濕法煙氣脫硫廢水處理技術的研究進程范文

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摘要：濕法煙氣脫硫廢水的產生對生態環境和水生生物、人類身體健康具有嚴重危害，所以脫硫廢水的處理至關重要。脫硫廢水的處理方法包括灰場堆放、水力除灰和化學沉淀的傳統處理技術以及流化床法、沉淀-膜分離技術、蒸發處理法、微生物處理的新型處理技術。

關鍵詞：濕法煙氣脫硫；脫硫廢水；處理技術

0引言

為減輕大氣污染和生態惡化，我國針對火電廠等大型燃煤企業的大型發電機組，提出安裝煙氣脫硫裝置。在不同煙氣脫硫工藝中，石灰石-石膏濕法煙氣脫硫因其脫硫效率高、吸收劑利用率高、運行可靠性高和技術比較成熟等優點而被廣泛使用[1]。隨之而來的問題是脫硫廢水的產生。

1脫硫廢水的產生與危害

脫硫廢水主要來源有兩個：(1)石膏漿廢水、煙氣和石灰石泥漿在吸收塔反應后形成含水率很高的石膏漿，其經過干燥脫水才能回收利用，此過程產生大量脫硫廢水；(2)泥漿貯槽a的石灰石漿液和吸收塔中的石膏漿液濃度很高，易導致結垢、堵塞[2]，所以在設備運行過程中要進行清洗工作，此過程也產生一定量的脫硫廢水。脫硫廢水一般呈弱酸性，pH值4～6，溶解一定量的重金屬，且其本身含有較多種類重金屬，直接排放會危害水生生物和人類健康；脫硫廢水中石灰石和石膏顆粒、鐵和鋁的氫氧化物等懸浮物含量高[3]，嚴重影響水的濁度，并且在管道中容易結垢進而對設備運行產生不利影響；其含有大量的陰離子，如SO42-、F-、Cl-等，SO42-與某些陽離子反應生成大量沉淀懸浮物，會造成結垢、堵塞的不良現象；F-與石灰漿液中的Al會形成膠狀絮凝物，覆蓋于石灰石顆粒表面，影響脫硫效果[4]；高濃度的Cl-會引起管道的腐蝕，縮短其運行壽命，還影響脫硫效率。

2脫硫廢水處理技術

脫硫廢水的傳統處理技術有灰場堆放、水力除灰和化學沉淀法，傳統工藝處理脫硫廢水存在缺陷，國內外學者、科研人員提出了新的技術有流化床法、沉淀-膜分離技術、蒸發處理法、微生物處理技術等。

2.1脫硫廢水的傳統處理技術

灰場堆放是將脫硫廢水與經濃縮產生的石膏混合后排放到灰場進行堆放[5]，國內使用較少。水力除灰是脫硫廢水先經二級旋流達到一定含固率后再進入水力除灰系統[6]，脫硫廢水中的酸性物質或重金屬與灰中堿性物質發生反應，從而生成固體而被去除[7]。陳彪等在嘉興電廠進行脫硫廢水水力除灰的試驗發現：出水中，國家規定的第一類污染物全部達標，第二類除SS也均達標。但是SO42-和Cl-含量逐漸上升，SO42-與Ca2+形成沉淀，易造成設備堵塞，而Cl-的存在對管道具有嚴重的腐蝕效應。化學沉淀法是目前應用最廣泛的方法，脫硫廢水通過調節池后，進入三聯箱，即中和池、沉降池和絮凝池[8]，中和池中投加石灰乳，調節pH值為9.2左右，此時大部分金屬離子如Fe3+、Zn2+、Cu2+等以氫氧化物沉淀的形式析出；沉降池中投加有機硫化物使Hg2+、Pb2+等重金屬離子形成螯合物析出；絮凝池中投加絮凝劑使其它氫氧化物和和化合物沉淀出來。最后在澄清池前投加助凝劑，使更多的懸浮物聚集而沉降。該方法處理脫硫廢水效果較好，運行比較可靠，但是污泥產量大，對氯離子和硫酸根的去除效果有限，SS也不能穩定達標，所以對其進行優化改造。改造方法之一是在調節池前設置初沉池，如此可以使本身具有一定濃縮性的較大顆粒的懸浮物提前沉降，減少后續工作量。

2.2脫硫廢水處理的新技術

流化床法[9]處理脫硫廢水主要是由流化床代替沉淀池，工藝流程為調節池、流化床和循環池，在流化床反應池中投加亞鐵鹽溶液、二價錳離子和高錳酸鉀或雙氧水等氧化劑，用于去除重金屬離子。流化床法處理脫硫廢水與傳統化學沉淀法相比，具有藥劑投加量少、污泥產量低、二次污染小等優點[10]。外國研究者采用流化床法處理廢水Cu2+的去除率達到96%，并且影響了廢水的pH值，而在最適pH值下，流化床法對鎘、鎳、鋅等重金屬的去除率均能夠達90%以上，但是對Hg的去除效果不理想。沉淀-膜分離技術是在沉淀作用的基礎上應用微濾或納濾等方式對脫硫廢水中的離子進行分離去除。有研究者采用沉淀-微濾工藝處理脫硫廢水，處理后濁度低于0.1NTU，對Ni、Cr、Pb等去除率均達80%以上，但是運行一段時間后，出現膜污染問題。龐勝林[11]等在華能玉環電場采用納濾膜對脫硫廢水進行處理中試試驗發現：納濾膜對脫硫廢水中的SO42-、Ca2+、Mg2+有較好的截留作用，并與一價離子有效分離。蒸發處理法是目前脫硫廢水“零排放”的主要技術[12]，包括除灰渣蒸發、煙道蒸發和蒸發結晶。除灰渣蒸發技術是利用爐渣的余熱蒸發脫硫廢水將高濃度含鹽脫硫廢水蒸干后轉變為固體廢物，但蒸發的水量較少，其余的脫硫廢水可以排到灰場經過晾曬、蒸發并填埋，采用綠化植物對填埋后的鹽堿地進行固化。這種技術既要考慮設備的腐蝕問題，也要考慮灰場的防滲和雨水排放問題。煙道蒸發[13]技術是脫硫廢水經過沉淀、澄清后通過霧化器排至除塵器前煙道，在煙道中蒸發使脫硫廢水中鹽類與其它雜質被除塵器捕集形成干灰排入灰場。該技術處理水量有限制并且要求煙道中煙氣溫度高，霧化效果和運行穩定性不能保證。蒸發結晶[14]技術是將脫硫廢水先通過濃縮產生產品水和濃縮水，產品水可以回用，濃縮水經結晶、干燥形成固體被處理。

蒸發結晶又分為多效蒸發、機械壓縮(MVR)、蒸汽動力壓縮(TVR)和正滲透(MBC)。多效蒸發中前一個蒸發器的二次蒸汽進入下一個蒸發器的加熱室進行冷凝，在此冷凝的蒸汽即這個蒸發器的加熱蒸汽，該技術產生的蒸汽量遠小于蒸發同等水分的單效蒸發，大大提高了蒸汽的利用率。機械壓縮是利用壓縮機將蒸發出來的二次蒸汽絕熱壓縮，使其溫度和壓力增加，再送回蒸發器中冷凝排出，該技術僅需在蒸發起始階段需要生蒸汽，后面的運行中用電能代替產生的機械能代替加熱蒸汽。蒸汽動力壓縮與機械壓縮類似，以蒸汽噴射泵發出的高壓蒸汽為動力，將部分二次蒸汽壓縮至加熱器作為加熱蒸汽用，另一部分蒸汽被送至冷凝器冷凝。蒸汽動力壓縮機構造簡單，不消耗電能，但在能量的利用性上不如機械壓縮。正滲透是利用半透膜兩側的滲透壓差產生驅動力[15]，使廢水側的液態水通過半透膜進入到汲取液(汲取液是氨氣與二氧化碳氣體以一定比例溶于水中形成)側，汲取液被回收利用，進而實現脫硫廢水的濃縮。目前廣泛將蒸發結晶技術與其他技術聯用處理脫硫廢水。吳志勇等采用軟化預處理+機械壓縮循環蒸發+多效蒸發結晶+離心干燥工藝實現廢水的“零排放”。微生物處理技術主要是指硫酸鹽還原菌(SRB)厭氧生物處理技術[16]。SRB是形態與營養均多樣化并利用硫酸鹽作為有機物異化作用的最終電子受體的嚴格厭氧菌。在厭氧環境下，SRB將SO42-還原為H2S，再被某些微生物氧化為硫單質；而溶解態的S2-可以與廢水中的重金屬離子反應生成硫化物沉淀。應用該技術可以同時去除SO42-、重金屬并回收硫單質。國外研究者利用添加了SRB細胞的柱狀反應器處理脫硫廢水，使亞硫酸鹽還原率達到最大。

3結論

濕法煙氣脫硫廢水成分復雜，具有高含量懸浮物、重金屬、陰離子等，對處理技術的要求相對較高，采用流化床法、沉淀-膜分離技術、蒸發處理法或者其與傳統處理法聯用，效果較好。微生物處理技術理論可行，需要進一步研究發展，具有廣闊前景。

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作者：南國英；崔笑穎；代學民；盧穎；任淑萍 單位：河北建筑工程學院