濕法煙氣脫硫廢水處理技術(shù)的研究進(jìn)程范文

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摘要：濕法煙氣脫硫廢水的產(chǎn)生對(duì)生態(tài)環(huán)境和水生生物、人類身體健康具有嚴(yán)重危害，所以脫硫廢水的處理至關(guān)重要。脫硫廢水的處理方法包括灰場(chǎng)堆放、水力除灰和化學(xué)沉淀的傳統(tǒng)處理技術(shù)以及流化床法、沉淀-膜分離技術(shù)、蒸發(fā)處理法、微生物處理的新型處理技術(shù)。

關(guān)鍵詞：濕法煙氣脫硫；脫硫廢水；處理技術(shù)

0引言

為減輕大氣污染和生態(tài)惡化，我國(guó)針對(duì)火電廠等大型燃煤企業(yè)的大型發(fā)電機(jī)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(yùn)行可靠性高和技術(shù)比較成熟等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛使用[1]。隨之而來(lái)的問(wèn)題是脫硫廢水的產(chǎn)生。

1脫硫廢水的產(chǎn)生與危害

脫硫廢水主要來(lái)源有兩個(gè)：(1)石膏漿廢水、煙氣和石灰石泥漿在吸收塔反應(yīng)后形成含水率很高的石膏漿，其經(jīng)過(guò)干燥脫水才能回收利用，此過(guò)程產(chǎn)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(dǎo)致結(jié)垢、堵塞[2]，所以在設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中要進(jìn)行清洗工作，此過(guò)程也產(chǎn)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(huì)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(yán)重影響水的濁度，并且在管道中容易結(jié)垢進(jìn)而對(duì)設(shè)備運(yùn)行產(chǎn)生不利影響；其含有大量的陰離子，如SO42-、F-、Cl-等，SO42-與某些陽(yáng)離子反應(yīng)生成大量沉淀懸浮物，會(huì)造成結(jié)垢、堵塞的不良現(xiàn)象；F-與石灰漿液中的Al會(huì)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(huì)引起管道的腐蝕，縮短其運(yùn)行壽命，還影響脫硫效率。

2脫硫廢水處理技術(shù)

脫硫廢水的傳統(tǒng)處理技術(shù)有灰場(chǎng)堆放、水力除灰和化學(xué)沉淀法，傳統(tǒng)工藝處理脫硫廢水存在缺陷，國(guó)內(nèi)外學(xué)者、科研人員提出了新的技術(shù)有流化床法、沉淀-膜分離技術(shù)、蒸發(fā)處理法、微生物處理技術(shù)等。

2.1脫硫廢水的傳統(tǒng)處理技術(shù)

灰場(chǎng)堆放是將脫硫廢水與經(jīng)濃縮產(chǎn)生的石膏混合后排放到灰場(chǎng)進(jìn)行堆放[5]，國(guó)內(nèi)使用較少。水力除灰是脫硫廢水先經(jīng)二級(jí)旋流達(dá)到一定含固率后再進(jìn)入水力除灰系統(tǒng)[6]，脫硫廢水中的酸性物質(zhì)或重金屬與灰中堿性物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，從而生成固體而被去除[7]。陳彪等在嘉興電廠進(jìn)行脫硫廢水水力除灰的試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：出水中，國(guó)家規(guī)定的第一類污染物全部達(dá)標(biāo)，第二類除SS也均達(dá)標(biāo)。但是SO42-和Cl-含量逐漸上升，SO42-與Ca2+形成沉淀，易造成設(shè)備堵塞，而Cl-的存在對(duì)管道具有嚴(yán)重的腐蝕效應(yīng)。化學(xué)沉淀法是目前應(yīng)用最廣泛的方法，脫硫廢水通過(guò)調(diào)節(jié)池后，進(jìn)入三聯(lián)箱，即中和池、沉降池和絮凝池[8]，中和池中投加石灰乳，調(diào)節(jié)pH值為9.2左右，此時(shí)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(jī)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(lái)。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(yùn)行比較可靠，但是污泥產(chǎn)量大，對(duì)氯離子和硫酸根的去除效果有限，SS也不能穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，所以對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化改造。改造方法之一是在調(diào)節(jié)池前設(shè)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(xù)工作量。

2.2脫硫廢水處理的新技術(shù)

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(diào)節(jié)池、流化床和循環(huán)池，在流化床反應(yīng)池中投加亞鐵鹽溶液、二價(jià)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(tǒng)化學(xué)沉淀法相比，具有藥劑投加量少、污泥產(chǎn)量低、二次污染小等優(yōu)點(diǎn)[10]。外國(guó)研究者采用流化床法處理廢水Cu2+的去除率達(dá)到96%，并且影響了廢水的pH值，而在最適pH值下，流化床法對(duì)鎘、鎳、鋅等重金屬的去除率均能夠達(dá)90%以上，但是對(duì)Hg的去除效果不理想。沉淀-膜分離技術(shù)是在沉淀作用的基礎(chǔ)上應(yīng)用微濾或納濾等方式對(duì)脫硫廢水中的離子進(jìn)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(duì)Ni、Cr、Pb等去除率均達(dá)80%以上，但是運(yùn)行一段時(shí)間后，出現(xiàn)膜污染問(wèn)題。龐勝林[11]等在華能玉環(huán)電場(chǎng)采用納濾膜對(duì)脫硫廢水進(jìn)行處理中試試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：納濾膜對(duì)脫硫廢水中的SO42-、Ca2+、Mg2+有較好的截留作用，并與一價(jià)離子有效分離。蒸發(fā)處理法是目前脫硫廢水“零排放”的主要技術(shù)[12]，包括除灰渣蒸發(fā)、煙道蒸發(fā)和蒸發(fā)結(jié)晶。除灰渣蒸發(fā)技術(shù)是利用爐渣的余熱蒸發(fā)脫硫廢水將高濃度含鹽脫硫廢水蒸干后轉(zhuǎn)變?yōu)楣腆w廢物，但蒸發(fā)的水量較少，其余的脫硫廢水可以排到灰場(chǎng)經(jīng)過(guò)晾曬、蒸發(fā)并填埋，采用綠化植物對(duì)填埋后的鹽堿地進(jìn)行固化。這種技術(shù)既要考慮設(shè)備的腐蝕問(wèn)題，也要考慮灰場(chǎng)的防滲和雨水排放問(wèn)題。煙道蒸發(fā)[13]技術(shù)是脫硫廢水經(jīng)過(guò)沉淀、澄清后通過(guò)霧化器排至除塵器前煙道，在煙道中蒸發(fā)使脫硫廢水中鹽類與其它雜質(zhì)被除塵器捕集形成干灰排入灰場(chǎng)。該技術(shù)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(yùn)行穩(wěn)定性不能保證。蒸發(fā)結(jié)晶[14]技術(shù)是將脫硫廢水先通過(guò)濃縮產(chǎn)生產(chǎn)品水和濃縮水，產(chǎn)品水可以回用，濃縮水經(jīng)結(jié)晶、干燥形成固體被處理。

蒸發(fā)結(jié)晶又分為多效蒸發(fā)、機(jī)械壓縮(MVR)、蒸汽動(dòng)力壓縮(TVR)和正滲透(MBC)。多效蒸發(fā)中前一個(gè)蒸發(fā)器的二次蒸汽進(jìn)入下一個(gè)蒸發(fā)器的加熱室進(jìn)行冷凝，在此冷凝的蒸汽即這個(gè)蒸發(fā)器的加熱蒸汽，該技術(shù)產(chǎn)生的蒸汽量遠(yuǎn)小于蒸發(fā)同等水分的單效蒸發(fā)，大大提高了蒸汽的利用率。機(jī)械壓縮是利用壓縮機(jī)將蒸發(fā)出來(lái)的二次蒸汽絕熱壓縮，使其溫度和壓力增加，再送回蒸發(fā)器中冷凝排出，該技術(shù)僅需在蒸發(fā)起始階段需要生蒸汽，后面的運(yùn)行中用電能代替產(chǎn)生的機(jī)械能代替加熱蒸汽。蒸汽動(dòng)力壓縮與機(jī)械壓縮類似，以蒸汽噴射泵發(fā)出的高壓蒸汽為動(dòng)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(dòng)力壓縮機(jī)構(gòu)造簡(jiǎn)單，不消耗電能，但在能量的利用性上不如機(jī)械壓縮。正滲透是利用半透膜兩側(cè)的滲透壓差產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力[15]，使廢水側(cè)的液態(tài)水通過(guò)半透膜進(jìn)入到汲取液(汲取液是氨氣與二氧化碳?xì)怏w以一定比例溶于水中形成)側(cè)，汲取液被回收利用，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)脫硫廢水的濃縮。目前廣泛將蒸發(fā)結(jié)晶技術(shù)與其他技術(shù)聯(lián)用處理脫硫廢水。吳志勇等采用軟化預(yù)處理+機(jī)械壓縮循環(huán)蒸發(fā)+多效蒸發(fā)結(jié)晶+離心干燥工藝實(shí)現(xiàn)廢水的“零排放”。微生物處理技術(shù)主要是指硫酸鹽還原菌(SRB)厭氧生物處理技術(shù)[16]。SRB是形態(tài)與營(yíng)養(yǎng)均多樣化并利用硫酸鹽作為有機(jī)物異化作用的最終電子受體的嚴(yán)格厭氧菌。在厭氧環(huán)境下，SRB將SO42-還原為H2S，再被某些微生物氧化為硫單質(zhì)；而溶解態(tài)的S2-可以與廢水中的重金屬離子反應(yīng)生成硫化物沉淀。應(yīng)用該技術(shù)可以同時(shí)去除SO42-、重金屬并回收硫單質(zhì)。國(guó)外研究者利用添加了SRB細(xì)胞的柱狀反應(yīng)器處理脫硫廢水，使亞硫酸鹽還原率達(dá)到最大。

3結(jié)論

濕法煙氣脫硫廢水成分復(fù)雜，具有高含量懸浮物、重金屬、陰離子等，對(duì)處理技術(shù)的要求相對(duì)較高，采用流化床法、沉淀-膜分離技術(shù)、蒸發(fā)處理法或者其與傳統(tǒng)處理法聯(lián)用，效果較好。微生物處理技術(shù)理論可行，需要進(jìn)一步研究發(fā)展，具有廣闊前景。

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作者：南國(guó)英；崔笑穎；代學(xué)民；盧穎；任淑萍 單位：河北建筑工程學(xué)院