在現(xiàn)代的脫硫系統(tǒng)中，燃煤如何有效排放一直是個大問題 。 燃煤中含有重金屬元素,大部分重金屬由煙氣經(jīng)脫硫系統(tǒng)、通過煙囪排放進入大氣,少量重金屬會隨脫硫廢水排出,此外,在吸收塔內(nèi)富集的氯離子也需要及時排出。因此,脫硫裝置要排放一定量的廢水,從而保證FGD系統(tǒng)運行的安全可靠性,根據(jù)DL/T5196的規(guī)定,在有脫硫廢水產(chǎn)生的電廠,應單獨設置脫硫廢水處理系統(tǒng)。

　　一、脫硫廢水水質(zhì)

　　脫硫廢水的密度較低,顯弱酸性,化學耗氧量與通常的廢水不同,產(chǎn)生COD的為具有還原性質(zhì)的無機離子,CODCr值一般在150～300 mg/l范圍內(nèi)。脫硫廢水中的懸浮物含量較高,經(jīng)廢水旋流器分離后,濃度一般在1.5%左右,根據(jù)來水濃度以及旋流器分離效果不同,最高可達32 000 mg/l。脫硫廢水中的可溶性鹽含量在40 000 mg/l左右,主要為Cl-,其次是Ca2+以及SO24-。脫硫廢水中的重金屬一般多為汞、鉻、鎘、鉛、砷等物質(zhì),或多或少都超出排放標準,需要進行固化處理,使其不會對環(huán)境造成污染。

　　二、脫硫廢水水量

　　正常情況下,脫硫廢水流量為15～20 kg/MW·h,通常在不考慮控制水平衡而造成的脫硫廢水排放的情況下,一臺30萬kW機組煙氣脫硫廢水的水量約為5 m3/h。

　　三、脫硫廢水排放要求

　　根據(jù)《DL/T997-2006火電廠石灰石-石膏濕法脫硫廢水水質(zhì)控制指標》中的要求,脫硫廢水處理系統(tǒng)需要去除部分SO24-離子,或者將脫硫廢水泵至廠區(qū)其它廢水處理系統(tǒng),需要將SO24-的濃度值控制在2 000 ppm。而DL/T997-2006以及《GB 8978-1996污水綜合排放標準》,沒有對Cl-的排放濃度進行限制,在脫硫廢水常規(guī)處理工藝中,脫硫廢水出口Cl-采取與入口20 000 ppm相同的濃度進行排放。

　　(1) 在廠區(qū)排放口增加硫酸鹽的監(jiān)測項目,最高允許排放濃度值為2 000 mg/L。

　　(2) 在脫硫廢水處理系統(tǒng)出口要監(jiān)測的項目和最高允許排放濃度值見下圖。

　　四、脫硫廢水常規(guī)處理工藝

　　(一)工藝流程

　　(二)處理方法

　　在中和箱中,加入Ca(OH)2,使廢水的pH值升至8.5～9,以便沉淀大部分重金屬;在沉淀箱中,加入有機硫(TMT),進一步使剩余的重金屬以硫化物的型式沉淀下來;如果來水COD超標,則需要在中和箱中加入氧化劑或者曝氣處理。在絮凝箱中,FeClSO4和聚合電介質(zhì)的投加量根據(jù)廢水流量按比例投加。在澄清池中,懸浮物沉積在澄清池底部,通過污泥泵將一部分污泥輸送到壓濾機,制成泥餅,用卡車運出。澄清池出水自流進入清水箱,經(jīng)過調(diào)整pH達到6.0～9.0范圍,通過出水泵排放。澄清池底部的污泥,經(jīng)污泥排放泵泵至管道混合器,與PAM混合后,進入板框壓濾機脫水。

　　(三)深度處理工藝

　　3.1蒸發(fā)+結晶工藝

　　蒸發(fā)系統(tǒng)分為四個單元:熱輸入單元、熱回收單元、結晶單元、附屬系統(tǒng)單元。熱輸入單元即從主廠區(qū)接入蒸汽,經(jīng)減溫減壓后成為低壓蒸汽儲存至蒸汽儲罐,在需要進行深度處理脫硫廢水時,將蒸汽送至加熱室對廢水進行加熱處理。熱交換后的冷凝液進到冷凝水箱中,冷凝水箱分為兩個支路,其中一路通過減溫水泵給蒸汽管道上的減溫減壓器提供減溫冷卻用水。常規(guī)處理后的脫硫廢水,由四級蒸發(fā)室的加熱濃縮后送至鹽漿箱,由兩臺鹽漿泵送入旋流站,旋流子將大顆粒的鹽結晶旋流后進入離心機。離心機分離出鹽結晶體,然后經(jīng)螺旋輸送機送到干燥床進行加熱干燥。旋流站和離心機分離出的漿液,再返回到加熱系統(tǒng)中進行再次蒸發(fā)濃縮。干燥后的鹽結晶運輸出廠。該處理工藝要單獨建立一套廢水蒸干系統(tǒng),處理過程要耗費一定量的蒸汽和廠用電,由于其屬于末端工藝,不會對電廠其它設備和系統(tǒng)造成影響,但建設和運行成本較高。

　　3.2鹽濃縮工藝

鹽濃縮工藝能夠將來自常規(guī)處理系統(tǒng)的脫硫廢水,通過蒸汽壓縮式降膜蒸發(fā)器,處理生成純凈的蒸餾水,用于回收到FGD系統(tǒng)作為工藝補充水。這個系統(tǒng)的副產(chǎn)物是氯化鈣溶液,它適合應用在防塵、穩(wěn)定土壤、防冰控制以及其他與高速公路建設相關的領域。

脫硫廢水常規(guī)處理的工藝需要使用鹽酸和防垢抑制劑。然后對它預加熱,除去空氣、加熱到接近沸騰然后給料至蒸發(fā)池,那里混合了再循環(huán)的濃縮鹽溶液。漿液被泵輸送到鹽溶液冷凝濃縮器中,在那里漿液被分配到鈦合金管內(nèi)壁的一層薄膜上。當漿液膜沿著管道向下流動時水分會蒸發(fā)掉。產(chǎn)生的蒸汽通過除霧器到達蒸汽壓縮機,將它的飽和溫度提高到再循環(huán)鹽溶液的沸點以上。將壓縮后的蒸汽送至冷凝器中停止了釋放汽化熱(用來加入管道里面的薄膜)并在管道外壁凝結。凝結產(chǎn)物被蒸餾罐收集,并通過與飽和蒸汽的熱傳導冷卻后返回到FGD系統(tǒng)。隨著降膜的蒸發(fā),硫酸鈣開始結晶。硫酸鈣晶體提供晶核以阻止管道結垢?？刂普舭l(fā)渠中懸浮固體以及溶解固體的濃度對于阻止二次鹽的生成以及蒸發(fā)器管道中生成物的結垢是很關鍵的。一側流動的回收鹽溶液被旋流器處理。底流則返回到鹽濃縮池中。溢流可以回收到鹽水濃縮器或者基于其溶解的固體濃度轉移到成品罐中。另一側流動的回收鹽溶液被轉移到成品罐用來控制固體懸浮物的濃度。然后33%的鹽溶液產(chǎn)品經(jīng)過冷卻后由卡車運往市場。
　　3.3排至高溫煙道蒸發(fā)工藝

　　將脫硫廢水經(jīng)廢水泵送至空氣預熱器后的煙道。采用霧化噴嘴噴射,霧化后的脫硫廢水即刻在煙道內(nèi)蒸發(fā),廢水中的雜質(zhì)以固體物質(zhì)的形式和飛灰一起隨煙氣進入除塵設備,經(jīng)過除塵器,顆粒物被捕捉下來隨灰一起外排。工藝流程見圖。

　　該工藝通過蒸發(fā)的方法將脫硫廢水中的水和雜質(zhì)分離,做到了脫硫廢水的零排放。需要新增設備較少,運行成本較低。該方法在發(fā)達國家有較多的應用案例。

　　3.4多級過濾+反滲透工藝

　　反滲透處理工藝包括被處理廢水的預處理、膜分離、膜的清洗等。根據(jù)反滲透膜適用的溫度范圍及pH值范圍,調(diào)整和控制pH值及水溫。經(jīng)過常規(guī)脫硫廢水處理工藝后的清水,再通過精密過濾工藝,去除水中0.3～1μm以上的懸浮固體及膠體。反滲透過程中當超過其溶解度后,就會在水中形成沉淀,并在膜表面形成硬垢。因此,可將進水pH值調(diào)整在5～6,以防止碳酸鈣在水中形成,來控制水的回收率。超濾還可作為反滲透的預處理方法以去除脫硫廢水中由煙氣中帶來的油等物質(zhì)。反滲透工藝在國內(nèi)電力行業(yè)已經(jīng)得到了普遍應用,但在脫硫廢水領域,由于脫硫廢水水質(zhì)較差,反滲透及預處理工藝費用很高,尚未得到推廣。

　　3.5水力排渣系統(tǒng)外排工藝

　　該處理工藝不需要對除灰系統(tǒng)進行技術改造,也無需增加水處理設備,具有投資少、運行操作簡單的優(yōu)點。經(jīng)過常規(guī)處理的脫硫廢水直接進入主廠區(qū)排渣系統(tǒng),脫硫廢水中的重金屬或酸性物質(zhì)與堿性的渣水發(fā)生反應,一方面渣水處理系統(tǒng)的過濾作用可以截留脫硫廢水中的雜質(zhì)以及渣水與脫硫廢水中和反應生成的固體物質(zhì),起到去除脫硫廢水中雜質(zhì)的作用;另一方面,脫硫廢水中的水作為渣水系統(tǒng)的補充水,減少渣水系統(tǒng)的新鮮水量,起到節(jié)能的作用。但是該方法受到排渣方式的限制,并不適用于所有電廠。
　　脫硫廢水的常規(guī)處理方法比較成熟,工藝流程、建設成本以及運行費用都比較適合目前電力脫硫行業(yè)。脫硫廢水的深度處理即零排放工藝則受到各電廠實際情況的限制,合理選擇適宜的脫硫廢水零排放工藝,對于整個電廠的廢水零排放有著至關重要的意義。