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1、脱硫废水处理工艺设计初步构思1 脱硫废水的主要来源煤粉在锅炉内燃烧后会产生烟气,烟气经电除尘器设备除尘后进入引风机再引出到脱硫系统,经增压风机、吸取塔、除雾器后,干净的烟气通过烟囱排入大气。在吸取塔中,随着吸取剂吸取二氧化硫过程的不断进展 ,吸取剂有效成分不断被消耗从而生成的亚硫酸钙经强制氧化生成石膏 ,在吸取剂洗涤烟气时,烟气中的氯化物也会渐渐溶解到吸取液中从而产生氯离子的富集。氯离子浓度的增高会带来两个不利的影响:一是降低了吸取液的 pH 值,以致引起脱硫率的下降和 CaSO4 结垢倾向的增大;此外,氯离子浓度过高会降低副产品(石膏)的品质,从而降低产出石膏的价值。当吸取塔内浆液质量浓度到
2、达 700g/L,吸取剂根本完全反响,脱硫力量相当弱,吸取塔浆液中氯离子的质量浓度到达最大允许质量浓度(20mg/L) 左右,这就要将吸取塔浆液抽出送至石膏脱水车间使用真空皮带脱水机脱水。脱硫系统排放的废水,处理的清洗系统排出的废水、水力旋流器的溢流水和皮带过滤机的滤液都是废水产生的来源。2 脱硫废水水质的根本特点脱硫废水的成分及浓度对处理系统的运行治理有很大影响，是影响处理设备的选择、腐蚀等的关键性因素。脱硫废水一般具有以下几个特点。（1） 水质呈弱酸性：国外 pH 值变化范围为 5.06.5，国内一般为 4.06.0 。酸性的脱硫废水对系统管道、构筑物及相关动力设备有很强的腐蚀性。（2）
3、悬浮物含量高，其质量浓度可达数万 mg/L，而且大局部的颗粒物黏性低。（3） COD、氟化物、重金属超标，其中包括第 1 类污染物，如 As、 Hg、Pb 等。（4） 脱硫废水的一般温度在 45 度左右。（5） 脱硫废水生化需氧量(BOD5)低。对于脱硫废水水质的把握，没有相应的国家标准，只有行业标准DL/T9972022火电厂石灰石-石膏湿法脱硫废水水质把握指标，其对脱硫废水总汞、总铬、总镉、总铅、总镍、悬浮物等指标进展了限制，但是总体标准偏低，如汞的最高排放限值为 0.05mg/L。1DL / T997 2022表 1在厂区排放口增加的监测工程和污染物最高允许排放浓度序号监测工程单位最高允
4、许排放浓度值1硫酸盐mg/L2022表2 脱硫废水处理系统出口的监测工程和污染物最高允许排放浓度序号监测工程单位把握值或最高允许排放浓度值1总汞mg/L0.052总镉mg/L0.13总铬mg/L1.54总砷mg/L0.55总铅mg/L1.06总镍mg/L1.07总锌mg/L2.08悬浮物mg/L709化学需氧量mg/L15010氟化物mg/L3011硫化物mg/L1.012pH69注：化学需氧量的数值要扣除随工艺水带入系统的局部在 2022 年 4 月 16 日，国务院公布了水污染行动打算水十条，说明国家将强化对各类水污染的治理力度。脱硫废水因成分简单、含有重金属引起外界广泛关注。3 影响脱硫
5、废水水质的因素由于各电厂使用的煤及石灰石产地不同，产生的烟气及脱硫浆液的组成有所差异，这导致烟气脱硫后产生的脱硫废水成分格外简单。煤燃烧后产生的烟气中含有硫氧化物、氮氧化物、氯化氢和氟化氢等，经过脱硫吸取塔时发生反响，形成含有 F-、SO42-、SO32-、Cl-、S2-、S2O62-、NO3-、NO2-的脱硫废液。石灰石的主要成分为 CaCO3，含有各种杂质如MgO、Fe2O3、Al2O3、SiO2 等，这些杂质是脱硫废水悬浮物的主要组成。煤和石灰石中还含有少量重金属，在呈弱酸性的脱硫废水中具有较好的溶解性，而电厂的电除尘器对0.5 m 的细颗粒脱除困难， 造成很多重金属在吸取塔洗涤过程中进
6、入 FGD 浆液内富集，同时硒也是煤中极易挥发的有害痕量元素之一，在燃烧过程中几乎全部挥发，在脱硫废水中以+6 价硒酸盐的形式存在，具有很强的毒性。脱硫废水的水质及水量主要受燃煤品质、石灰石品质、脱硫系统的设计及运行、脱硫塔前污染物把握设备以及脱水设备等的影响。其中煤是脱硫废水污染物的主要来源，煤种类的不同将会影响脱硫废水的排放量：高硫煤的燃烧会产生更多的二氧化硫，会增加脱硫剂的用量，增加脱硫废水的排放量；高氯煤的燃烧会增加烟气中氯的含量，进而增加脱硫浆液中的氯含量，为了防止脱硫系统的腐蚀，维持脱硫浆液中氯离子浓度在肯定的水平，会增加脱硫浆液的排解，使脱硫废水的排放量增加。脱硫废水中的一局部污
7、染物来源于石灰石，石灰石中的黏土杂质含惰性微小颗粒、铝及硅等物质。同时，石灰石是脱硫废水中镍和锌的重要来源。4 现有的脱硫废水处理技术现有脱硫废水处理技术主要包括沉降池、化学沉淀、生物处理、零排放技术蒸发池、完全循环、与飞灰混合等、其他技术人造湿地、蒸汽浓缩蒸发等等进一步，可以将脱硫废水的处理技术分为 4 种：传统技术、深度处理技术、零排放技术及其他技术。4.1 传统工艺4.1.1 沉降池沉降池通过重力作用去除废水中颗粒物，基于此原理，必需保证废水在沉降池内有足够的停留时间。沉降池处理本钱低，对浮颗粒物有肯定的去除作用，但是不能除去废水中溶解的金属盐类，不能满足排放标准的要求，一般只用于其他技
8、术的预 处理4.2 化学沉淀脱硫废水的化学沉淀处理主要包括 4 个步骤。（1） 废水中和。 脱硫废水进入第 1 隔槽的同时参加适量的石灰浆液，使其pH 值由 5.5 左右升至 9.0 以上，并且使得大局部金属离子形成难溶的氢氧化物重金属沉淀。在第 2 个隔槽中参加有机硫化试剂 TMT-15 与 Hg2+ 、Pb2+反响形成难溶的硫化物沉积至槽底。（2） 重金属沉淀。 在第 2 个隔槽中参加有机硫化试剂 TMT-15 与 Hg2+、Pb2+反响形成难溶的硫化物沉积至槽底。（3） 絮凝。 在第 3 隔槽中参加肯定量的絮凝剂，使颗粒和胶体物质分散成大颗粒后沉积至槽底。（4） 浓缩/澄清。 在澄清/浓
9、缩池中，絮凝物沉化学沉淀法对大局部金属和悬浮物有很强的去除作用，但是对氯离子等可溶性盐分没有去除效果，对硒等重金属离子的去除率不高，且运行费用高。4.3 深度处理工艺4.3.1 生物处理生物处理是利用微生物处理可生物降解的可溶的有机污染物或是将很多不溶的污染物转化为絮状物。污染物的去除可通过有氧、无氧或缺氧段三种方式去除。一般电厂利用有氧方式去除 BOD5 ，通过厌氧或缺氧的方式去除金属或是养分盐，微生物可以通过呼吸作用将硒酸盐或亚硒酸盐复原为元素态的硒，吸附在微生物细胞外表。生物处理可以有效地去除脱硫废水中的硒降至g/L 级、汞降至 ng/L 级等重金属元素，但是其系统简单，造价高且简洁形成
10、有毒的有机硒和有机汞， 造成二次污染。4.3.2 混合零价铁技术HZVI争辩觉察，利用零价铁可以有效的削减废水中的硒酸盐或是亚硒酸盐的含量， 但是随着反响的进展，铁外表简洁钝化，影响零价铁的反响活性。后有学者将Fe2+引入零价铁处理系统，觉察零价铁的反响活性有了明显提高。试验争辩说明， 混合零价铁技术对汞的去除效率到达 99.99%出水浓度 0.005g/L，硒的去 除效率达 99.8%出水浓度 7g/L。此外，与生物处理等技术相比，其运行 费用较低。 但在目前，此技术还在工业化试验阶段，并未实际投入使用。4.4 零排放技术4.4.1 脱硫废水和飞灰混合假设电厂的飞灰用于填埋处理，可将排放的脱
11、硫废水用于飞灰的增湿，这有利于运输过程中削减粉尘的飞扬和容积。但假设飞灰用于商用如制砖、作为水泥添加剂，则往往很难承受过高的 Cl 含量。此外，此技术会使脱硫废水中的重金属转移到飞灰中，可能会影响飞灰的综合利用。4.4.2 蒸发池蒸发池是通过自然蒸发削减废水体积的一种方法，在美国有 10 余个电厂应用此技术进展脱硫废水的处理。蒸发池的处理效率取决于废水水量而非污染物浓度，因此适用于处理高浓度、总量少的含盐废水。此外，蒸发池处理废水本钱低，适用于土地价格低的半干旱或干旱地区使用。但是此技术需要作防渗处理， 且当废水处理量大时，所需土地面积增加，处理本钱增加。为了加快蒸发速率，削减蒸发池的面积，降
12、低处理费用，蒸发的选址应考虑气象因素影响相对湿度、温度、风速等，可以尝试 4 种加速蒸发的方法，即关心风加速蒸发WAIV、湿浮动鳍、耐盐植物以及喷雾蒸发。关心风加速蒸发是利用泵将废水抽到纤维织物上，增加蒸发面积，其蒸发速率可增加 13 倍，但纤维空隙简洁被污染物堵塞，造成蒸发速率下降。湿浮动鳍是利用铝材做成鳍片漂移在水面上，上面掩盖一层吸水的棉布，具有两个效果：增加交换面积与打破边界层，试验证明，其蒸发速率可提高 24%。耐盐植物是利用植物的蒸腾作用加速废水蒸发，其蒸发速率可达数倍，但是植物的毒性以及经济性需要进一步争辩。喷雾蒸发是利用高速旋转的扇叶或是高压喷嘴将废水雾化成细小液滴，通过液滴与
13、空气的猛烈对流进展蒸发，在 20 世纪 90 年月，此技术已经应用于矿井高含盐水22及电厂高含盐水的处理23，但该技术存在液滴的风吹损失，造成周边环境的盐污染。尽管蒸发池技术存在肯定的问题，但是由于其系统简洁、费用低，随着环保标准日益严格，其争辩将受到广泛关注。4.4.3 烟道蒸发如图 8 所示，脱硫废水烟道蒸发技术是利用气液两相流喷嘴将脱硫废水雾化并喷入空预器与除尘器之间的烟道中，利用烟气余热将废水完全蒸发，使废水中的污染物转化为结晶物或盐类，随飞灰一起被除尘器捕集日本三菱重工的技术报告25显示，此技术的特点为：无液体排放；不会造成二次污染；建设与运行费用低；所占空间小；低动力消耗；不需额外
14、的能量输入；不产生多余的固体技术可行性分析已有文献说明，国内学者大多认同此技术，基于以下几点缘由：由于脱硫废水引起的烟气含尘量变化很小，对除尘器入口含尘量的影响很小， 脱硫废水的喷入使得烟气减温增湿，有利于除尘效率的提高；脱硫废水喷入烟道可以增加吸取塔入口烟气的含湿量，有效地削减由于脱硫前后烟气含湿量变化而引起水的损失，削减了烟气脱硫工艺过程水的用量；对腐蚀的影响，把握烟气温度在酸露点以上，不会造成除尘器等的腐蚀。但不行否认，此技术可能存在以下缺点：脱硫废水中的大颗粒物质可能会造成喷嘴的堵塞与磨损，造成喷嘴雾化效果下降；脱硫废水不能完全蒸发造成可能烟道的腐蚀穿孔但曾有文献报道此技术在美国、日本
15、等有所应用，但据 2022 年美国 EPA 的一份报告显示，此技术目前在美国没有大规模应用案例。美国 EPA 对此技术的可行性存在质疑：一是脱硫废水蒸发后，高腐蚀的含氯物质不能完全被除尘器捕集造成其在脱硫塔或是其他设备上积存，引起严峻腐蚀，增加运行维护费用；二是脱硫废水中重金属等物质在飞灰中的富集影响飞灰的再利用以及用户的安全4.5 其他技术4.5.1 人工湿地人工湿地利用包括湿地植物、土壤及微生物活动在内的自然过程降低废水中的金属、养分素以及总悬浮颗粒物的浓度。人工湿地由假设干包含植物和细菌的单元组成，电厂可依据去除污染物的种类选择适宜的单元。人工湿地可以有效降低金属、养分性物质以及总悬浮颗粒物浓度，但是必需在低氯状况下进展。4.5.2 蒸汽浓缩蒸发技术蒸汽浓缩蒸发技术是利用蒸发对废水进展蒸发浓缩产生蒸馏水和浓缩水，浓缩通过结晶器或是喷雾枯燥进一步的蒸发，产生蒸馏水和固体废弃物，固体废弃物进展回收或是填埋处理。为了防止蒸发器结垢，需要对废水进展预
