水泥行業(yè)脫硫廢水篦冷機(jī)煙道蒸發(fā)技術(shù)
摘要：針對(duì)脫硫廢水較難處理的問題，本文對(duì)比分析現(xiàn)有脫硫廢水處理不同工藝技術(shù)路線，結(jié)合水泥行業(yè)窯頭廢氣余熱豐富的特點(diǎn)，提出了水泥行業(yè)脫硫廢水零排放新的工藝技術(shù)。
隨著污染物排放限值日益嚴(yán)格，水泥行業(yè)硫化物排放控制要求越來(lái)越高，國(guó)內(nèi)不少窯尾煙氣含硫較高的水泥生產(chǎn)線，新配套了濕法脫硫工藝，用以控制硫化物的排放。在濕法脫硫工藝中，脫硫廢水是末端治理的難點(diǎn)及重點(diǎn)。目前，針對(duì)濕法脫硫廢水，國(guó)內(nèi)外均提出了不同種類的處理技術(shù)，這些技術(shù)在各行業(yè)具有不同的特點(diǎn)和自身的優(yōu)勢(shì)。本文結(jié)合水泥行業(yè)的工藝特點(diǎn)，提出適合水泥行業(yè)脫硫廢水的篦冷機(jī)煙道蒸發(fā)技術(shù)。
1 水泥行業(yè)脫硫廢水
對(duì)含硫較高的窯尾煙氣進(jìn)行濕法脫硫處理，會(huì)定期產(chǎn)生一定量脫硫廢水，脫硫廢水水質(zhì)、水量與脫硫系統(tǒng)及煙氣主要成分等有密切關(guān)系。與火電廠脫硫廢水類似，水泥行業(yè)脫硫廢水一般呈酸性（pH值為4~6），懸浮物在9 000~12 700 mg/L，一般含大量硫酸鹽、氯化物、鎂、鈣、鈉等鹽分，以及汞、鉛、鎳、鋅等重金屬和砷、氟等非金屬污染物。水質(zhì)特點(diǎn)如下：（1）成分較多，水質(zhì)變化較大；（2）鹽含量較高，多種重金屬超標(biāo)；（3）懸浮物含量較多；（4）腐蝕性較強(qiáng)；（5）硬度高，易結(jié)垢[1-2]。
脫硫廢水的上述特點(diǎn)使得其具有較強(qiáng)的腐蝕性，同時(shí)其易結(jié)垢的特性還容易造成后續(xù)處理設(shè)備和管道的結(jié)垢或堵塞。若直接回用于脫硫系統(tǒng)，將會(huì)造成漿液中毒，使得脫硫效率下降；若直接排放，其各類污染物濃度遠(yuǎn)沒有達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)重污染環(huán)境。
脫硫廢水處理過程的主要難點(diǎn)在于：（1）采用傳統(tǒng)方法難以實(shí)現(xiàn)懸浮物的高效去除，固液分離時(shí)間長(zhǎng)；（2）設(shè)備和管路易結(jié)垢、腐蝕；（3）化學(xué)處理后污泥具有毒性和高污染性；（4）水質(zhì)水量變動(dòng)對(duì)處理工藝沖擊較大。
2 脫硫廢水處理途徑
為了實(shí)現(xiàn)廢水的達(dá)標(biāo)排放或回用，需要對(duì)脫硫系統(tǒng)產(chǎn)生的廢水進(jìn)行處理，F(xiàn)有的廢水處理技術(shù)多種多樣，如三聯(lián)箱工藝、膜法及蒸發(fā)結(jié)晶工藝、煙道蒸發(fā)工藝等，上述技術(shù)，應(yīng)用最多的是三聯(lián)箱工藝和蒸發(fā)結(jié)晶工藝。
三聯(lián)箱工藝是我國(guó)脫硫廢水處理應(yīng)用最為廣泛的技術(shù)，主要原理是將混凝與化學(xué)沉淀工藝結(jié)合，以實(shí)現(xiàn)去除懸浮物和重金屬的目的。但該工藝具有投藥量大、固液分離速率慢、分離效果差、污泥量大的缺點(diǎn)，且由于脫硫廢水的水質(zhì)波動(dòng)大，導(dǎo)致該工藝經(jīng)常出現(xiàn)出水不達(dá)標(biāo)和系統(tǒng)崩潰的現(xiàn)象，嚴(yán)重影響正常生產(chǎn)[3]。同時(shí)，經(jīng)三聯(lián)箱工藝處理后產(chǎn)生的高鹽廢水仍然無(wú)法達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，需要進(jìn)一步采用處理措施。
蒸發(fā)結(jié)晶工藝分三個(gè)工藝段：第一個(gè)工藝段為預(yù)處理工藝，目的是去除濁度、硬度；第二個(gè)工藝段為濃縮減量工藝，此工藝段通過對(duì)脫硫廢水進(jìn)行濃縮，使廢水量得以降低；第三個(gè)工藝段為蒸發(fā)固化階段，目的是將水中的鹽分與水分離，得到回用水，分離出的鹽分以混合廢鹽或者可回收單鹽的形式處理。蒸發(fā)結(jié)晶工藝各階段均會(huì)產(chǎn)生固廢，且固廢更難以處理，整個(gè)系統(tǒng)投資及運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用較高，設(shè)備結(jié)垢、堵塞風(fēng)險(xiǎn)高。
煙道蒸發(fā)技術(shù)的工藝路線前段與蒸發(fā)結(jié)晶工藝類似，包含預(yù)處理工藝和濃縮減量工藝，后半段通過建設(shè)旁路煙道，引入高溫?zé)煔猓脽煔庥酂，將結(jié)構(gòu)復(fù)雜、費(fèi)用高昂的蒸發(fā)結(jié)晶固化階段用煙道余熱蒸發(fā)取代，此工藝適用于煙氣余熱充足的場(chǎng)合。
3 篦冷機(jī)煙道蒸發(fā)技術(shù)
為了改善現(xiàn)有脫硫廢水處理系統(tǒng)產(chǎn)生的固廢、運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用高、故障點(diǎn)多等問題，經(jīng)過比對(duì)，結(jié)合水泥行業(yè)窯頭煙氣廢熱充足、水泥熟料對(duì)鹽分固化效果好的特點(diǎn)，本文認(rèn)為煙道蒸發(fā)技術(shù)適用于水泥行業(yè)，提出水泥行業(yè)脫硫廢水篦冷機(jī)煙道蒸發(fā)技術(shù)。
本工藝技術(shù)路線中，前面兩個(gè)階段將脫硫廢水濃縮減量，產(chǎn)水回用，最終廢水濃縮液則噴入篦冷機(jī)煙道，水分蒸發(fā)后隨窯頭煙氣帶走，結(jié)晶鹽進(jìn)入水泥熟料，最終隨水泥一起固化，以達(dá)到零排放的效果。本技術(shù)不僅能有效處理廢水預(yù)處理過程中產(chǎn)生的固廢，且能夠縮減投資及運(yùn)行維護(hù)成本，減少故障點(diǎn)，降低設(shè)備結(jié)垢、堵塞風(fēng)險(xiǎn)；還能消除廢水直接噴入篦冷機(jī)煙道，因水量超過熱煙氣承受能力、煙氣溫度下降過快，導(dǎo)致影響其他設(shè)備運(yùn)行或者影響主產(chǎn)品質(zhì)量的不利因素。
該技術(shù)工藝路線分為四個(gè)階段：預(yù)處理+分鹽+膜濃縮+篦冷機(jī)煙道蒸發(fā)，具體流程見圖1。廢水進(jìn)入原水池進(jìn)行水質(zhì)水量調(diào)節(jié)，原水池出水由泵提升后，依次進(jìn)入一級(jí)高密池、二級(jí)高密池、澄清池，同時(shí)加入氫氧化鈉、碳酸鈉、絮凝劑及助凝劑等，通過高效絮凝沉淀去除水中的固體懸浮物，降低部分硬度，調(diào)整酸堿度，去除部分COD等污染物；高密度沉淀池出水進(jìn)入緩沖水箱，由泵提升至介質(zhì)過濾器，介質(zhì)過濾器出水進(jìn)入納濾膜分鹽系統(tǒng)；通過分鹽系統(tǒng)后，出水分為透過液（含一價(jià)鹽）和濃縮液（含鈣、鎂二價(jià)鹽），其中濃縮液回脫硫系統(tǒng)，二價(jià)鹽最終以石膏的形式從脫硫系統(tǒng)中分離出來(lái)，透過液進(jìn)入中間水箱，再通過高壓膜系統(tǒng)進(jìn)行濃縮；高壓膜系統(tǒng)產(chǎn)生的清液含鹽量低，可作為生產(chǎn)用水回用，高壓膜系統(tǒng)產(chǎn)生的濃水進(jìn)入膜蒸餾系統(tǒng)；膜蒸餾系統(tǒng)將濃水再次濃縮約一倍，進(jìn)一步減量的濃縮液經(jīng)雙流體噴槍噴入篦冷機(jī)煙道進(jìn)行蒸發(fā)排放。
此工藝技術(shù)中高壓膜系統(tǒng)和膜蒸餾系統(tǒng)的產(chǎn)水可作為生產(chǎn)用水回用，同時(shí)也可作為介質(zhì)過濾器反清洗用水，以及添加劑溶藥、沖洗和化學(xué)清洗等系統(tǒng)本身全部工藝用水。高密度沉淀池的污泥由泵輸送至脫硫系統(tǒng)石膏脫水機(jī)進(jìn)行脫水，與石膏一起作為水泥添加劑，脫水產(chǎn)生的廢水不外排，回流至原水池或脫硫系統(tǒng)。
4 脫硫廢水篦冷機(jī)煙道蒸發(fā)技術(shù)物料計(jì)算
以5 000 t/d水泥生產(chǎn)線脫硫系統(tǒng)20 m³/h的廢水產(chǎn)量計(jì)算，經(jīng)過預(yù)處理后水量基本維持在20 m3/h；進(jìn)入分鹽系統(tǒng)后，分離液約為4 m³/h，此部分回流至脫硫系統(tǒng)，透過液約為16 m³/h，此部分進(jìn)入高壓膜系統(tǒng)繼續(xù)分離；16 m³/h透過液經(jīng)高壓膜系統(tǒng)分離后，產(chǎn)水量約為10 m³/h，此部分產(chǎn)水可作為生產(chǎn)用水回用；分離濃縮液約為6 m³/h，此部分進(jìn)入膜蒸餾系統(tǒng)繼續(xù)濃縮；6 m³/h分離濃縮液經(jīng)膜蒸餾系統(tǒng)繼續(xù)濃縮后，產(chǎn)水量約為3 m³/h，此部分產(chǎn)水可作為生產(chǎn)用水回用；最終高鹽濃縮液約為3 m³/h，此部分經(jīng)雙流體噴槍噴入篦冷機(jī)煙道進(jìn)行蒸發(fā)干化。
20 m³/h的脫硫廢水量，經(jīng)工藝路線處理后，最終產(chǎn)水約13 m³/h，可作為生產(chǎn)用水回收；產(chǎn)生分離液約為4 m³/h，可作為脫硫系統(tǒng)補(bǔ)水回用；產(chǎn)生濃縮液3 m³/h，最終噴入篦冷機(jī)煙道，整個(gè)工藝路線真正達(dá)到了零排放的標(biāo)準(zhǔn)。
5 總結(jié)
本文通過分析脫硫廢水的不同處理工藝，結(jié)合水泥行業(yè)特有的工藝特點(diǎn)，提出了脫硫廢水篦冷機(jī)煙道蒸發(fā)技術(shù)，主要工藝路線為“預(yù)處理+分鹽+膜濃縮+篦冷機(jī)煙道蒸發(fā)”。此技術(shù)符合水泥行業(yè)窯頭煙氣廢熱豐富、水泥熟料對(duì)鹽分固化效果好的特點(diǎn)，具有較好的實(shí)用性和經(jīng)濟(jì)性，系水泥行業(yè)脫硫廢水零排放治理的可靠技術(shù)路線。
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