燃煤电厂脱硫废水软化试验研究

曹腾

摘要：目前，国内多数燃煤电厂在处理脱硫废水时主要采取的方法为加药絮凝沉淀工艺，但这种工艺由于投运效率较低，因此已经不再适用于燃煤电厂实际需要。针对脱硫系统废水难以通过传统处理工艺处理回用，提出一套脱硫废水处理的工艺方案，工艺流程为:脱硫废水预沉→缓冲曝气→一级软化→二级软化→微滤→反渗透→反渗透浓水箱→电解制氯。通过相应工艺试验对所提的工艺方案进行研究，结果表明:该工艺路线能够实现脱硫废水资源化利用的目的，管式膜除硬度效果很好，满足膜系统进水要求，纳滤膜分盐效果良好，反渗透膜性能良好，抗污染能力强，可以实现废水资源化综合利用的目的。

关键词：燃煤电厂；脱硫废水；软化试验

引言

脱硫系统废水作为火力发电厂全厂的末端废水，水质复杂、多变，煤种不同、脱硫工艺条件的变化均会影响脱硫废水水质，因此难以通过传统处理工艺处理回用，需要针对各电厂脱硫废水的水质特点，提出一套脱硫废水处理的工艺方案。通过相应工艺试验对所提的工艺方案进行研究，为后续脱硫废水改造工程提供工程设计及运行的基础。

1脱硫废水概述

石灰石－石膏湿法烟气脱硫工艺进水主要为处理后的工业废水，脱硫废水的杂质主要来自烟气、脱硫剂和制备用水。其中，烟气的杂质来源于煤的燃烧，脱硫剂的杂质来源于石灰石的溶解以及配置溶液的原水中，杂质一部分随烟气进入脱硫系统吸收塔，溶解到循环浆液中，并且在浆液循环系统中不断浓缩，会富集重金属元素和氯离子等有害物质，会加速设备的腐蚀，并影响石膏的品质。为了防止吸收塔浆液中毒，维持脱硫装置吸收系统物料的平衡，必须控制循环系统浆液中氯离子浓度，保证氯离子含量小于20000mg/l，这就需要定时从吸收塔排出高含盐量的废水。脱硫废水中含有的杂质主要包括悬浮物、过饱和的亚硫酸盐、硫酸盐以及重金属。脱硫废水中的各种重金属离子对环境有污染性，水质比较特殊，处理难度较大。因此，必须对脱硫废水进行单独的除悬浮物、除重金属及调节pH值等预处理，然后排至膜浓缩及蒸发结晶系统达到废水回用及零排放。

2脱硫废水深度处理工艺

目前，膜浓缩法、蒸发浓缩法和结晶工艺在燃煤电厂中的应用较为普遍。

2.1膜浓缩法

膜浓缩法包括多种工艺，分别为反渗透、微滤、纳滤等。目前，这项技术在废水处理领域已经取得了良好的应用效果。基于燃煤电厂常规处理后的脱硫废水水质，在处理过程中，可采用的方法以渗透和反渗透工艺为主。第一，反渗透工艺。在压力的作用下，利用半透膜对水中的各种杂质进行截留，从而获得纯净水。在大分子有机物溶液预浓缩中应用这项工艺，亦可取得良好的效果。第二，正渗透工艺。该工艺原理与反渗透较为类似，通过对自然渗透压差的利用，将浓盐水中的水分子挤压出来，同时截留废水中的其他杂质，然后采用其他工艺将杂质分离，最终实现净化的目的。这项处理工艺中的汲取液可重复利用。正渗透工艺无需使用高压泵，系统耗能也相对较低。

2.2蒸发浓缩

这项工艺在工业领域的应用十分普遍。在燃煤电厂脱硫废浓缩处理中应用最多的工艺为多效蒸发、机械蒸汽再压缩和热力蒸汽再压缩等。锅炉生成的蒸汽是传统多效蒸发装置的热源。在加热后，蒸汽不会进入冷凝器，而是作为第二效加热介质被重复利用，在重复此步骤后，就会形成一个多蒸发系统。

2.3结晶工艺

效率最高的结晶系统是强制循环结晶装置，在处理易结垢液体、高黏度液体时较为适用。其处理流程为：利用泵将盐水打入到结晶器，与浓盐水相混合，在泵的推动作用下进入加热器。循环卤水会以切线为起点进入结晶器，从而实现连续结晶的目的。小部分卤水会蒸发，并在内部产生晶体，而大部分卤水会进入加热器，其中，小股带晶体的卤水会被抽送到后续脱水干燥装置，在分离卤水后获得纯净的晶体。

3燃煤电厂脱硫废水软化试验应用要点

3.1预处理沉淀系统

首先检测脱硫废水中的离子浓度，比如：Ca²⁺、Mg²⁺、F^-、Na⁺、Cl^-、SO₄^2-。通过上文分析可知，在电厂脱硫废水中，悬浮物的浓度非常高，可达到10000mg/L。在废水进入膜处理工序之前，应对其进行长时间的沉淀，通过这种方式，使废水中的悬浮物浓度下降。本文所研究新型处理工艺的预沉淀系统由多个大容量锥底水箱组成。

3.2化学加药软化系统

在经过预处理沉淀工序后，对比脱硫废水和预处理后的废水，发现预处理后废水中杂质含量显著下降，但与膜浓缩系统的进水水质要求相比依然存在差距，因此，需要对预处理后的水进行软化处理。通过NaOH的投加和搅拌反应，使其形成Mg(OH)₂和CaCO₃沉淀。其中，在进行NaOH投加过程中，需要将pH值调节到9.5～11.5，反应时间为1h。在投加Na₂CO₃时，反应时间为1h，从而使脱硫废水中的Ca²⁺、Mg²⁺被有效去除。

3.3管式膜系统

管式膜系统作为微孔膜，其机理为错流过滤。进料主要以混合液为主，这种混合液含有大量的悬浮固体，并通过循环泵的使用将其输送到膜管之中，并在内部快速流动。混合液在通过膜层和支撑层后，会到达膜管和膜壳内的空间，然后将产水管作为介质，被输送到后续设备，最后浓缩液会重新流回浓缩槽。在产水不断被送出的情况下，悬浮固体在槽内的浓缩度会不断上升。为确保固含量始终保持在合理范围内，应使浓缩液被不断排出。CaCO₃、CaSO₄和MgOH是浓缩液的主要成分，在浓缩液被输送到脱硫岛后，即可作为脱硫剂使用。总之，这种管式膜的应用，有助于拦截脱硫废水中的悬浮物，能够使纳滤进水要求被满足。

3.4纳滤系统

通过对该系统离子选择性透过功能进行运用，将压力作为推动力，促使一价盐和小分子物质穿过膜和产水流，朝着中心管道处流动。然后将产水管作为介质，被传输到纳滤产水箱之中。在这个过程中，进水中的有机物、病毒和细菌会被膜截留到进水侧，最后由浓水管对这些污染物进行排放。经过TMF系统净化处理后的出水，其含有的成分包括NaCl和Na₂SO₄。通过纳滤工艺的使用，对出水进行分盐处理，有利于控制水中的含量，出水中的NaCl也会因此而提高，同时，还有助于反渗透工段渗透压和运行压力的降低。并且，反渗透浓缩液中NaCl浓度的提升，还可以使电解效率进一步提升。

3.5电解制氯系统

文章所研究的新型处理工艺，在对脱硫废水进行上述处理后，不仅能获得可重复利用的纯净水，同时产生的浓盐水也与海水水质十分相似。为解决传统废水处理工艺耗能较高的问题，可通过电解制氯系统实现对次氯酸钠溶液的获取，以此来降低废水处理成本。

结束语

该软化工艺可降低电厂脱硫废水含镁高、水质波动的不利影响，低成本，适于燃煤电厂现有末端废水零排放工程软化工艺的改造，以及含膜浓缩减量工艺的脱硫废水零排放预处理，也可拓展应用于其他高硬度工业废水的软化处理。

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