伊犁州工業(yè)廢水處理設(shè)備

1脫硫廢水的主要來源

煤粉在鍋爐內(nèi)燃燒后會產(chǎn)生煙氣,煙氣經(jīng)電除塵器設(shè)備除塵后進(jìn)入引風(fēng)機(jī)再引出到脫硫系統(tǒng),經(jīng)增壓風(fēng)機(jī)、吸收塔、除霧器后,潔凈的煙氣通過煙囪排入大氣。

在吸收塔中,隨著吸收劑吸收二氧化硫過程的不斷進(jìn)行,吸收劑有效成分不斷被消耗從而生成的亞liu酸鈣經(jīng)強(qiáng)制氧化生成石膏,在吸收劑洗滌煙氣時(shí),煙氣中的氯化物也會逐漸溶解到吸收液中從而產(chǎn)生氯離子的富集。氯離子濃度的增高會帶來兩個(gè)不利的影響:一是降低了吸收液的pH值,以致引起脫硫率的下降和CaSO4結(jié)垢傾向的增大;此外,氯離子濃度過高會降低副產(chǎn)品(石膏)的品質(zhì),從而降低產(chǎn)出石膏的價(jià)值。當(dāng)吸收塔內(nèi)漿液質(zhì)量濃度達(dá)到700g/L,吸收劑基本*反應(yīng),脫硫能力相當(dāng)弱,吸收塔漿液中氯離子的質(zhì)量濃度達(dá)到大允許質(zhì)量濃度(20mg/L)左右,這就要將吸收塔漿液抽出送至石膏脫水車間使用真空皮帶脫水機(jī)脫水。脫硫系統(tǒng)排放的廢水,處理的清洗系統(tǒng)排出的廢水、水力旋流器的溢流水和皮帶過濾機(jī)的濾液都是廢水產(chǎn)生的來源。伊犁州工業(yè)廢水處理設(shè)備

2 脫硫廢水水質(zhì)的基本特點(diǎn)

脫硫廢水的成分及濃度對處理系統(tǒng)的運(yùn)行管理有很大影響，是影響處理設(shè)備的選擇、腐蝕等的關(guān)鍵性因素。脫硫廢水一般具有以下幾個(gè)特點(diǎn)。

（1）水質(zhì)呈弱酸性：國外 pH 值變化范圍為5.0～6.5，國內(nèi)一般為 4.0～6.0。酸性的脫硫廢水對系統(tǒng)管道、構(gòu)筑物及相關(guān)動力設(shè)備有很強(qiáng)的腐蝕性。

（2）懸浮物含量高，其質(zhì)量濃度可達(dá)數(shù)萬mg/L，而且大部分的顆粒物黏性低。

（3）COD、氟化物、重金屬超標(biāo)，其中包括第 1 類污染物，如 As、 Hg、Pb 等。

（4）脫硫廢水的一般溫度在45度左右。

（5）脫硫廢水生化需氧量(BOD5)低。

對于脫硫廢水水質(zhì)的控制，沒有相應(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn)，只有行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（DL/T997—2006《火電廠石灰石-石膏濕法脫硫廢水水質(zhì)控制指標(biāo)》），其對脫硫廢水總汞、總鉻、總鎘、總鉛、總鎳、懸浮物等指標(biāo)進(jìn)行了限制，但是總體標(biāo)準(zhǔn)偏低，如汞的排放限值為 0.05mg/L。

1

DL / T997 — 2006

表 1  在廠區(qū)排放口增加的監(jiān)測項(xiàng)目和污染物允許排放濃度 

表 2  脫硫廢水處理系統(tǒng)出口的監(jiān)測項(xiàng)目和污染物高允許排放濃度

3 影響脫硫廢水水質(zhì)的因素

由于各電廠使用的煤及石灰石產(chǎn)地不同，產(chǎn)生的煙氣及脫硫漿液的組成有所差異，這導(dǎo)致煙氣脫硫后產(chǎn)生的脫硫廢水成分非常復(fù)雜。煤燃燒后產(chǎn)生的煙氣中含有硫氧化物、氮氧化物、氯化氫和氟化氫等，經(jīng)過脫硫吸收塔時(shí)發(fā)生反應(yīng)，形成含有F-、SO42-、SO32-、Cl-、S2-、S2O62-、NO3-、NO2-的脫硫廢液。石灰石的主要成分為CaCO3，含有各種雜質(zhì)如MgO、Fe2O3、Al2O3、SiO2等，這些雜質(zhì)是脫硫廢水懸浮物的主要組成。煤和石灰石中還含有少量重金屬，在呈弱酸性的脫硫廢水中具有較好的溶解性，而電廠的電除塵器對<0.5 μm的細(xì)顆粒脫除困難，造成很多重金屬在吸收塔洗滌過程中進(jìn)入FGD漿液內(nèi)富集，同時(shí)硒也是煤中極易揮發(fā)的有害痕量元素之一，在燃燒過程中幾乎全部揮發(fā)，在脫硫廢水中以+6價(jià)硒酸鹽的形式存在，具有很強(qiáng)的毒性。

脫硫廢水的水質(zhì)及水量主要受燃煤品質(zhì)、石灰石品質(zhì)、脫硫系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及運(yùn)行、脫硫塔前污染物控制設(shè)備以及脫水設(shè)備等的影響。

其中煤是脫硫廢水污染物的主要來源，煤種類的不同將會影響脫硫廢水的排放量：高硫煤的燃燒會產(chǎn)生更多的二氧化硫，會增加脫硫劑的用量，增加脫硫廢水的排放量；高氯煤的燃燒會增加煙氣中氯的含量，進(jìn)而增加脫硫漿液中的氯含量，為了防止脫硫系統(tǒng)的腐蝕，維持脫硫漿液中氯離子濃度在一定的水平，會增加脫硫漿液的排除，使脫硫廢水的排放量增加。

脫硫廢水中的一部分污染物來源于石灰石，石灰石中的黏土雜質(zhì)含惰性細(xì)微顆粒、鋁及硅等物質(zhì)。同時(shí)，石灰石是脫硫廢水中鎳和鋅的重要來源。

4 現(xiàn)有的脫硫廢水處理技術(shù)

現(xiàn)有脫硫廢水處理技術(shù)主要包括沉降池、化學(xué)沉淀、生物處理、*技術(shù)（蒸發(fā)池、*循環(huán)、與飛灰混合等）、其他技術(shù)（人造濕地、蒸汽濃縮蒸發(fā)等）等

進(jìn)一步，可以將脫硫廢水的處理技術(shù)分為 4 種：傳統(tǒng)技術(shù)、深度處理技術(shù)、*技術(shù)及其他技術(shù)。

4.1傳統(tǒng)工藝

4.1.1  沉降池

沉降池通過重力作用去除廢水中顆粒物，基于此原理，必須保證廢水在沉降池內(nèi)有足夠的停留時(shí)間。沉降池處理成本低，對浮顆粒物有一定的去除作用，但是不能除去廢水中溶解的金屬鹽類，不能滿足排放標(biāo)準(zhǔn)的要求，一般只用于其他技術(shù)的預(yù)處理

  4.2化學(xué)沉淀

脫硫廢水的化學(xué)沉淀處理主要包括 4 個(gè)步驟。

（1）廢水中和。 脫硫廢水進(jìn)入第 1 隔槽的同時(shí)加入適量的石灰漿液，使其 pH 值由 5.5 左右升至 9.0 以上，并且使得大部分金屬離子形成難溶的氫氧化物重金屬沉淀。在第 2 個(gè)隔槽中加入有機(jī)硫化試劑 TMT-15 與 Hg2+、Pb2+反應(yīng)形成難溶的硫化物沉積至槽底。

（2）重金屬沉淀。 在第 2 個(gè)隔槽中加入有機(jī)硫化試劑 TMT-15 與 Hg2+、Pb2+反應(yīng)形成難溶的硫化物沉積至槽底。

（3）絮凝。 在第 3 隔槽中加入一定量的絮凝劑，使顆粒和膠體物質(zhì)凝聚成大顆粒后沉積至槽底。

（4）濃縮/澄清。 在澄清/濃縮池中，絮凝物沉

化學(xué)沉淀法對大部分金屬和懸浮物有很強(qiáng)的去除作用，但是對氯離子等可溶性鹽分沒有去除效果，對硒等重金屬離子的去除率不高，且運(yùn)行費(fèi)用高。

 4.3深度處理工藝

4.3.1生物處理

生物處理是利用微生物處理可生物降解的可溶的有機(jī)污染物或是將許多不溶的污染物轉(zhuǎn)化為絮狀物。污染物的去除可通過有氧、無氧或缺氧段三種方式去除。一般電廠利用有氧方式去除 BOD5，通過厭氧或缺氧的方式去除金屬或是營養(yǎng)鹽，微生物可以通過呼吸作用將硒酸鹽或ya硒酸鹽還原為元素態(tài)的硒，吸附在微生物細(xì)胞表面。

生物處理可以有效地去除脫硫廢水中的硒（降至μg/L級）、汞（降至 ng/L 級）等重金屬元素，但是其系統(tǒng)復(fù)雜，造價(jià)高且容易形成有毒的有機(jī)硒和有機(jī)汞，造成二次污染。

4.3.2  混合零價(jià)鐵技術(shù)（HZVI）

研究發(fā)現(xiàn)，利用零價(jià)鐵可以有效的減少廢水中的硒酸鹽或是ya硒酸鹽的含量，但是隨著反應(yīng)的進(jìn)行，鐵表面容易鈍化，影響零價(jià)鐵的反應(yīng)活性。后有學(xué)者將 Fe2+引入零價(jià)鐵處理系統(tǒng)，發(fā)現(xiàn)零價(jià)鐵的反應(yīng)活性有了明顯提高。實(shí)驗(yàn)研究表明，混合零價(jià)鐵技術(shù)對汞的去除效率達(dá)到 99.99%（出水濃度< 0.005μg/L），硒的去除效率達(dá) 99.8%（出水濃度< 7μg/L）。此外，與生物處理等技術(shù)相比，其運(yùn)行費(fèi)用較低。但在目前，此技術(shù)還在工業(yè)化試驗(yàn)階段，并未實(shí)際投入使用。

4.4*技術(shù)

4.4.1脫硫廢水和飛灰混合

如果電廠的飛灰用于填埋處理，可將排放的脫硫廢水用于飛灰的增濕，這有利于運(yùn)輸過程中減少粉塵的飛揚(yáng)和容積。但若飛灰用于商用（如制磚、作為水泥添加劑），則往往很難接受過高的 Cl−含量。

此外，此技術(shù)會使脫硫廢水中的重金屬轉(zhuǎn)移到飛灰中，可能會影響飛灰的綜合利用。 

4.4.2  蒸發(fā)池

蒸發(fā)池是通過自然蒸發(fā)減少廢水體積的一種方法，在美國有 10 余個(gè)電廠應(yīng)用此技術(shù)進(jìn)行脫硫廢水的處理。蒸發(fā)池的處理效率取決于廢水水量而非污染物濃度，因此適用于處理高濃度、總量少的含鹽廢水。此外，蒸發(fā)池處理廢水成本低，適用于土地價(jià)格低的半干旱或干旱地區(qū)使用。但是此技術(shù)需要作防滲處理，且當(dāng)廢水處理量大時(shí)，所需土地面積增加，處理成本增加。

為了加快蒸發(fā)速率，減少蒸發(fā)池的面積，降低處理費(fèi)用，蒸發(fā)的選址應(yīng)考慮氣象因素影響（相對濕度、溫度、風(fēng)速等），可以嘗試 4 種加速蒸發(fā)的方法，即輔助風(fēng)加速蒸發(fā)（WAIV）、濕浮動鰭、耐鹽植物以及噴霧蒸發(fā)。

輔助風(fēng)加速蒸發(fā)是利用泵將廢水抽到纖維織物上，增加蒸發(fā)面積，其蒸發(fā)速率可增加 13 倍，但纖維空隙容易被污染物堵塞，造成蒸發(fā)速率下降。

濕浮動鰭是利用鋁材做成鰭片漂浮在水面上，上面覆蓋一層吸水的棉布，具有兩個(gè)效果：增加交換面積與打破邊界層，實(shí)驗(yàn)證明，其蒸發(fā)速率可提

高 24%。

耐鹽植物是利用植物的蒸騰作用加速廢水蒸發(fā)，其蒸發(fā)速率可達(dá)數(shù)倍，但是植物的毒性以及經(jīng)濟(jì)性需要進(jìn)一步研究。

噴霧蒸發(fā)是利用高速旋轉(zhuǎn)的扇葉或是高壓噴嘴將廢水霧化成細(xì)小液滴，通過液滴與空氣的強(qiáng)烈對流進(jìn)行蒸發(fā)，在 20 世紀(jì) 90 年代，此技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于礦井高含鹽水[22]及電廠高含鹽水的處理[23]，但該技術(shù)存在液滴的風(fēng)吹損失，造成周邊環(huán)境的鹽污染。

盡管蒸發(fā)池技術(shù)存在一定的問題，但是由于其系統(tǒng)簡單、費(fèi)用低，隨著環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)日益嚴(yán)格，其研究將受到廣泛關(guān)注。

4.4.3  煙道蒸發(fā)

如圖 8 所示，脫硫廢水煙道蒸發(fā)技術(shù)是利用氣液兩相流噴嘴將脫硫廢水霧化并噴入空預(yù)器與除塵器之間的煙道中，利用煙氣余熱將廢水*蒸發(fā)，使廢水中的污染物轉(zhuǎn)化為結(jié)晶物或鹽類，隨飛灰一起被除塵器捕集

①由于脫硫廢水引起的煙氣含塵量變化很小，對除塵器入口含塵量的影響很小，脫硫廢水的噴入使得煙氣減溫增濕，有利于除塵效率的提高；

②脫硫廢水噴入煙道可以增加吸收塔入口煙氣的含濕量，有效地減少由于脫硫前后煙氣含濕量變化而引起水的損失，減少了煙氣脫硫工藝過程水的用量；

③對腐蝕的影響，控制煙氣溫度在酸露點(diǎn)以上，不會造成除塵器等的腐蝕。但不可否認(rèn)，此技術(shù)可能存在以下缺點(diǎn)：脫硫廢水中的大顆粒物質(zhì)可能會造成噴嘴的堵塞與磨損，造成噴嘴霧化效果下降；脫硫廢水不能*蒸發(fā)造成可能煙道的腐蝕穿孔

4.5.1人工濕地

人工濕地利用包括濕地植物、土壤及微生物活動在內(nèi)的自然過程降低廢水中的金屬、營養(yǎng)素以及總懸浮顆粒物的濃度。人工濕地由若干包含植物和細(xì)菌的單元組成，電廠可根據(jù)去除污染物的種類選擇合適的單元。人工濕地可以有效降低金屬、營養(yǎng)性物質(zhì)以及總懸浮顆粒物濃度，但是必須在低氯情況下進(jìn)行。

4.5.2  蒸汽濃縮蒸發(fā)技術(shù)

蒸汽濃縮蒸發(fā)技術(shù)是利用蒸發(fā)對廢水進(jìn)行蒸發(fā)濃縮產(chǎn)生蒸餾水和濃縮水，濃縮通過結(jié)晶器或是噴霧干燥進(jìn)一步的蒸發(fā)，產(chǎn)生蒸餾水和固體廢棄物，固體廢棄物進(jìn)行回收或是填埋處理。為了防止蒸發(fā)器結(jié)垢，需要對廢水進(jìn)行預(yù)處理，去除廢水中的鈣鎂離子。

國內(nèi)河源電廠采用了此技術(shù)，該系統(tǒng)設(shè)計(jì)出力為22m3/h，包括脫硫廢水 18m3/h 和其他廢水4m3/h，采用“預(yù)處理+深度處理”的方式，其中預(yù)處理分為混凝沉淀系統(tǒng)、水質(zhì)軟化系統(tǒng)和污泥處理系統(tǒng)；深度處理則采用 4 效立管強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)結(jié)晶工藝，預(yù)處理出水依次進(jìn)入 1～4 效蒸發(fā)結(jié)晶罐進(jìn)行蒸發(fā)結(jié)晶。經(jīng)計(jì)算，此脫硫廢水處理系統(tǒng)的總投資在(7000～7500)萬元，運(yùn)行成本高昂。

蒸汽壓縮蒸發(fā)是一項(xiàng)成熟的技術(shù)，目前，在國外已有部分應(yīng)用[48-50，但隨后被證明經(jīng)濟(jì)性上存在問題。

5 脫硫廢水處理技術(shù)總結(jié)

以處理效率、二次污染、運(yùn)行成本及是否達(dá)標(biāo)排放作為技術(shù)指標(biāo)對脫硫廢水處理技術(shù)進(jìn)行評價(jià)。除沉淀池外，各脫硫廢水處理技術(shù)都能使脫硫廢水達(dá)標(biāo)排放，其中生物處理、混合零價(jià)鐵技術(shù)、人工濕地可以將廢水中重金屬濃度降至非常低的水平，而與飛灰混合、蒸發(fā)池、煙道蒸發(fā)、蒸汽濃縮蒸發(fā)可以實(shí)現(xiàn)脫硫廢水的*；但是有些技術(shù)受到運(yùn)行成本太高的限制，如生物處理、蒸汽濃縮蒸發(fā)等，而有些技術(shù)還在研究階段，應(yīng)用不成熟，如混合零價(jià)鐵技術(shù)；有些技術(shù)雖然運(yùn)行成本低，但是可能會對電廠的正常運(yùn)行產(chǎn)生影響，如煙道蒸發(fā)技術(shù)。

 1  廢水中和

廢水處理的*道工序就是中和，即在脫硫廢水進(jìn)入中和箱的同時(shí)加入一定量的 5% 的石灰乳溶液，通過不斷攪拌，將廢水的pH提高至 9.0以上，使大多數(shù)重金屬離子在堿性環(huán)境中生成難溶的氫氧化物沉淀。以使得下一個(gè)箱體能實(shí)現(xiàn)對重金屬的較好處理。

2  重金屬沉淀

在沉降箱中加入有機(jī)硫化物以沉淀出上一步未沉淀出的重金屬離子，如Hg2+.Ca( OH) 2 的加入不但升高了廢水的 pH 值，而且使 Fe3+ 、Zn2+ 、Cu2+ 、Ni2+ 、Cr3+ 等重金屬離子生成氫氧化物沉淀。一般情況下 3 價(jià)重金屬離子比 2 價(jià)離子更容易沉淀，當(dāng) pH 值達(dá)到 9． 0 ～ 9． 5 時(shí)，大多數(shù)重金屬離子均形成了難溶的氫氧化物。同時(shí)石灰漿液中的 Ca2+ 還能與廢水中的部分 F －反應(yīng)，生成難溶的CaF2; 與 As3+ 絡(luò)合生成Ca(AsO3)2等難溶物質(zhì)。此時(shí) Cd2+ 、Pb2+ 、Hg2+ 仍以離子形態(tài)留在廢水中，所以在沉降箱中加入有機(jī)硫化物( TMT －15) ，使其與 Cd2+ 、Pb2+ 、Hg2+ 反應(yīng)形成難溶的硫化物沉積下來。

3  絮凝反應(yīng)

脫硫廢水中的懸浮物含量較大，其中主要含有石膏顆粒、SiO2、Al 和 Fe 的氫氧化物。采用絮凝方法使膠體顆粒和懸浮物顆粒發(fā)生凝聚和聚集，從液相中分離出來，是一種降低懸浮物的有效方法。所以在絮凝箱中加入絮凝劑 FeClSO4，使廢水中的細(xì)小顆粒凝聚成大顆粒而沉積下來。在澄清池入口中心管處加入陰離子混凝劑 PAM 來降低顆粒的表面張力，進(jìn)一步強(qiáng)化顆粒的長大過程，使細(xì)小的絮凝物慢慢變成粗大結(jié)實(shí)、更易沉積的絮凝體，同時(shí)脫硫廢水中的懸浮物也沉降下來。

由于脫硫廢水中懸浮物含量較高，該系統(tǒng)中還設(shè)置了工業(yè)水反沖洗步驟，將沉積在三聯(lián)反應(yīng)箱底部的淤泥能夠及時(shí)排出箱體，保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

4  廢水澄清及污泥濃縮

絮凝后的廢水從反應(yīng)池溢流進(jìn)入裝有攪拌器的澄清池中，絮凝物沉積在底部并濃縮成污泥，上部則為凈水。大部分污泥經(jīng)污泥輸送泵排到壓濾機(jī)，小部分污泥作為接觸污泥返回中和箱，提供沉淀所需的晶核，但在實(shí)際調(diào)試運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)，基本無需污泥回流至中和箱。上部凈水通過澄清池周邊的溢流口自流到出水箱，出水箱設(shè)置了監(jiān)測凈水 pH 值和懸浮物的在線監(jiān)測儀表，如果 pH 和懸浮物達(dá)到排水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)則通過排水泵外排，否則將其送回中和箱繼續(xù)處理，直到合格為止。

澄清池底部的污泥，自流到污泥緩沖箱，經(jīng)給料泵加壓，送至板框壓濾機(jī)脫水，壓成泥餅后集中處理。

污水排放標(biāo)準(zhǔn)

水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)通常被稱為污水排放標(biāo)準(zhǔn)，它是根據(jù)受納水體的水質(zhì)要求，結(jié)合環(huán)境特點(diǎn)和社會、經(jīng)濟(jì)、技術(shù)條件，對排入環(huán)境的廢水中的水污染物和產(chǎn)生的有害因子所作的控制標(biāo)準(zhǔn)，或者說是水污染物或有害因子的允許排放量(濃度)或限值。它是判定排污活動是否違法的依據(jù)。污水排放標(biāo)準(zhǔn)可以分為：國家排放標(biāo)準(zhǔn)、地方排放標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

1．國家排放標(biāo)準(zhǔn)

  國家排放標(biāo)準(zhǔn)是國家環(huán)境保護(hù)行政主管部門制定并在全國范圍內(nèi)或特定區(qū)域內(nèi)適用的標(biāo)準(zhǔn)，如《中華人民共和國污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978--1996)適用于全國范圍。

2．地方排放標(biāo)準(zhǔn)

  地方排放標(biāo)準(zhǔn)是由省、自治區(qū)、直轄市人民政府批準(zhǔn)頒布的，在特定行政區(qū)適用。如《上海市污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(DB31／199-1997)，適用于上海市范圍。

3．行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)

  目前我國允許造紙工業(yè)、船舶工業(yè)、海洋石油開發(fā)工業(yè)、紡織染整工業(yè)、肉類加工工業(yè)、鋼鐵工業(yè)、合成氨工業(yè)、航天推進(jìn)劑、兵器工業(yè)、磷肥工業(yè)、燒堿、聚氯乙烯工業(yè)等12個(gè)工業(yè)門類，不執(zhí)行國家污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)，可執(zhí)行相應(yīng)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

注：括號外為水溫>12℃時(shí)的控制指標(biāo)，括號內(nèi)為水溫≤12℃時(shí)的控制指標(biāo)。/前后數(shù)值分別表示現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)值、原執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)。

表2部分一類污染物允許排放深度（日均值）單位：mg/L

表3選擇控制項(xiàng)目允許排放深度（日均值）單位：mg/L