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)，而該廠運行中會產(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，但是在運行過程會產(chǎn)生脫硫廢水，直接排放會造成二次污染，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

　　經(jīng)過除塵和換熱的煙氣進入到濕式洗滌塔。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，同時金屬物種類較多，處理難度較大，減濕水相對干凈，主要是含鹽量和堿度超標。

　　2、常見脫硫廢水處理工藝

　　2.1 化學沉淀法

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

　　脫硫廢水經(jīng)管路依次進入中和池、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。化學沉淀法具有操作簡單、技術(shù)成熟的優(yōu)點，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，使得出水不能達到回用的標準。該工藝一般用作預(yù)處理工藝，以減輕廢水中的離子濃度，如果要達到回用的目的還需進一步采用深度處理。

　　2.2 蒸發(fā)結(jié)晶法

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

　　MED工藝是利用蒸汽對廢水進行蒸餾濃縮，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，再進行蒸發(fā)濃縮，最終濃縮液進入結(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)壓縮機機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MED法能耗較低，在國內(nèi)外都有應(yīng)用實例。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，可達到回用標準。

　　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

　　膜對污水中的小分子有機物、二價或高價離子、一價離子均有一定的截留作用。在濃溶液上施加一個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稀溶液中，從而實現(xiàn)了對水中污染物的截留。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，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

　　脫硫廢水要處理達到回用的標準，采用單獨某一項工藝很難實現(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+雙堿法對脫硫廢水進行預(yù)處理，利用微濾+反滲透雙膜法對廢水進行減量化處理，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)實現(xiàn)回用。

　　吳志勇采用預(yù)處理軟化+機械蒸汽再壓縮循環(huán)蒸發(fā)+三效混流強制循環(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。下面以工程實例介紹該部分的工藝設(shè)計。

　　3、脫硫廢水回用設(shè)計實例

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

　　3.1 設(shè)計參數(shù)

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

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

　　3.2 工藝流程設(shè)計

　　采用“一級混凝沉淀+一級軟化沉淀+機械過濾+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)生化學反應(yīng)生成沉淀，然后進入第一沉淀池，經(jīng)沉降后廢水溢流進入第二反應(yīng)池內(nèi)繼續(xù)進行處理;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行過濾處理。超濾產(chǎn)水再經(jīng)DTRO高壓膜系統(tǒng)，產(chǎn)水進入DTRO產(chǎn)水池，濃水進入濃水池進行回用;DTRO產(chǎn)水通過RO送水泵送入RO膜系統(tǒng)再進行深度脫鹽，RO膜系統(tǒng)產(chǎn)水進入回用水池，可回用于循環(huán)冷卻塔補水，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存池暫存，污泥儲池中的污泥通過脫水機處理后產(chǎn)生的污泥外運處理或焚燒，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)計中的難點，目前采用的工程實例以膜法和蒸發(fā)濃縮發(fā)較多，但該兩處理法都存在投資運行成本高、占地面積大，設(shè)備故障率高等問題，在實際應(yīng)用中應(yīng)結(jié)合投資和運行維護綜合考慮。

　　未來可研究點：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)，實現(xiàn)資源化利用;煙道蒸發(fā)法相對投資低、能耗少可作為脫硫廢水處理研究重點。