燃煤電廠脫硫廢水處理工藝路線探討
摘要：隨著社會的發展，我國的燃煤電廠發展迅速。本文研究了脫硫廢水經過藥劑軟化預處理+管式超濾+碟管式反滲透(DTRO)濃縮+蒸發結晶工藝的技術可行性，摸索了各工藝段的關鍵運行參數。試驗結果表明:預處理投加石灰階段，pH控制在10.5～11時，水中鎂離子去除效果較好，且可以去除水中大部分重金屬及F-。管式超濾和DTRO抗污堵性較好，能夠將廢水進行減量化處理，回收率控制在65%～70%。系統穩定運行，濃水可以進入蒸發結晶系統，使蒸發水量減少50%～60%，投資和運行成本都有所降低。
關鍵詞：脫硫廢水;管式超濾;碟管式反滲透;膜濃縮;蒸發結晶;零排放
1脫硫廢水處理工藝
1.1三聯箱工藝
三聯箱技術作為國內的脫硫廢水處理應用最多的一種工藝技術，包含“絮凝—沉淀—中和”，具體工藝流程如圖1所示。脫硫廢水經加堿(氫氧化鈉或氫氧化鈣)中和后，再加入有機硫、硫酸氯化鐵等絮凝劑以及助凝劑等藥品將脫硫廢水中的懸浮物及重金屬沉淀去除。沉淀的污泥經脫水處理后運至渣場進行綜合處理，處理出水則經pH調節后進行排放。三聯箱技術是國內普遍采用的脫硫廢水處理工藝，廢水含固量大成為制約該工藝發展的重要因素，不僅導致設備故障率高，運行穩定性差，而且需要添加大量藥劑，增加運行成本。
1.2蒸發結晶工藝
1.2.1MED技術
MED技術可以通過多次的重復利用蒸汽熱能進行熱能的消耗，從而降低運行的成本。MED技術的工藝流程如圖2所示，將一系列的管段與膜蒸發器串聯起來，分為幾個效組，以新鮮蒸汽進入的一效作為第一效，第一效產生的二次蒸汽作為加熱蒸汽進入第二效，依次類推。為了保證每一效的傳熱動力，必須逐級降低各效的操作壓力，使得各效的蒸汽沸點和二次蒸汽壓強依次降低，實現效與效之間熱能的多次利用。高鹽廢水則在各效加熱蒸汽的作用下逐漸蒸發，進入結晶器產生晶體鹽，然后通過分離器實現固液分離，淡水回收利用，固體鹽外售。雖然MED技術將前一效的二次蒸汽用作后一效的加熱蒸汽，重復利用熱能，但第一效需要補充大量的新鮮蒸汽(蒸發處理1t水約需要0.5～1.5t蒸汽)，并且最后一效產生的二次蒸汽也需要進行冷凝，增加了整個系統的復雜性。此外，由于加熱蒸汽的溫度逐效降低，多效蒸發器一般只做到四效，四效之后蒸發效果較差。
1.2.2MVR技術
MVR系統主要由蒸發器和結晶器組成，廢水首先經過蒸發器系統進行濃縮，然后將循環結晶器進一步的強制濃縮結晶。通過固液分離將鹽和水分開后分別進行回收利用。MVR技術的原理和工藝流程如圖2所示。高鹽廢水進入蒸發器中的進料罐，調節pH值至弱酸性后被送至逆流板式蒸餾水換熱器進行加熱，溫度升至接近沸點時，進入除氧器。在除氧器內，噴灑在填料上的廢水逐級向下流動，與逆流而上的蒸汽相接觸，脫除不凝氣體，然后從底部排出，進入蒸發器底槽，與循環的濃鹽水混合。混合后的濃鹽水被送至蒸發器的頂部管箱并進入垂直管道，沿管道內壁均勻地呈薄膜狀下降。在這個過程中，一部分水吸收管外蒸汽釋放的熱能蒸發，產生的蒸汽與未蒸發的濃鹽水一起下降至蒸發器底槽。蒸餾水流經換熱器時，對新進的高含鹽廢水加熱。為控制蒸發器內濃鹽水的總溶解固體含量，濃縮器底槽內的部分濃鹽水被排放至結晶系統中進行結晶處理。
結晶器的閃蒸罐通過循環管連接1臺管殼式換熱器，罐內濃鹽水由循環泵送至換熱器進行加熱，然后返回閃蒸罐，發生閃蒸。在加熱和閃蒸過程中，水蒸發出來，濃鹽水變成過飽和狀態，鹽分析出，逐漸在閃蒸罐內形成混鹽晶體。部分濃鹽水從循環管道上排至離心機進行液固分離，離心母液返回結晶器，固體廢物進行填埋處置。對于利用蒸汽作為熱能的多效蒸發技術，蒸發1kg水需要熱能2.32MJ，而采用機械壓縮蒸發技術時，蒸發1kg水僅需0.12MJ或更少的熱能，即單一的機械壓縮蒸發器的效率，理論上相當于20效的多效蒸發系統。當增加多效蒸發器的效數時，雖然可以提高效率，但增加了設備的投資和操作的復雜性。MVR工藝只在首次啟動時需要外源蒸汽，正常運轉后，僅需提供驅動蒸發器內廢水、蒸汽、冷凝水循環和流動的水泵、蒸汽壓縮機和控制系統所需要的電能，而廢水蒸發所需的熱能主要由蒸汽冷凝時釋放的熱能來提供。該技術雖然能夠實現脫硫廢水的零排放，但也存在不足之處，如系統較復雜、投資運行成本高、占地面積大等。
2方案對比
脫硫廢水是由2種處理工藝進行比較，結果如表1所示。由表1發現，三聯箱工藝雖然目前能夠實現達標排放，但滿足不了零排放的要求;MVR蒸發結晶工藝能夠實現廢水零排放，但投資太高且占地面積較大;煙道霧化蒸發工藝則通過根據已有案例的運行經驗，脫硫廢水霧化噴入煙道蒸發過程中，未出現煙道腐蝕、鹽分結垢堵塞噴射系統等問題，廢水蒸發系統投運后未見對后續電除塵造成影響，對煤灰品質及輸灰系統運行也未見影響。雖然在系統運行中曾間斷性出現噴射系統壓力不穩定、煙道底部積灰等問題，但通過完善噴射系統等相關設備選型和加裝蒸汽吹灰器的方法可以解決。
結語
綜上所述，根據目前已實施案例的運行情況來看，仍有許多地方需要進行改善。
a.做好脫硫廢水預處理，盡量去除固體懸浮物，避免霧化噴射系統堵塞。
b.加裝吹灰器，避免廢水霧化系統運行異常時，飛灰在煙道支架上集結。
c.監測煙氣溫度，保證廢水霧化蒸發煙氣溫度不低于110℃。
d.控制廢水的霧化粒徑，保證霧化效果，避免霧化后的廢水液滴蒸發不完全。
e.霧化噴射系統下游部分煙道做防腐處理，避免系統故障時因廢水不能徹底蒸發而造成煙道壁腐蝕。
參考文獻：
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