溫?zé)煹篮透邷責(zé)煹琅月氛舭l(fā)技術(shù)的運(yùn)用，前者主要是對(duì)廢水蒸發(fā)發(fā)熱源進(jìn)行運(yùn)用，整個(gè)過程不會(huì)對(duì)機(jī)組煤耗產(chǎn)生較大影響，不過容易引發(fā)腐蝕、結(jié)垢情況。后者則是利用高溫?zé)煔獯龠M(jìn)水汽蒸發(fā)的原理，使形成的結(jié)晶及固體雜質(zhì)能夠被除塵器有效收集，并且運(yùn)用該項(xiàng)技術(shù)對(duì)主煙道產(chǎn)生的影響比較小，并且能夠?qū)崿F(xiàn)液滴完全高效蒸發(fā)。

（五）微濾/超濾+反滲透法

采用該項(xiàng)工藝對(duì)脫硫廢水進(jìn)行處理，考慮到反滲透法使用對(duì)入口水的SID指數(shù)要求比較高，需要控制在低于4-5左右，這時(shí)就可以選擇微濾/超濾作為反滲透方法使用的預(yù)處理工藝，不僅可以起到提高進(jìn)水水質(zhì)的作用，還能夠?yàn)楹罄m(xù)脫硫廢水的有效處理奠定良好基礎(chǔ)。實(shí)際操作中，經(jīng)過混凝沉淀處理以后的脫硫廢水可以由澄清池進(jìn)入到微濾/超濾膜當(dāng)中，并實(shí)現(xiàn)懸浮物、金屬化合物的有效截留，相較于蒸發(fā)結(jié)晶技術(shù)，反滲透膜脫鹽率可以達(dá)到90%[9]。運(yùn)用反滲透處理整個(gè)工藝較為簡(jiǎn)單，實(shí)際開展工作自動(dòng)化監(jiān)測(cè)程度也比較高，即便是微濾膜、反滲透膜等出現(xiàn)問題，也能對(duì)其進(jìn)行單獨(dú)更換，操作更為簡(jiǎn)單方便，同時(shí)為防止出現(xiàn)膜污染、膜堵塞情況，還可以將石灰軟化、除碳器等單元融入超濾單元當(dāng)中，不僅可以降低膜污堵發(fā)生概率，還能提高產(chǎn)水回收率。目前，反滲透技術(shù)更多是運(yùn)用到循環(huán)水排污水處理當(dāng)中，而脫硫廢水由于構(gòu)成成分較為復(fù)雜，使用該項(xiàng)技術(shù)整體費(fèi)用較高，隨著制膜技術(shù)的不斷發(fā)展，膜通量、機(jī)械性能、抗污染能力等也會(huì)得到極大改善，反滲透技術(shù)作用于脫硫廢水處理的效率和效果也會(huì)不斷提高。

四、結(jié)語

本文對(duì)脫硫廢水處理對(duì)策展開探討，現(xiàn)階段對(duì)脫硫廢水進(jìn)行有效處理，之所以難度較高是因?yàn)槌煞州^為復(fù)雜、水質(zhì)硬度較高、氯離子濃度大，實(shí)際操作要想取得較好的脫硫廢水處理效果，并實(shí)現(xiàn)脫硫廢水近零或零排放，就要對(duì)脫硫廢水處理工藝進(jìn)行創(chuàng)新完善。雖然采用混凝沉淀法、廢水回用法、聯(lián)合工藝等，可以實(shí)現(xiàn)脫硫廢水有效處理，但是每項(xiàng)技術(shù)適用脫硫廢水處理的情況都不一樣，這也提示脫硫廢水處理要進(jìn)一步開發(fā)組合工藝，以充分發(fā)揮各項(xiàng)處理技術(shù)的優(yōu)勢(shì)作用，促進(jìn)脫硫廢水零排放目標(biāo)的有效達(dá)成。