脱硫废水零排放技术分析及相关应用

根据我国针对各种工业废水排放的严格把控和高排放标准。目前我国脱硫废水处理主要包括脱硫废水预处理、脱硫废水回用、脱硫废水零排放等阶段。基于此，本文阐述了脱硫废水水质的主要特征以及脱硫废水预处理技术，对脱硫废水零排放处理技术及其应用进行了简要分析，旨在加强水环境保护。

脱硫废水含有多种污染物，如COD、SS、氟化物、微量重金属等有害离子，同时具有极高含盐量、极高硬度和极低碱度的特点。根据我国目前针对各种工业废水排放的标准要求，脱硫废水零排放是未来脱硫废水处理的终趋势。以下就脱硫废水零排放处理技术及其应用进行探讨。

一、脱硫废水水质的主要特征

据相关我国能源结构主要以煤炭为主，占比60%以上。燃烧煤炭产生的烟气需要进行脱硫处理，脱硫废水的具体成分与脱硫所采用的处理技术有关，目前我国烟气脱硫的主流工艺是石灰石-石膏湿法脱硫技术，该部分产生的废水称作脱硫废水，并且水质与运行管理也有很大的关系。目前我国烟气脱硫主要采用石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺。其采用钙基吸收剂作为脱硫剂，在与烟气接触过程中，烟气中的二氧化硫被除去。同时燃煤烟气中含有的一些重金属、COD、盐等污染物也进入到脱硫浆液中，这就决定了脱硫废水水质一般呈弱酸性。对于脱硫废水的水质控制一直没有相应的国家标准，只有电力行业的相关标准对脱硫废水有害物质主要包括总汞、镉、铅、镍等指标进行了限制，但是整体排放标准要求较低。

脱硫废水水质特征主要表现为：第一、废水呈弱酸性，pH范围为4.0～6.0;第二、悬浮物含量高，其悬浮物浓度可达数万mg/L，主要成分是石膏晶体和亚硫酸钙等;第三、含有Pb、Cd、Cr、Ni、Hg等重金属离子均有超标;第四、COD超标;第五、盐分含量高，含有大量的SO42-、SO32-、Cl-等离子，其中Cl-的质量分数约为0.04。因此脱硫废水如果得不到妥善处理，将会对环境造成严重影响。

二、脱硫废水预处理技术的分析

预处理通常采用机械加速澄清池或高密度澄清池处理工艺，工艺系统在废水的石灰软化工艺上都有成熟的应用。这种工艺均通过化学沉淀、混凝的方法，去除水中的钙、镁、硅以及重金属等高结垢成分，还能降低COD以及一些胶体污染物，保证后续工艺高回收率的要求同时，也可以极大降低后级膜处理工艺以及蒸发结晶工艺中的污染趋势。具体表现为：(1)沉降池处理技术。沉降池主要起到预沉作用，脱硫废水中含有的悬浮物含量很高，通过预沉池沉淀排泥可以减轻后续工艺运行排泥负荷，不仅可以保证后续化学沉淀的稳定运行，而且可以大大降低运行成本。沉降池一般设置8h停留时间，大量悬浮物在此去除通过排泥泵排放，悬浮物在这部分的去除率在70%左右。(2)化学沉淀处理技术。化学沉淀主要是采用在脱硫废水中加入化学药剂的方法，来去除水中含有的悬浮物、硬度、硅化物、碱度和有害重金属离子。目前国内主要应用广泛的化学沉淀方法是三联箱化学沉淀法。三联箱化学沉淀法具体步骤如下：第一、废水中和，在第1个箱中加入适量的石灰或者液碱将pH调至10.0左右，这样能够有效去除水中的金属离子;第二、反应池沉淀，在第2个箱中加入TMT-15，主要用来去除汞、铅等重金属离子;第三、絮凝，在第3个箱中加入一定量的絮凝剂及助凝剂，目的是沉淀物形成大颗粒，增加沉淀效果;第四、浓缩澄清，在澄清池中将污泥沉淀物进行排放，经过污泥压滤机后外运，上部是化学沉淀处理后的净水。

三、脱硫废水零排放处理技术及其应用分析

上述三联箱工艺处理后的脱硫废水不能满足国家对废水零排放的标准要求，以下就脱硫废水的回用和零排放处理技术进行分析：

1、脱硫废水回用。随着反渗透膜技术的日益成熟，现在反渗透膜能够承受较高的COD、硬度和极高的含盐量。这样促使在脱硫废水中应用反渗透膜技术具有很好的适用性，如高盐水反渗透脱硫废水回用技术，主要包括以下步骤:(1)预处理。在三联箱工艺的基础上进行改进后，去除脱硫废水中的硬度、总硅，以保证后续主体反渗透设备的正常运行，提高使用寿命。(2)COD处理。脱硫废水中含有较高的COD，这部分COD对后续的反渗透和蒸发结晶设备会产生污堵等影响，需要去除。目前可以采用生物处理和氧化处理方法去除COD。(3)高盐反渗透处理。反渗透是在压力的驱动下能够高效截留大分子溶质、COD，从而获取纯净的水。特制的反渗透膜能够在较高压力下运行，除去高含盐量水中的溶质盐得到纯水，根据脱硫废水特点，TDS在2万～3万，可以使用压力在60bar下运行的高压反渗透膜，通过反渗透得到的纯净的产水TDS仅在1000以下，回收率能够达到70%左右，此部分水可以较好地融入除盐水系统，达到脱硫废水回用的目的。

2、蒸发结晶零排放。脱硫废水零排放是水处理一直追求的零污染或近零污染处理技术，较早脱硫废水的零排放方法主要有：(1)脱硫废水与飞灰混合，但是混合后大量盐分转入飞灰，导致飞灰很难二次利用;(2)蒸发池，其是采用自然蒸发减少废水排放量的一种方法，美国有多个电厂采用此技术，适合处理较少水量、较高盐分的水，蒸发池做防渗处理，但是由于蒸发池存在较多弊端，而且易引发不可恢复的水污染事故，目前我国已全面取缔蒸发池的使用;(3)烟道蒸发，其是利用烟道气预热将脱硫废水中的盐分蒸发为固体的方法，此方法存在脱硫废水不能完全蒸发造成烟道腐蚀穿孔的问题，严重影响烟道系统的稳定运行。上述传统零排放工艺已很难满足现行国家标准，目前脱硫废水处理较好的方式是单独进行MVR蒸发结晶得到固体物的方法，系统采用高压反渗透再回用后，有70%左右的废水被回用，大大降低了后续处理的规模，回用产生的浓水盐分更高，TDS达到5万～6万，可以采用MVR蒸发浓缩器进一步进行蒸发浓缩。

3、蒸发浓缩处理技术分析。蒸发浓缩是工业中非常典型的水处理技术之一，其被广泛应用于化工、食品、制药、海水淡化等领域。脱硫废水可以采用多效蒸发或者MVR蒸发技术。多效蒸发技术采用新鲜蒸汽为加热源，加热第一效蒸发器促使废水浓缩，利用第一效中蒸汽剩余的热源加热第二效蒸发器，这样可以重復有效地利用新鲜蒸汽的热能，提高加热蒸汽的利用率，大大降低成本。MVR (机械蒸汽再压缩)技术将蒸发器与蒸汽泵相结合，以消耗一部分高质能(热能、机械能、电能等)为代价，通过热力循环压缩过程，把蒸发器出来的二次低温位蒸汽转移到高温位蒸汽，再送至蒸发器的加热室当作加热蒸汽使用，使料液维持沸腾状态，而加热蒸汽本身则冷凝成水，其比较适合蒸发量较小、蒸汽使用量较小的蒸发器设备。