垃圾焚烧发电厂湿法脱硫废水处理技术

　　随着城市生活垃圾大量产生，越来越多的地方开展垃圾焚烧发电厂建设，而该厂运行中会产生二氧化硫等大气污染物。常规的“半干法/干法脱酸”工艺已不能满足要求，湿法脱硫工艺具有脱硫效率高的优点，但是在运行过程会产生脱硫废水，直接排放会造成二次污染，一般要求经过处理后回用。

　　1、脱硫废水来源及水质特点

　　经过除尘和换热的烟气进入到湿式洗涤塔。洗涤塔由下部的冷却部和上部的吸收减湿部组成。烟气从下往上行走首先经过下部的冷却部，冷却液循环泵将塔底冷却液送至冷却部上方的喷嘴，向下喷入与逆流的烟气充分接触。冷却液为稀释至10%浓度的烧碱溶液，在此过程中烧碱溶液与烟气中部分的酸性气体HCl、SO2等进行反应，生成NaCl、Na2SO3等盐类。

　　烟气经冷却部的冷却和吸收后进入洗涤塔上部的吸收减湿部。从减湿液水箱来的减湿水由减湿水循环泵经热交换器降温后，输送至吸收减湿部上方喷嘴向下喷入，均匀地经过填料床与烟气充分接触，然后再回到减湿水槽形成循环。在吸收减湿部，烟气中的酸性气体含量将进一步降低，该部分循环连续排出废水，这部分废水称为减湿水。

　　湿法脱硫工艺产生的洗烟水和减湿水水质差异较大，洗烟水成分复杂，硬度、浊度及含盐量高，同时金属物种类较多，处理难度较大，减湿水相对干净，主要是含盐量和碱度超标。

　　2、常见脱硫废水处理工艺

　　2.1 化学沉淀法

　　化学沉淀法是传统的脱硫废水处理工艺，应用广泛。常用化学沉淀法其工艺流程如下：

　　脱硫废水经管路依次进入中和池、反应池和絮凝池，后经过澄清沉淀出水。在中和池中通过加入石灰乳将pH调整为9.0~9.5的范围，在这个pH值下大部分重金属离子反应沉淀生成难溶氢氧化物。经过反应后废水中有大量的悬浮物，为改善沉降能力在絮凝箱中加入絮凝剂和助凝剂，促使胶体凝聚沉淀，后在澄清池中浓缩澄清产生上清液，底部污泥经过浓缩脱水。化学沉淀法具有操作简单、技术成熟的优点，但是其系统复杂、产生污泥量大，而且该工艺并不能去除盐分，使得出水不能达到回用的标准。该工艺一般用作预处理工艺，以减轻废水中的离子浓度，如果要达到回用的目的还需进一步采用深度处理。

　　2.2 蒸发结晶法

　　蒸发结晶工艺常用的有多效强制循环蒸发(MED)和机械蒸汽再压缩技术(MVR)两种工艺。

　　MED工艺是利用蒸汽对废水进行蒸馏浓缩，得到蒸馏水、浓水和二次蒸汽，浓水和蒸汽再蒸发浓缩，又得到浓水和二次蒸汽，再进行蒸发浓缩，最终浓缩液进入结晶器中结晶形成固体颗粒物。该工艺能耗极高，在电厂使用较少。

　　MVR工艺是将废水和蒸汽送入加热器中换热，产生二次蒸汽，二次蒸汽经压缩机机械做功提升为高品位热源，再产生蒸汽加热废水，依次类推循环。该法相对MED法能耗较低，在国内外都有应用实例。杜克能源和澳大利亚能源资源公司在燃煤电厂中使用“软件+MVR蒸发+结晶”工艺处理脱硫废水，可达到回用标准。

　　蒸发结晶法工艺投资成本较高，且设备易结垢和腐蚀，能耗高，限制了其广泛应用。

　　2.3 膜浓缩法

　　膜对污水中的小分子有机物、二价或高价离子、一价离子均有一定的截留作用。在浓溶液上施加一个大于自然渗透压的压力，使得浓溶液中的溶剂通过半透膜到达稀溶液中，从而实现了对水中污染物的截留。膜过滤技术由于安全可靠、出水稳定、除盐率高等优点，在水处理领域应用广泛。膜浓缩法又可以分为纳滤膜，反渗透膜(碟管式反渗透膜、高压反渗透膜)、正渗透及电渗析等。

　　2.4 回用及零排放处理工艺

　　脱硫废水要处理达到回用的标准，采用单独某一项工艺很难实现，常采用“预处理+深度处理”的组合工艺。

　　张净瑞等采用高效多维极相电絮凝+双碱法对脱硫废水进行预处理，利用微滤+反渗透双膜法对废水进行减量化处理，减量过程产生的浓缩液可结合烟道蒸发和蒸发结晶技术实现回用。

　　吴志勇采用预处理软化+机械蒸汽再压缩循环蒸发+三效混流强制循环蒸发结晶+离心干燥包装工艺处理脱硫废水，废水中的液相最终以蒸汽的形式排出，可实现废水回用。

　　经过综合分析，推荐垃圾电厂脱硫废水回用处理工艺采用“预处理+膜处理”的组合工艺。下面以工程实例介绍该部分的工艺设计。

　　3、脱硫废水回用设计实例

　　为了更深入的分析脱硫废水回用系统设计，以某垃圾焚烧发电厂为例进研究。该项目采用烟气湿法脱硫工艺，产生脱硫废水。

　　3.1 设计参数

　　脱硫废水洗烟水4m3/h、碱湿水30m3/h。洗烟水水质指标如下：

　　出水水质需达到《城市污水再生利用工业用水水质》(GB/T19923-2005)中表2用水标准，具体指标如下：

　　3.2 工艺流程设计

　　采用“一级混凝沉淀+一级软化沉淀+机械过滤+超滤+DTRO+RO”的组合工艺，具体流程图如下：

　　洗烟水先经冷却器换热冷却后进废水收集池，调节池内设置曝气装置，用于氧化还原性物质及作为搅拌的作用。调节池内废水通过原水泵送入第一反应池，在第一反应池内加入液碱、螯合剂、混凝剂、助凝剂，与废水中的大部分重金属离子发生化学反应生成沉淀，然后进入第一沉淀池，经沉降后废水溢流进入第二反应池内继续进行处理;第二反应池内加入液碱、碳酸钠，混凝剂、助凝剂，去除大部分硬度等;第二沉淀池上清液溢流至中和池，在中和池内投加盐酸，调节pH至6.5~7.5之间后进入废水混合池。

　　经过混凝软化沉淀预处理后的洗烟水和碱湿水在废水混合池中混合后采用多介质过滤器、自清洗过滤器和超滤进行过滤处理。超滤产水再经DTRO高压膜系统，产水进入DTRO产水池，浓水进入浓水池进行回用;DTRO产水通过RO送水泵送入RO膜系统再进行深度脱盐，RO膜系统产水进入回用水池，可回用于循环冷却塔补水，RO浓水回至微滤产水池。第一沉淀池和第二沉淀池内产生的污泥排入污泥浓缩池，经浓缩的污泥送入污泥储存池暂存，污泥储池中的污泥通过脱水机处理后产生的污泥外运处理或焚烧，压滤清液返回洗烟废水调节池。

　　4、结论与展望

　　脱硫废水是垃圾电厂废水回用设计中的难点，目前采用的工程实例以膜法和蒸发浓缩发较多，但该两处理法都存在投资运行成本高、占地面积大，设备故障率高等问题，在实际应用中应结合投资和运行维护综合考虑。

　　未来可研究点：膜处理法中膜易堵塞，成本高，未来可寻求减少膜堵塞和降低膜成本的技术;研究降低蒸发结晶工艺的成本，提高结晶盐品质，实现资源化利用;烟道蒸发法相对投资低、能耗少可作为脱硫废水处理研究重点。(来源：中国轻工业广州工程有限公司)