垃圾焚燒發電廠濕法脫硫廢水處理技術

隨著城市生活垃圾大量產生，越來越多的地方開展垃圾焚燒發電廠建設，而該廠運行中會產生二氧化硫等大氣污染物。常規的“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點，但是在運行過程會產生脫硫廢水，直接排放會造成二次污染，一般要求經過處理后回用。

　　1、脫硫廢水來源及水質特點

　　經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過下部的冷卻部，冷卻液循環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，生成NaCl、Na2SO3等鹽類。

　　煙氣經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泵經熱交換器降溫后，輸送至吸收減濕部上方噴嘴向下噴入，均勻地經過填料床與煙氣充分接觸，然后再回到減濕水槽形成循環。在吸收減濕部，煙氣中的酸性氣體含量將進一步降低，該部分循環連續排出廢水，這部分廢水稱為減濕水。

　　濕法脫硫工藝產生的洗煙水和減濕水水質差異較大，洗煙水成分復雜，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

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

　　脫硫廢水經管路依次進入中和池、反應池和絮凝池，后經過澄清沉淀出水。在中和池中通過加入石灰乳將pH調整為9.0~9.5的范圍，在這個pH值下大部分重金屬離子反應沉淀生成難溶氫氧化物。經過反應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生上清液，底部污泥經過濃縮脫水。化學沉淀法具有操作簡單、技術成熟的優點，但是其系統復雜、產生污泥量大，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 蒸發結晶法

　　蒸發結晶工藝常用的有多效強制循環蒸發(MED)和機械蒸汽再壓縮技術(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，濃水和蒸汽再蒸發濃縮，又得到濃水和二次蒸汽，再進行蒸發濃縮，最終濃縮液進入結晶器中結晶形成固體顆粒物。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，產生二次蒸汽，二次蒸汽經壓縮機機械做功提升為高品位熱源，再產生蒸汽加熱廢水，依次類推循環。該法相對MED法能耗較低，在國內外都有應用實例。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+結晶"工藝處理脫硫廢水，可達到回用標準。

　　蒸發結晶法工藝投資成本較高，且設備易結垢和腐蝕，能耗高，限制了其廣泛應用。

　　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，從而實現了對水中污染物的截留。膜過濾技術由于安全可靠、出水穩定、除鹽率高等優點，在水處理領域應用廣泛。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，常采用“預處理+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，減量過程產生的濃縮液可結合煙道蒸發和蒸發結晶技術實現回用。

　　吳志勇采用預處理軟化+機械蒸汽再壓縮循環蒸發+三效混流強制循環蒸發結晶+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，可實現廢水回用。

　　經過綜合分析，推薦垃圾電廠脫硫廢水回用處理工藝采用“預處理+膜處理"的組合工藝。下面以工程實例介紹該部分的工藝設計。

　　3、脫硫廢水回用設計實例

　　為了更深入的分析脫硫廢水回用系統設計，以某垃圾焚燒發電廠為例進研究。該項目采用煙氣濕法脫硫工藝，產生脫硫廢水。

　　3.1 設計參數

　　脫硫廢水洗煙水4m3/h、堿濕水30m3/h。洗煙水水質指標如下：

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

　　3.2 工藝流程設計

　　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：

　　洗煙水先經冷卻器換熱冷卻后進廢水收集池，調節池內設置曝氣裝置，用于氧化還原性物質及作為攪拌的作用。調節池內廢水通過原水泵送入第一反應池，在第一反應池內加入液堿、螯合劑、混凝劑、助凝劑，與廢水中的大部分重金屬離子發生化學反應生成沉淀，然后進入第一沉淀池，經沉降后廢水溢流進入第二反應池內繼續進行處理;第二反應池內加入液堿、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，在中和池內投加鹽酸，調節pH至6.5~7.5之間后進入廢水混合池。

　　經過混凝軟化沉淀預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過濾器、自清洗過濾器和超濾進行過濾處理。超濾產水再經DTRO高壓膜系統，產水進入DTRO產水池，濃水進入濃水池進行回用;DTRO產水通過RO送水泵送入RO膜系統再進行深度脫鹽，RO膜系統產水進入回用水池，可回用于循環冷卻塔補水，RO濃水回至微濾產水池。第一沉淀池和第二沉淀池內產生的污泥排入污泥濃縮池，經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生的污泥外運處理或焚燒，壓濾清液返回洗煙廢水調節池。

　　4、結論與展望

　　脫硫廢水是垃圾電廠廢水回用設計中的難點，目前采用的工程實例以膜法和蒸發濃縮發較多，但該兩處理法都存在投資運行成本高、占地面積大，設備故障率高等問題，在實際應用中應結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;研究降低蒸發結晶工藝的成本，提高結晶鹽品質，實現資源化利用;煙道蒸發法相對投資低、能耗少可作為脫硫廢水處理研究重點。