隨著我國工業(yè)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展和日益增長，作為主要電源供應(yīng)的燃煤發(fā)電廠也不斷增加數(shù)量和擴(kuò)大規(guī)模。目前，燃煤發(fā)電廠依然擔(dān)負(fù)著中國70%以上的電力供應(yīng)，燃煤機(jī)組的SO2排放量很大，在經(jīng)歷過大規(guī)模煙氣脫硫脫硝技術(shù)改造以后，大量的脫硫廢水生成，脫硫廢水的處理又成了新出現(xiàn)的棘手問題，國家要求電廠進(jìn)行脫硫廢水處理主要是為了降低酸性水對(duì)土壤和水體環(huán)境的破壞。

石灰石-石膏法濕式脫硫工藝在燃煤發(fā)電廠煙氣脫硫中應(yīng)用較為廣泛。該工藝產(chǎn)生的脫硫廢水水質(zhì)雜質(zhì)極其復(fù)雜，與電廠其他系統(tǒng)產(chǎn)生的廢水相比差異較大，是燃煤電廠水系統(tǒng)內(nèi)水質(zhì)最復(fù)雜、污染最嚴(yán)重的水體，其典型特點(diǎn)是高濁度、高懸浮物、高鹽高硬、含重金屬、高氯離子等，污染性很強(qiáng)，難以一次性處理，目前煙氣脫硫廢水處理一般采用化學(xué)方法或機(jī)械方法分離出重金屬和其他可沉淀的物質(zhì)。但是經(jīng)中和、沉降、絮凝三聯(lián)箱處理后的廢水，仍達(dá)不到《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》V類水體標(biāo)準(zhǔn)，直接外排會(huì)造成環(huán)境的地下水污染，所以系統(tǒng)產(chǎn)生的脫硫廢水必須單獨(dú)進(jìn)行處理，以達(dá)到實(shí)現(xiàn)無污染、零排放的目的。

目前燃煤電廠煙氣脫硫廢水零排放工藝技術(shù)有：

（1）軟化處理+傳統(tǒng)蒸發(fā)結(jié)晶+煙道蒸發(fā)工藝。通過投加燒堿、純堿等藥劑，降低Ca2+、Mg2+等易結(jié)垢離子的含量，再由多效蒸發(fā)器進(jìn)行蒸發(fā)結(jié)晶，冷凝水回用，濃縮后的廢水采用煙道蒸發(fā)工藝處理。該技術(shù)成熟可靠，但投資費(fèi)用高、運(yùn)行成本高。

（2）預(yù)處理+膜濃縮+傳統(tǒng)蒸發(fā)結(jié)晶（MVR）。通過投加生石灰、碳酸鈉、絮凝劑等預(yù)處理后，除去鎂離子、硫酸根離子、鈣離子；采用各種膜技術(shù)進(jìn)行濃縮減量化，淡水回用，濃水進(jìn)入后續(xù)傳統(tǒng)蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)，結(jié)晶鹽另行處理。該工藝中采用膜濃縮減量，末端廢水量可減少80%以上，相應(yīng)的蒸發(fā)水量也減少，因此投資費(fèi)用相對(duì)較低，但系統(tǒng)流程長，運(yùn)行費(fèi)用高，加藥量和污泥量大，對(duì)水質(zhì)波動(dòng)適應(yīng)性差，膜的壽命短。

（3）煙氣余熱濃縮蒸發(fā)。這是一種相對(duì)簡潔的處理脫硫廢水的技術(shù)，利用鍋爐排煙余熱直接蒸發(fā)的方式將廢水濃縮10倍以上，采取引入熱二次風(fēng)將濃縮液在惰性載體干燥流化床徹底干燥，再通過鍋爐除塵器捕集顆粒物。該技術(shù)對(duì)單位投資較低，但是影響鍋爐熱效率，并會(huì)對(duì)煙氣管道造成一定量的腐蝕。

以上辦法各有利弊，無法實(shí)現(xiàn)社會(huì)效益與經(jīng)濟(jì)效益的共贏。

本工藝技術(shù)采用“七孔超濾預(yù)處理+離子解析濃縮技術(shù)+濃水煙道直噴蒸發(fā)工藝”，該工藝?yán)贸瑸V膜除去廢水中的懸浮物，利用離子解析技術(shù)進(jìn)行濃縮，淡水回用，濃水進(jìn)煙道蒸發(fā)，其具有能耗低、自動(dòng)化程度高、運(yùn)行彈性大、濃縮倍率高、占地面積小等優(yōu)勢，可以使鍋爐煙氣脫硫廢水真正實(shí)現(xiàn)零排放。

1、工藝介紹

1.1 工藝目標(biāo)

該工藝技術(shù)對(duì)燃煤鍋爐煙氣脫硫過程中產(chǎn)生的高鹽高硬度廢水進(jìn)行回收處理，實(shí)現(xiàn)無污染零排放，大大降低了環(huán)境污染破壞；同時(shí)，將離子解析處理過程中產(chǎn)生的淡水進(jìn)行回收利用，提高了鈣離子，硫酸根離子的回收利用率，增加了石膏產(chǎn)量，增加了企業(yè)收益的同時(shí)降低了企業(yè)的環(huán)保風(fēng)險(xiǎn)，最大程度地降低環(huán)境保護(hù)損失，杜絕了環(huán)境污染事故的發(fā)生，使得環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)防控工作規(guī)范化、科學(xué)化，實(shí)現(xiàn)企業(yè)的可持續(xù)高質(zhì)量穩(wěn)定發(fā)展。

1.2 工藝流程介紹

本項(xiàng)目主工藝系統(tǒng)主要工藝流程如圖1所示，煙氣脫硫廢水濾液水箱出水經(jīng)沉淀+上清液進(jìn)七孔超濾預(yù)處理（除懸浮物）+離子解析濃縮技術(shù)，淡水輸送至脫硫吸收塔制漿，濃水進(jìn)煙道低溫直噴蒸發(fā)。

取現(xiàn)場濾液水箱排出的脫硫廢水經(jīng)現(xiàn)有沉淀池預(yù)沉后，上清液進(jìn)入中間水池后泵入七孔超濾膜，沉淀的污泥泵至板框壓濾機(jī)，取消現(xiàn)場原三聯(lián)箱PAC、PAM等加藥環(huán)節(jié)，保證在整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行中不添加額外離子。沉淀池出水經(jīng)過管式七孔超濾膜進(jìn)行預(yù)處理，超濾濃水回至前端沉淀池，超濾出水保證濁度≤0.5NTU輸送至超濾水箱，再至淡水循環(huán)箱至設(shè)定液位，淡水循環(huán)泵提升進(jìn)入離子解析器，廢水中氯離子、鎂離子等在電場作用下由離子解析器淡水側(cè)遷移至濃水側(cè)，使淡水側(cè)電導(dǎo)率不斷下降、濃水側(cè)電導(dǎo)率不斷上升，離子解析器排出的淡水及濃水分別回流至淡水循環(huán)箱和濃水循環(huán)箱，當(dāng)?shù)畟?cè)電導(dǎo)率低于13000μS/cm時(shí)，啟動(dòng)淡水外排至淡水緩沖箱，回用于脫硫系統(tǒng)，外排結(jié)束后淡水循環(huán)箱繼續(xù)補(bǔ)水，當(dāng)濃水電導(dǎo)率高于150000μS/cm時(shí)，啟動(dòng)濃水外排，濃水排至濃水緩沖箱，經(jīng)泵送至煙道直噴蒸發(fā)系統(tǒng)，充分利用鍋爐煙氣余熱徹底干燥，再通過鍋爐除塵器捕集顆粒物。

所有處理回路均需安裝溫度、壓力、流量、電流、電度表等必備監(jiān)控儀表，進(jìn)水、濃水、淡水均需設(shè)置（pH值/電導(dǎo)率/溫度/ORP等）檢測水質(zhì)指標(biāo)的化學(xué)儀表，提供運(yùn)行系統(tǒng)的監(jiān)測及自控；控制系統(tǒng)結(jié)合上述監(jiān)測點(diǎn)形成濃縮裝置處理能力的自我評(píng)估，并設(shè)置自動(dòng)報(bào)警。

1.3 核心技術(shù)介紹

1.3.1 七孔管式膜單元系統(tǒng)（除SS）

七孔膜采用新型親水性材料，不剝落，永久性親水性，具有強(qiáng)大的抗污染能力，膜的化學(xué)清洗周期長，一般不低于3個(gè)月；七孔膜單只膜產(chǎn)水回收率75%，反洗間隔時(shí)間30~60min，反洗時(shí)間1min，單支膜單次反洗用水量0.2m3。七孔膜反洗用水為離子解析產(chǎn)的淡水，反洗完后廢水排入前端沉淀池。

1.3.2 離子解析系統(tǒng)

本技術(shù)是一種基于交變電場耦合選擇性離子交換劑強(qiáng)化分鹽效率的電驅(qū)動(dòng)分鹽濃縮處理方案，該技術(shù)強(qiáng)化分鹽作用是基于離子交換劑對(duì)離子的選擇性交換吸附的特性，通過在電滲析的淡室中填充選擇性離子交換劑，結(jié)合驅(qū)動(dòng)電場相關(guān)參數(shù)的優(yōu)化和調(diào)整，實(shí)現(xiàn)溶液中多組分離子的選擇性分離與去除，示意圖見圖2。

陽離子在電場作用下定向遷移，淡水室水中陽離子透過陽膜、陰離子透過陰膜進(jìn)入濃水側(cè)，填充在淡水室中的離子交換劑交換基團(tuán)對(duì)特定離子的選擇性吸附能力，能加快特定離子如鎂、氯等離子的遷移速率，并減緩硫酸根、鈣離子的遷移速率，同時(shí)通過調(diào)整電場相關(guān)參數(shù)，進(jìn)一步增大不同離子的遷移速率差距，從而實(shí)現(xiàn)目標(biāo)污染物的快速分離。

在本方案中，離子解析技術(shù)用于實(shí)現(xiàn)脫硫廢水中對(duì)脫硫系統(tǒng)運(yùn)行過程產(chǎn)生影響的氯離子和鎂離子的分離和高倍率濃縮，從而有效避免脫硫系統(tǒng)內(nèi)氯離子和鎂離子的富集。由于離子解析技術(shù)主要是用來分離和濃縮對(duì)系統(tǒng)有害的離子組分，對(duì)脫硫系統(tǒng)無影響的硫酸根、鈣離子大部分保留在體系內(nèi)，最終在吸收塔內(nèi)轉(zhuǎn)化為硫酸鈣而排出體系，避免了常規(guī)濃縮工藝無選擇性地截留所有離子而帶來的固廢產(chǎn)量大的問題。

傳統(tǒng)石灰石-石膏濕法脫硫工藝中，脫硫廢水中主要以氯離子、硫酸根離子、鎂離子、鈣離子為主，并有少量的鈉離子、鉀離子、氟離子等。離子解析系統(tǒng)對(duì)脫硫廢水中的氯離子及鎂離子有很好的去除率。對(duì)鈣離子、鈉離子、鉀離子、氟離子也有部分去除，因?yàn)檎麄€(gè)系統(tǒng)無藥劑投加進(jìn)脫硫廢水中，所以不會(huì)增加多余離子的組分，回用于原脫硫系統(tǒng)，不用擔(dān)心增加其他離子，會(huì)對(duì)原脫硫系統(tǒng)產(chǎn)生更多影響。

氟離子本身在脫硫廢水中含量極低，一般30~50mg/L。離子解析系統(tǒng)對(duì)氟離子有少量去除，回塔的氟離子會(huì)與鈣離子結(jié)合形成氟化鈣，最終與石膏一同脫出。而鈉離子、鉀離子本身濃度不高，也不影響脫硫系統(tǒng)正常運(yùn)行。

整體上來看，吸收塔每天因脫石膏排出大量漿液，從而會(huì)有大量新鮮水補(bǔ)入，而經(jīng)過離子解析系統(tǒng)處理后，回吸收塔的脫硫廢水只占其中一小部分，從而進(jìn)一步稀釋了回用脫硫廢水中主要離子的濃度。

1.3.3 濃水煙道蒸發(fā)系統(tǒng)

煙道蒸發(fā)工藝系統(tǒng)是運(yùn)用傳熱、傳質(zhì)原理，針對(duì)電廠超低排放脫硫廢水特點(diǎn)，利用鍋爐爐后煙風(fēng)余熱開發(fā)的新一代脫硫廢水零排放處理技術(shù)。煙道蒸發(fā)器入口位于鍋爐出口、除塵器前煙道，利用煙氣余熱保障液滴的高效蒸發(fā)。電導(dǎo)率不小于150000μS/m的高鹽廢水經(jīng)管道輸送至煙道內(nèi)的雙流體高效霧化噴頭，通過壓縮空氣調(diào)節(jié)氣液比控制霧化液滴粒徑在50μm以內(nèi)。霧化液滴與高溫?zé)煔猓?/span>130~150℃）在煙道內(nèi)充分混合，在不斷地傳質(zhì)、傳熱過程中實(shí)現(xiàn)液滴的高效蒸發(fā)。霧化液滴中所含有的鹽類物質(zhì)在蒸發(fā)過程中持續(xù)析出，主要成分為氯化鎂及亞硫酸鈣、亞硫酸鎂等，并附著在煙氣中的粉塵顆粒上經(jīng)煙道進(jìn)入除塵器，被除塵器捕集，進(jìn)入粉煤灰進(jìn)行資源化利用；蒸發(fā)后的水蒸氣隨煙氣進(jìn)入脫硫塔，在脫硫塔被冷凝后間接補(bǔ)充脫硫工藝用水，最終實(shí)現(xiàn)脫硫廢水零排放。

1.4 回用水設(shè)計(jì)水質(zhì)

經(jīng)七孔超濾預(yù)處理及離子解析濃縮技術(shù)處理后進(jìn)淡水緩沖箱的產(chǎn)水回用至脫硫塔系統(tǒng)作為制漿用水補(bǔ)水，氯根離子（Cl-）應(yīng)不高于3000mg/L，鎂離子（Mg2+）應(yīng)不高于2500mg/L，且產(chǎn)水中不得含有對(duì)脫硫長期穩(wěn)定運(yùn)行存在影響的成分。

1.5 主要建設(shè)內(nèi)容

本技術(shù)主要建設(shè)七孔超濾裝置、離子解析器、煙道直噴蒸發(fā)裝置、配套水泵、超濾清洗設(shè)備、在線電導(dǎo)率計(jì)、在線ORP計(jì)、遠(yuǎn)傳液位計(jì)、各種流量計(jì)、溫度傳感器、液位開關(guān)、自動(dòng)閥門、遠(yuǎn)傳壓力計(jì)、磁翻板液位計(jì)、必備監(jiān)控儀表、就地壓力表、壓濾機(jī)、濃水循環(huán)箱、淡水循環(huán)箱、濃水緩沖箱、淡水緩沖箱、PLC控制系統(tǒng)、電器柜及附屬管道等設(shè)備。

1.6 工藝優(yōu)勢

離子解析技術(shù)是一種新型填充床電滲析技術(shù)與低頻電磁波阻垢技術(shù)有機(jī)結(jié)合的高效分鹽濃縮技術(shù)，運(yùn)行可靠穩(wěn)定，相比于其他處理工藝有以下明顯優(yōu)勢：從運(yùn)行費(fèi)用考慮：本技術(shù)無需軟化預(yù)處理，故無大量軟化污泥產(chǎn)生；因?qū)}分的選擇性高，故濃縮倍率高，排出濃液極少，可直接進(jìn)行煙道直噴蒸發(fā)處理；系統(tǒng)僅添加少量的極液，并且不與處理水混合，在設(shè)備內(nèi)循環(huán)利用，運(yùn)行費(fèi)用明顯低于其他工藝技術(shù)。從日常運(yùn)行操作維護(hù)考慮：本工藝技術(shù)自動(dòng)化程度高，可一鍵開關(guān)機(jī)，可將所有監(jiān)控信號(hào)連接至總控室，因無藥劑加入，無需人員值守，運(yùn)行維護(hù)方便；運(yùn)行彈性大，可根據(jù)水質(zhì)水量變化隨時(shí)調(diào)節(jié)進(jìn)水量，無滯后性。從產(chǎn)水角度考慮：該工藝技術(shù)對(duì)將脫硫水中對(duì)脫硫系統(tǒng)主要影響的氯離子及鎂離子置換到濃水中排出系統(tǒng)，淡水回到制漿系統(tǒng)作為補(bǔ)給水，充分回用了廢水中硫酸根及鈣離子。

1.7 運(yùn)行成本分析

運(yùn)行成本見表1。

2、結(jié)論

本工藝通過七孔膜處理、離子解析和煙道直噴蒸發(fā)的方式實(shí)現(xiàn)了脫硫廢水的全部回收利用，解決了在燃煤鍋爐生產(chǎn)運(yùn)行過程中產(chǎn)生的高鹽高硬、含重金屬的煙氣脫硫廢水處理難題，可實(shí)現(xiàn)脫硫廢水無污染零排放的目的，實(shí)現(xiàn)了環(huán)保本質(zhì)達(dá)標(biāo)，實(shí)現(xiàn)了脫硫廢水的減量化、再利用、資源化，提升了企業(yè)廢水處理的能力建設(shè)，為企業(yè)長久健康發(fā)展奠定了良好的基礎(chǔ)。在處理脫硫廢水的同時(shí)，對(duì)大部分鈣鎂氯離子進(jìn)行回用制漿，最大限度地重復(fù)利用水資源，在減少企業(yè)成本投資和運(yùn)行費(fèi)用的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了企業(yè)的社會(huì)效益、環(huán)保效益和經(jīng)濟(jì)效益的統(tǒng)一結(jié)合，完全對(duì)標(biāo)國家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的目標(biāo)要求，真正實(shí)現(xiàn)企業(yè)的綠色健康發(fā)展。持續(xù)推進(jìn)落實(shí)生態(tài)環(huán)境全過程管理，在工業(yè)生產(chǎn)的每一個(gè)環(huán)節(jié)都要堅(jiān)定環(huán)境保護(hù)的理念，節(jié)能減排，推動(dòng)企業(yè)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)高質(zhì)量發(fā)展，是企業(yè)進(jìn)一步長久發(fā)展的基本方略，只有堅(jiān)定不移地走綠色，低碳環(huán)保發(fā)展的路線，企業(yè)才有資格獲得永續(xù)發(fā)展的機(jī)會(huì)。（來源：利華益利津煉化有限公司）