浅析燃煤电厂脱硫废水处理技术研究与运用
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【摘 要】电厂水系统废水经过梯级利用后，脱硫废水成为最复杂终端废水。为了使燃煤电厂更好地处理脱硫废水，本文对脱硫废水的处理技术及其应用发展进行深入的分析。脱硫废水中污染物多、离子浓度高，目前多采用化学沉淀法进行处理。研究结果表明，脱硫废水零排放技术的开发与应用，有助于进一步完善污染物处理技术，避免出现资源浪费与二次污染。
【关键词】脱硫废水；处理技术；零排放
引言
我國煤炭资源丰富，人口众多，目前仍主要依靠燃煤发电，而新能源如核能、风能和太阳能等清洁能源还远远不能满足社会发展需求。现阶段，煤炭在我国能源结构中依然占据很大的比例，而燃煤污染一直是急需解决的环境问题。燃煤烟气成分复杂，污染物种类繁多，其中二氧化硫的排放尤为引人关注，其不仅能直接对生态系统造成危害，而且是引起酸雨、雾霾等危害的元凶。为了保护赖以生存的环境，人们需要对燃煤烟气进行脱硫处理。
1脱硫废水零排放实施现状
主要包括循环排污水、冷却系统排水、化学水处理系统酸碱再生废水、输煤冲洗和除尘废水、含油废水、脱硫废水等。该类废水包含的废水类型种类多，致使其成分复杂，主要特性为含盐量高、有机物、悬浮物含量高、水质稳定性差且容易结垢等。此类废水排入水体后会导致不同程度的环境污染。针对不同的废水，处理工艺的选择也存在差异，但最终都能达到回收利用。通过传统的水处理工艺，火电厂的绝大部分废水都能够实现阶梯利用，但脱硫废水是电厂终端废水，其成分较为复杂并具有强腐蚀性，难以直接回用。脱硫废水的处理成为制约火电厂废水零排放的关键因素。
2 燃煤电厂脱硫废水的主要特性以及现有的处理技术
2.1 化学沉淀法
大部分燃煤电厂使用化学沉淀法来处理脱硫废水，该技术主要的原理是除去脱硫废水中的重金属化合物与杂质，其工作流程主要是通过对杂质进行氧化、中和、沉积、絮凝等方式对废水进行处理来达到目的。在整个化学沉淀过程中，先把脱硫废水引入调节池中，由于脱硫废水呈酸性，进入中和池后加入石灰乳调节溶液的酸碱度，也可加入其他强碱类物质将溶液调节为碱性，一般调节的pH值范围为9.0-9.5。这样可以使多数重金属离子以氢氧化物沉淀的形式从脱硫废水中分离出来。通过中和反应，大多数重金属离子会分离出来，但是部分离子如汞等很难从中分离，因此中和反应后的废水进入反应池中，加入硫化物与其反应来沉淀汞金属。为避免添加的试剂造成再次污染，硫化物质一般选用有机硫TMT-化学沉淀反应后，将废水引入絮凝池进行澄清，上层液体在经过酸碱度调节后可以达到排放标准。沉淀下来的污泥等杂质部分进入中和池进行二次处理，底层的杂质进行脱水、干燥处理。化学沉淀法是使用最为普遍的一种方法，具有很多优点，石灰乳原料易得，价格低廉，工艺相对简单，成本较低，实际操作步骤明确。但是，该方法也有一些缺点。例如，石灰乳在使用过程中容易沉淀下来堵塞管道，给反应池的清理带来不便，容易影响工艺流程的进行。另外，整个流程需要用到的设备较多，步骤较多，前期建造成本较高。
2.2 吸附法
吸附法是脱硫废水处理中常用的方法，可以把废水中的离子较为完全地去除。在燃煤电厂的脱硫废水处理中，很多学者采用这种方法。例如：活性炭、磺化煤、活性白土、硅藻土、活性氧化铝、活性沸石、焦炭吸附法主要采用吸附剂来对废水中的离子产生吸附力，选择不同的吸附剂会对废水中的离子产生不同的吸附作用，合适的吸附剂会高效地去除金属离子，而且加入过量的吸附剂不会对废水产生二次污染。吸附法对大多数离子的去除率可以至少达到80%，其具有很多优点，如运行成本低、工艺操作简单、处理效率高、步骤少。金属离子的去除是脱硫废水处理的重要内容，由于废水含盐量极高，在使用吸附剂吸附金属离子时，很多无机离子也会被吸附，容易导致金属离子吸附率低。目前，吸附法还没有广泛用于燃煤电厂脱硫废水处理中，还有待进一步的研究。要实现吸附法在脱硫废水中的实际应用，人们需要对其不断优化，如吸附剂的选择、吸附剂所需要的条件、工艺流程和设备等。
2.3 离子交换法
离子交换法的作用原理为，向脱硫废水中加入相应的离子，这些离子会与废水中的其余离子结合，当水体中的离子含量下降时，能够大幅降低水质的硬度。这种方法在应用过程中，拥有更高的可靠性与稳定性，另外就软化效果来看，这种方法能够使脱硫废水的硬度降低到10ppm以下，同时对于高于该硬度的脱硫废水，还可以进行二次以及多次处理。常用有无机和有机质两类。前者如天然物质海绿砂或合成沸石；后者如磺化煤和树脂。考虑到该系统的建设和运行成本，在具体的离子交换过程中，可以采用向系统中加入化学药品的方式达到软化目的，为后续的处理过程打下基础。例如：动态离子交换法去除废水中的镁离子
动态离子交换法除镁的最佳工艺条件为：常温操作，最佳酸度为PH=4.-6.0，操作流速为0.849cm/min；树脂床高径比为8；接触时间为20min左右。动态离子交换法去除稀土废水中的镁离子 动态离子交换法除镁的最佳工艺条件为：常温操作，最佳酸度为PH=4.5-6.0，操作流速为0.849cm/min；树脂床高径比为8；接触时间为20min左右。
2.4 多物质加入法
在这种技术的应用中，会向脱硫废水中加入硫酸钠、和石灰，原因在于在脱硫废水的环境下，这些物质的加入会影响硫酸钙的溶解度。在该技术的具体实施过程中，首先会对脱硫废水进行预处理，处理方式为向废水中加入石灰以及硫酸钠，同时对废水的酸碱度进行控制，需要保证酸碱度在12-13之间，同时将这些废水进行雾化处理。其次为将脱硫烟气排放到经过预处理的脱硫废水中，同时需要向这些烟气中通入二氧化碳，这种烟气能够在脱硫废水的环境下生成碳酸钙，由于碳酸钙不溶于水，所以可以对脱硫废水中的钙离子进行有效处理。最后为控制废水的酸碱度，需要保持在11左右。这种方法在应用过程中，能够在很大程度上降低水质软化过程中需要耗费的成本，但是也存在较为严重的问题，即在技术的具体应用中，很难对废水的酸碱度进行控制。
结语
燃煤电厂脱硫废水的处理是很多学者一直研究的课题，处理的难点在于污染组分差别大、离子浓度含量高、硬度高等。随着科技的不断进步，越来越多的难题被攻克，很多新技术、新方法被应用到废水处理中，诸多学者在脱硫废水的零排放方面做了大量研究，随着很多新理论的提出，脱硫废水的零排放技术将会更加完善。
参考文献：
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（作者单位：国家能源集团有限公司聊城发电厂）
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