石灰石-石膏湿法烟气脱硫废水的零排放

石灰石-石膏湿法烟气脱硫废水的零排放处理方案1脱硫废水的产生石灰石-石膏湿法烟气脱硫技术是目前火电厂烟气脱硫工程中使用最广泛的一种方法。锅炉烟气在进行湿法脱硫（石灰石—石膏法）过程中，为了防止浆液中可溶解的Cl-离子和细小的灰尘颗粒浓度富集过高，需要定时从吸收塔排出一定量的浆液即脱硫废水，以维持脱硫装置中物料的平衡。脱硫废水含有的杂质主要为固体悬浮物、过饱和亚硫酸盐、硫酸盐、氯化物以及微量重金属，其中很多物质为国家环保标准中要求严格控制的第一类污染物，所以，脱硫废水必须经过处理才能进行回用或排放。2传统脱硫废水处理工艺常用的脱硫废水处理工艺为中和、反应、絮凝及沉淀处理，除去脱硫废水中含有的重金属及其他悬浮杂质。沉淀的污泥经脱水后，剩余的泥饼运至渣场，进行综合处理。随着近年来环境保护要求的提高，不少电厂被要求禁止废水的外排，导致脱硫废水只能在电厂内回用。现在的常规做法或是将脱硫废水用于灰渣系统的加湿或是将脱硫废水送至煤场喷洒随煤再次进入燃烧系统。而现在大部分火电厂采用干式除灰渣，加上煤场喷洒用水量的限制，导致脱硫废水的产出很难达到平衡。3脱硫废水的零排放要求综上所述，脱硫废水的回用受到诸多限制。并且某些电厂环评批复意见明确要求脱硫废水零排放，采用蒸干处理。而随着国家环保要求的日益提高，越来越多的电厂废水排放，特别是脱硫废水的排放受到限制，对脱硫废水零排放的要求变得越来越强烈。4脱硫废水零排放技术方案4.1蒸发结晶处理方案处理原则是将经过脱硫岛内废水处理装置处理后的废水进行蒸发浓缩结晶处理，其流程图如下：废水泵脱硫废水收集箱蒸发结晶器离心分离机热交换器除气器循环水泵蒸发浓缩器蒸汽废水浓缩废水疏水箱回用点疏水泵原始蒸汽结晶颗粒热交换器蒸汽废水脱硫废水冷却水来冷却水回MVR蒸发系统采用带机械蒸汽再压缩（MVR）的降膜蒸馏浓缩器。MVR——机械蒸汽再压缩机采用高性能径向离心风机，通过大幅度增加转轮的线速度，可使单个蒸汽压缩机的温升达到8~10℃。同传统的蒸发器相比，采用蒸汽压缩—蒸发的闭合工艺，无蒸汽被冷凝，这意味着没有内能损失。机械蒸汽再压缩可将蒸汽压缩到较高压力，因而内能得以提高，从而实现这股能量的持续循环，从而降低了一次能源的消耗。结晶系统采用蒸汽驱动强制循环结晶器。该方法在广东河源电厂得到了应用。该方案投资和运行费用均较高，热交换部分宜结垢，运行维护麻烦。200万~300万元/t废水。4.2蒸发塘蒸发处理方案蒸发塘蒸发处理方案是将脱硫废水排至蒸发塘，依靠自然蒸发实现电厂废水的零排放。蒸发塘面积需通过排水量与蒸发量的平衡计算来确定，受自然环境（包括年降雨量、蒸发量）的影响，一般占地很大，当排放量大于蒸发量时，蒸发塘的库存年限要满足相关规定。我院设计的内蒙古某电厂采用蒸发塘蒸发方案处理电厂排放废水，蒸发塘占地面积约45公顷，库存达10年，并留有扩建场地；该蒸发塘位于贮灰场附近，是电厂灰渣场的一部分。本方案通常受到自然环境（包括降雨量、年蒸发量）及地理环境（占地等）的限制。4.3喷雾蒸发处理方案该方案是将脱硫废水通过喷嘴雾化喷入电除尘器和空气预热器之间的烟道，喷入烟道的雾化脱硫废水吸收烟气余热在烟道中迅速蒸发,脱硫废水中的固体物(重金属、杂质以及各种金属盐等)和灰一起悬浮在烟气中并随烟气进入电除尘器,在电除尘器中被电极捕捉,随灰一起外排,因为脱硫废水中的固体量含量很低，对灰的物性及综合利用不会产生影响。如下图所示。该脱硫废水处理系统仅用雾化喷嘴、管道及一定量的压缩空气即可完成脱硫废水的处理,实现了脱硫废水真正零排放。不仅减少了脱硫废水处理系统的初投资,而且节约了原有脱硫废水处理系统的运行费用(包括人工费、药品费、检修维护费用等)，同时也减少了FGD系统运行的水耗及电耗。喷雾蒸发处理方案从理论及实践上均可行，而且其初投资、运行费用、运行管理等方面均优于常规的脱硫废水处理方案。该方案能真正实现脱硫废水的零排放，更适用于火电厂脱硫装置废水的处理和利用，符合节能环保的现实要求。喷雾蒸发处理方案面临的主要问题：一是单位时间内排放的脱硫废水能否在相应时间内蒸发完毕；二是脱硫废水雾化液滴群能否在烟气中迅速蒸发完毕。目前该方案仅在国外有实用业绩，在国内还刚刚处在实验研究阶段。5脱硫废水减量排放技术方案考虑到煤灰系统回用水量的限制,为了降低投资,也可以考虑采取脱硫废水减量排放的办法,仅对脱硫废水进行浓缩,将大部分脱硫废水进行回收,少部分浓水用于干灰加湿等。5.1蒸发浓缩方案该方案仅设置蒸发浓缩器，不设置蒸发结晶器，因此不能完全将脱硫废水蒸干，仍然有约50%被再次浓缩的废水量。5.2反渗透处理方案可采用高效反渗透（HERO）方案，其原理是通过软化工艺去除来水中的硬度，然后再通过脱气去除水中的二氧化碳，加碱将反渗透进水的pH调到8.5以上。HERO与常规的反渗透相比，由于在高pH环境下运行，增大了SiO2的溶解度，使得回收率能够大大提高，减少浓水的排水量。由于进水中结垢性风险已经降低，因此膜的清洗周期将更长，运行更稳定。并且反渗透膜的应用已经普及，膜的价格也比较便宜，这相对于采用蒸发工艺浓缩高含盐量的废水而言，设备投资将显著降低。2010年6月在神华亿利煤矸石电厂投产应用了一套废水零排放装置，实践表明：（1）反渗透装置回收率达到95％，脱盐率在95％左右。（2）该项目采用了美国海德能公司的宽流道抗污染型PROC-10S反渗透膜元件，反渗透进水pH值维持在8～9之间，反渗透装置的段间压差、产水水量、水质等均维持基本稳定，反渗透装置运行稳定。（3）在石灰软化和离子交换的前处理工艺中，硬度得到了去除，且除碳器去除了水中残留的游离CO2，原水中结垢性成分已经得到了去除，保证了反渗透装置运行稳定。（4）反渗透装置入口投加了少量控制硅污染的阻垢剂，该阻垢剂同时还具有控制钙镁垢的作用。（5）由于石灰澄清池软化工艺还具有消毒、沉淀有机物的功能，运行过程中没有出现有机物和微生物。反渗透装置的段间压差也基本维持稳定，没有出现悬浮物污堵。5.3正渗透处理方案区别于反渗透在浓水侧施加一个大于渗透压的压力使浓溶液侧的水分子透过半渗透膜向稀溶液侧流动；正渗透（ForwardOsmosis）是指将浓溶液侧的水分子透过正渗透膜进入提取液中，通过使用不同浓度的提取液，可以处理含盐量在0-20万mg/L的原水。提取液一般为碳酸铵等易热分解的物质，通过回收系统进行水和提取液分离以获得淡化水，而提取液通过分解—溶解的重复过程可以反复使用。根据原水含盐量的不同，回收率在50%以上。该方案在国外已经完成中试并获得应用。正渗透技术对原水水质的要求很低，只需要防止颗粒污堵进水流道和膜表面，无机结垢问题。正渗透技术的驱动力为渗透压差，系统运行过程中只需要维持膜两侧的错流循环，所需压力很低。因为不需要外压驱动，水中的污染物不易在膜表面堆积，水通量可以长期稳定，清洗周期很长。依据设备的进口范围不同，设备投资费用在150万~300万/吨水。6结束语在我国目前实际情况下，“零排放”的实现在经济和技术上都存在一定的困难和问题。设计过程中应立足于各工艺系统用水、排水的合理控制，排水分类、储存、处理后的再利用，电厂运行管理水平的提高，达到全厂用水的平衡，争取做到正常运行工况下的“零排放”。而在特殊条件下可结合目前可能实现的技术手段，选择适当的零排放或减量排放方案，达到经济利益与环境保护要求的平衡。谢谢大家！