垃圾焚燒發(fā)電廠濕法脫硫廢水處理技術(shù)

隨著城市生活垃圾大量產(chǎn)生，越來越多的地方開展垃圾焚燒發(fā)電廠建設(shè)，而該廠運(yùn)行中會(huì)產(chǎn)生二氧化硫等大氣污染物。常規(guī)的“半干法/干法脫酸"工藝已不能滿足要求，濕法脫硫工藝具有脫硫效率高的優(yōu)點(diǎn)，但是在運(yùn)行過程會(huì)產(chǎn)生脫硫廢水，直接排放會(huì)造成二次污染，一般要求經(jīng)過處理后回用。

　　1、脫硫廢水來源及水質(zhì)特點(diǎn)

　　經(jīng)過除塵和換熱的煙氣進(jìn)入到濕式洗滌塔。洗滌塔由下部的冷卻部和上部的吸收減濕部組成。煙氣從下往上行走首先經(jīng)過下部的冷卻部，冷卻液循環(huán)泵將塔底冷卻液送至冷卻部上方的噴嘴，向下噴入與逆流的煙氣充分接觸。冷卻液為稀釋至10%濃度的燒堿溶液，在此過程中燒堿溶液與煙氣中部分的酸性氣體HCl、SO2等進(jìn)行反應(yīng)，生成NaCl、Na2SO3等鹽類。

　　煙氣經(jīng)冷卻部的冷卻和吸收后進(jìn)入洗滌塔上部的吸收減濕部。從減濕液水箱來的減濕水由減濕水循環(huán)泵經(jīng)熱交換器降溫后，輸送至吸收減濕部上方噴嘴向下噴入，均勻地經(jīng)過填料床與煙氣充分接觸，然后再回到減濕水槽形成循環(huán)。在吸收減濕部，煙氣中的酸性氣體含量將進(jìn)一步降低，該部分循環(huán)連續(xù)排出廢水，這部分廢水稱為減濕水。

　　濕法脫硫工藝產(chǎn)生的洗煙水和減濕水水質(zhì)差異較大，洗煙水成分復(fù)雜，硬度、濁度及含鹽量高，同時(shí)金屬物種類較多，處理難度較大，減濕水相對(duì)干凈，主要是含鹽量和堿度超標(biāo)。

　　2、常見脫硫廢水處理工藝

　　2.1 化學(xué)沉淀法

　　化學(xué)沉淀法是傳統(tǒng)的脫硫廢水處理工藝，應(yīng)用廣泛。常用化學(xué)沉淀法其工藝流程如下：

　　脫硫廢水經(jīng)管路依次進(jìn)入中和池、反應(yīng)池和絮凝池，后經(jīng)過澄清沉淀出水。在中和池中通過加入石灰乳將pH調(diào)整為9.0~9.5的范圍，在這個(gè)pH值下大部分重金屬離子反應(yīng)沉淀生成難溶氫氧化物。經(jīng)過反應(yīng)后廢水中有大量的懸浮物，為改善沉降能力在絮凝箱中加入絮凝劑和助凝劑，促使膠體凝聚沉淀，后在澄清池中濃縮澄清產(chǎn)生上清液，底部污泥經(jīng)過濃縮脫水?；瘜W(xué)沉淀法具有操作簡單、技術(shù)成熟的優(yōu)點(diǎn)，但是其系統(tǒng)復(fù)雜、產(chǎn)生污泥量大，而且該工藝并不能去除鹽分，使得出水不能達(dá)到回用的標(biāo)準(zhǔn)。該工藝一般用作預(yù)處理工藝，以減輕廢水中的離子濃度，如果要達(dá)到回用的目的還需進(jìn)一步采用深度處理。

　　2.2 蒸發(fā)結(jié)晶法

　　蒸發(fā)結(jié)晶工藝常用的有多效強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)(MED)和機(jī)械蒸汽再壓縮技術(shù)(MVR)兩種工藝。

　　MED工藝是利用蒸汽對(duì)廢水進(jìn)行蒸餾濃縮，得到蒸餾水、濃水和二次蒸汽，濃水和蒸汽再蒸發(fā)濃縮，又得到濃水和二次蒸汽，再進(jìn)行蒸發(fā)濃縮，最終濃縮液進(jìn)入結(jié)晶器中結(jié)晶形成固體顆粒物。該工藝能耗*，在電廠使用較少。

　　MVR工藝是將廢水和蒸汽送入加熱器中換熱，產(chǎn)生二次蒸汽，二次蒸汽經(jīng)壓縮機(jī)機(jī)械做功提升為高品位熱源，再產(chǎn)生蒸汽加熱廢水，依次類推循環(huán)。該法相對(duì)MED法能耗較低，在國內(nèi)外都有應(yīng)用實(shí)例。杜克能源和澳大利亞能源資源公司在燃煤電廠中使用“軟件+MVR蒸發(fā)+結(jié)晶"工藝處理脫硫廢水，可達(dá)到回用標(biāo)準(zhǔn)。

　　蒸發(fā)結(jié)晶法工藝投資成本較高，且設(shè)備易結(jié)垢和腐蝕，能耗高，限制了其廣泛應(yīng)用。

　　2.3 膜濃縮法

　　膜對(duì)污水中的小分子有機(jī)物、二價(jià)或高價(jià)離子、一價(jià)離子均有一定的截留作用。在濃溶液上施加一個(gè)大于自然滲透壓的壓力，使得濃溶液中的溶劑通過半透膜到達(dá)稀溶液中，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)水中污染物的截留。膜過濾技術(shù)由于安全可靠、出水穩(wěn)定、除鹽率高等優(yōu)點(diǎn)，在水處理領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。膜濃縮法又可以分為納濾膜，反滲透膜(碟管式反滲透膜、高壓反滲透膜)、正滲透及電滲析等。

　　2.4 回用及*處理工藝

　　脫硫廢水要處理達(dá)到回用的標(biāo)準(zhǔn)，采用單獨(dú)某一項(xiàng)工藝很難實(shí)現(xiàn)，常采用“預(yù)處理+深度處理"的組合工藝。

　　張凈瑞等采用高效多維極相電絮凝+雙堿法對(duì)脫硫廢水進(jìn)行預(yù)處理，利用微濾+反滲透雙膜法對(duì)廢水進(jìn)行減量化處理，減量過程產(chǎn)生的濃縮液可結(jié)合煙道蒸發(fā)和蒸發(fā)結(jié)晶技術(shù)實(shí)現(xiàn)回用。

　　吳志勇采用預(yù)處理軟化+機(jī)械蒸汽再壓縮循環(huán)蒸發(fā)+三效混流強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)結(jié)晶+離心干燥包裝工藝處理脫硫廢水，廢水中的液相最終以蒸汽的形式排出，可實(shí)現(xiàn)廢水回用。

　　經(jīng)過綜合分析，推薦垃圾電廠脫硫廢水回用處理工藝采用“預(yù)處理+膜處理"的組合工藝。下面以工程實(shí)例介紹該部分的工藝設(shè)計(jì)。

　　3、脫硫廢水回用設(shè)計(jì)實(shí)例

　　為了更深入的分析脫硫廢水回用系統(tǒng)設(shè)計(jì)，以某垃圾焚燒發(fā)電廠為例進(jìn)研究。該項(xiàng)目采用煙氣濕法脫硫工藝，產(chǎn)生脫硫廢水。

　　3.1 設(shè)計(jì)參數(shù)

　　脫硫廢水洗煙水4m3/h、堿濕水30m3/h。洗煙水水質(zhì)指標(biāo)如下：

　　出水水質(zhì)需達(dá)到《城市污水再生利用工業(yè)用水水質(zhì)》(GB/T19923-2005)中表2用水標(biāo)準(zhǔn)，具體指標(biāo)如下：

　　3.2 工藝流程設(shè)計(jì)

　　采用“一級(jí)混凝沉淀+一級(jí)軟化沉淀+機(jī)械過濾+超濾+DTRO+RO"的組合工藝，具體流程圖如下：

　　洗煙水先經(jīng)冷卻器換熱冷卻后進(jìn)廢水收集池，調(diào)節(jié)池內(nèi)設(shè)置曝氣裝置，用于氧化還原性物質(zhì)及作為攪拌的作用。調(diào)節(jié)池內(nèi)廢水通過原水泵送入第一反應(yīng)池，在第一反應(yīng)池內(nèi)加入液堿、螯合劑、混凝劑、助凝劑，與廢水中的大部分重金屬離子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成沉淀，然后進(jìn)入第一沉淀池，經(jīng)沉降后廢水溢流進(jìn)入第二反應(yīng)池內(nèi)繼續(xù)進(jìn)行處理;第二反應(yīng)池內(nèi)加入液堿、碳酸鈉，混凝劑、助凝劑，去除大部分硬度等;第二沉淀池上清液溢流至中和池，在中和池內(nèi)投加鹽酸，調(diào)節(jié)pH至6.5~7.5之間后進(jìn)入廢水混合池。

　　經(jīng)過混凝軟化沉淀預(yù)處理后的洗煙水和堿濕水在廢水混合池中混合后采用多介質(zhì)過濾器、自清洗過濾器和超濾進(jìn)行過濾處理。超濾產(chǎn)水再經(jīng)DTRO高壓膜系統(tǒng)，產(chǎn)水進(jìn)入DTRO產(chǎn)水池，濃水進(jìn)入濃水池進(jìn)行回用;DTRO產(chǎn)水通過RO送水泵送入RO膜系統(tǒng)再進(jìn)行深度脫鹽，RO膜系統(tǒng)產(chǎn)水進(jìn)入回用水池，可回用于循環(huán)冷卻塔補(bǔ)水，RO濃水回至微濾產(chǎn)水池。第一沉淀池和第二沉淀池內(nèi)產(chǎn)生的污泥排入污泥濃縮池，經(jīng)濃縮的污泥送入污泥儲(chǔ)存池暫存，污泥儲(chǔ)池中的污泥通過脫水機(jī)處理后產(chǎn)生的污泥外運(yùn)處理或焚燒，壓濾清液返回洗煙廢水調(diào)節(jié)池。

　　4、結(jié)論與展望

　　脫硫廢水是垃圾電廠廢水回用設(shè)計(jì)中的難點(diǎn)，目前采用的工程實(shí)例以膜法和蒸發(fā)濃縮發(fā)較多，但該兩處理法都存在投資運(yùn)行成本高、占地面積大，設(shè)備故障率高等問題，在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)結(jié)合投資和運(yùn)行維護(hù)綜合考慮。

　　未來可研究點(diǎn)：膜處理法中膜易堵塞，成本高，未來可尋求減少膜堵塞和降低膜成本的技術(shù);研究降低蒸發(fā)結(jié)晶工藝的成本，提高結(jié)晶鹽品質(zhì)，實(shí)現(xiàn)資源化利用;煙道蒸發(fā)法相對(duì)投資低、能耗少可作為脫硫廢水處理研究重點(diǎn)。