低運(yùn)行成本的脫硫廢水零排放工藝研究

北極星環(huán)保網(wǎng)訊:火電廠脫硫廢水零排放項(xiàng)目面臨著運(yùn)行成本高、混合結(jié)晶鹽難處理、系統(tǒng)穩(wěn)定性差等問(wèn)題。本文研究應(yīng)用硫酸鈉為軟化藥劑的脫硫廢水軟化預(yù)處理工藝，使運(yùn)行成本大幅下降，通過(guò)MVR兩級(jí)蒸發(fā)濃縮結(jié)晶工藝，系統(tǒng)只產(chǎn)出工業(yè)級(jí)氯化鈉結(jié)晶鹽，無(wú)混合鹽產(chǎn)出，既實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)物的資源化，又免除了混合結(jié)晶鹽的處置費(fèi)用，很好的解決了該類項(xiàng)目面臨的問(wèn)題。

目前，國(guó)內(nèi)外燃煤電廠脫硫廢水目前大部分采用混凝沉淀工藝處理后直接排放，該技術(shù)相對(duì)比較成熟，雖然對(duì)于其中重金屬、懸浮物、COD、氟化物、硫化物等排放標(biāo)準(zhǔn)中所列的污染物能有效去除，但對(duì)于廢水中的溶解性物質(zhì)則無(wú)法有效去除，排放的廢水含鹽量一般在25000~35000mg/L，如排放不當(dāng)，將會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。

隨著社會(huì)環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)和環(huán)保法規(guī)要求的逐步提高，部分新建燃煤電廠已要求達(dá)到廢水“零排放”。如此一來(lái)，高含鹽的脫硫廢水零排放成為擺在電廠面前的緊迫問(wèn)題。目前，國(guó)內(nèi)已有多家電廠投建了脫硫廢水零排放系統(tǒng)，解決了脫硫廢水排放問(wèn)題，但在投運(yùn)后均存在一些問(wèn)題，導(dǎo)致項(xiàng)目運(yùn)行情況不甚理想。主要問(wèn)題包括：

①運(yùn)行成本高，尤其是預(yù)處理藥劑成本占運(yùn)行成本很高比例;

②蒸發(fā)結(jié)晶設(shè)備結(jié)垢快，清洗周期短，系統(tǒng)頻繁停機(jī);

③產(chǎn)生的混合鹽不僅無(wú)利用價(jià)值，還需要額外的成本和場(chǎng)地進(jìn)行固廢處置，而結(jié)晶鹽具有極強(qiáng)溶解性，處置不當(dāng)將造成二次污染。低運(yùn)行成本、高可靠性、副產(chǎn)物完全資源化成為業(yè)內(nèi)急需解決的三大難題，也制約著脫硫廢水零排放技術(shù)的發(fā)展。

1脫硫廢水零排放工藝

1.1脫硫廢水零排放預(yù)處理工藝

火電廠石灰石-石膏法產(chǎn)生的脫硫廢水中含有高濃度的Cl-、SO42-、Na+、Ca2+、Mg2+，是典型的高鹽、高硬度廢水。由于，脫硫廢水中鈣鎂離子含量很高，為保障后續(xù)蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，需要先對(duì)其進(jìn)行軟化預(yù)處理。

目前電廠脫硫廢水零排放預(yù)處理工藝中常采用的軟化方案有：石灰-純堿法、氫氧化鈉-純堿法，生成的沉淀物有Mg(OH)2和CaCO3，然后通過(guò)絮凝沉淀工藝去除。從實(shí)際工作中結(jié)合可以看出，NaOH和Na2CO3成本較高，Ca(OH)2和Na2SO4成本較低，但采用石灰-純堿法時(shí)，由于第一步需加入Ca(OH)2，導(dǎo)致水中Ca2+濃度升高，增加了第二步加入Na2CO3時(shí)所需的藥劑量，所以成本仍然較高。

由于NaOH和Na2CO3藥劑成本較高，導(dǎo)致預(yù)處理運(yùn)行成本居高不下，本文根據(jù)脫硫廢水水質(zhì)特點(diǎn)，研究了一種以廉價(jià)的Na2SO4替代Na2CO3作為軟化藥劑的預(yù)處理軟化工藝。

1.1.1脫硫廢水零排放預(yù)處理工藝過(guò)程分析

兩種含有相同離子的鹽溶于水時(shí)，它們的溶解度都會(huì)降低，這種現(xiàn)象叫做同離子效應(yīng)。同離子效應(yīng)對(duì)于微溶電解質(zhì)特別顯著，在化學(xué)分析中應(yīng)用很廣，例如，在硫酸鈣的飽和溶液中，加入和硫酸鈣有相同離子的硫酸鈉，因而降低硫酸鈣的溶解度。

對(duì)此現(xiàn)象可以這樣來(lái)理解：微溶電解質(zhì)的溶解和沉淀是一種動(dòng)態(tài)平衡，所以溶液中有關(guān)離子濃度的乘積是一個(gè)常數(shù)─溶度積。例如[Ca2+][SO42-]=Ksp=常數(shù)c，假定原來(lái)單純的硫酸鈣的飽和溶液中，[Ca2+]=[SO42-];加了Na2SO4后，[SO42-]大大增加，常數(shù)c不變，因?yàn)閇Ca2+]=Ksp/[SO42-]，所以[Ca2+]大大降低，它無(wú)處可去，只有沉淀。[Ca2+]降低就意味著CaSO4的溶解度下降了。從溶解平衡角度來(lái)解釋，Ca2++SO42-=CaSO4↓，當(dāng)[SO42-]增加時(shí)，平衡被打破，反應(yīng)向右進(jìn)行。

1.1.2一種低運(yùn)行成本脫硫廢水零排放預(yù)處理工藝

由于脫硫廢水在蒸發(fā)結(jié)晶時(shí)會(huì)產(chǎn)生富含Na2SO4/NaCl的混合濃漿液或混合結(jié)晶鹽，這部分結(jié)晶鹽不僅沒(méi)有回收價(jià)值，還需要額外的處置費(fèi)用，而Na2SO4恰好可以作為軟化藥劑使用，所以，可以將蒸發(fā)結(jié)晶工藝段的Na2SO4/NaCl混合濃漿液回流至預(yù)處理，不僅減少了預(yù)處理藥劑的用量和費(fèi)用，更是避免了系統(tǒng)混合鹽外排而導(dǎo)致運(yùn)行成本增加。

該軟化工藝采用兩級(jí)軟化澄清工藝，第一級(jí)反應(yīng)去除廢水中的重金屬離子和Mg2+，并將Ca2+濃度控制在較低水平，第二級(jí)反應(yīng)進(jìn)一步降低廢水中的Ca2+，最后經(jīng)多介質(zhì)過(guò)濾、調(diào)節(jié)pH并降低COD后排入清水池。詳細(xì)流程描述如下：

脫硫廢水首先進(jìn)入原水池，原水池需要足夠的容積以減少脫硫廢水水質(zhì)波動(dòng)。

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