摘 要:介紹了鎂法脫硫技術的發(fā)展，以及鎂法脫硫廢水處理系統(tǒng)的特點和處理工藝。

關鍵詞:氧化鎂,濕法煙氣脫硫,廢水處理

1 鎂法脫硫技術的發(fā)展

氧化鎂法在濕法煙氣脫硫技術中是僅次于鈣法的又一主要脫硫技術。據(jù)介紹，氧化鎂再生法的脫硫工藝最早由美國開米科公司（Chemico—Basic）在20世紀 60年代開發(fā)成功，70年代后費城電力公司（PECO）與 United＆Constructor合作研究氧化鎂再生法脫硫工藝，經過幾千小時的試運行之后，在三臺機組（其中兩臺分別為150MW和320MW）進行了全規(guī)模的FGD系統(tǒng)和兩個氧化鎂再生系統(tǒng)建設，上述系統(tǒng)于1982年建成并投入運行，1992年以后停運硫酸制造廠，直接將反應產物硫酸鎂銷售。1980年美國DUCON公司在PHILADELPHA ELECTRIC EDDYSTONE STATION成功建成實施氧化鎂濕法脫硫系統(tǒng)，運行至今，效果良好。隨后韓國和臺灣地區(qū)也發(fā)展了自己的濕式鎂法脫硫技術，目前在臺灣 95%的電站采用氧化鎂法脫硫。

近幾年國內的氧化鎂濕法脫硫發(fā)展較快，2001年，清華大學環(huán)境系承擔了國家“863”計劃中《大中型鍋爐鎂法脫硫工藝工業(yè)化》的課題，對鎂法脫硫的工藝參數(shù)、吸收塔優(yōu)化設計和副產品回收利用等進行了深入的研究，并在4t/h、12t/h鍋爐上進行了中試，在35t/h鍋爐上進行了工程應用。目前，大機組鎂法煙氣脫硫已經有濱州化工集團發(fā)電廠、太鋼發(fā)電廠、華能辛店電廠、中石化儀征化纖熱電廠、魏橋鋁電發(fā)電廠、鞍山北美熱電廠、魯北化工發(fā)電廠、臺塑關系企業(yè)（寧波、昆山、南通）熱電廠、五礦營口中板燒結機廠等電廠和燒結機廠在建或投入運行。

濕式鎂法脫硫工藝又可分為氧化鎂/亞硫酸鎂法、氧化鎂/硫酸鎂拋棄法、氧化鎂/硫酸鎂回收法等。本文主要介紹應用規(guī)模較大、前景廣闊的氧化鎂/亞硫酸鎂工藝中的廢水處理工藝。

2 脫硫廢水處理技術概況

濕法煙氣脫硫工藝中存在廢水處理問題，雖然有很多電廠的脫硫系統(tǒng)都配有廢水處理系統(tǒng)，但國內目前對脫硫廢水的處理工藝研究較少，其中關注最多的是石灰石/石膏法產生的脫硫廢水，對于鎂法脫硫產生的廢水的研究就更少了。鎂法脫硫廢水處理現(xiàn)在多是引用和借鑒石灰石/石膏法脫硫廢水處理經驗。為了維持脫硫裝置漿液循環(huán)系統(tǒng)物質的平衡，防止煙氣中可溶物質超過規(guī)定值和保證副產物品質，必須從循環(huán)系統(tǒng)中排放一定量的廢水。因此，沒有預處理塔的鎂法脫硫和石灰石/石膏法脫硫過程產生的廢水均來源于吸收塔的排放水。

3 鎂法脫硫廢水水量和水質

3.1 脫硫廢水水量

脫硫廢水的水量與煙氣中的HCl和HF、吸收塔內漿液中的Cl-和SO4 2-濃度、脫硫用水的水質等有關。當進入吸收塔內的煙氣量一定時，廢水排放量由以下條件確定:

（1）脫硫廢水的水量取決于煙氣中的HCl（H F）濃度，而煙氣中的HCl（HF）主要來自于機組燃燒的煤。煤中Cl（F）的含量越高，煙氣中的HCl（HF）濃度就越高，廢水排放量也就越大。

（2）脫硫廢水的水量關鍵取決于吸收塔內Cl-的控制濃度。漿液中的Cl-濃度太高，亞硫酸鎂品質下降且脫硫效率降低，對設備的抗腐蝕要求提高；對漿液中的 Cl-濃度要求過低，脫硫廢水的水量增大，廢水處理的成本提高。根據(jù)經驗，脫硫廢水中的Cl-濃度控制在10～ 20g/L為宜。

（3）脫硫廢水的水量還取決于吸收塔內SO4 2-的控制濃度。漿液中SO4 2-濃度太高，會造成漿液粘性增加，影響亞硫酸鎂的結晶，脫硫效率降低；漿液中SO4 2-的控制濃度過低，SO3 2-氧化成SO4 2-的正反應加速，亞硫酸鎂的產量降低。

（4）脫硫廢水的水量還與脫硫工藝用水的Cl-濃度有關。脫硫工藝用水的Cl-濃度越高，脫硫廢水量越大。但由于常規(guī)脫硫工藝用水Cl-濃度一般不超過0.1g/L， 遠遠小于脫硫廢水中的Cl-濃度，故脫硫工藝用水的Cl-濃度對脫硫廢水量的影響較小。

3.2 脫硫廢水水質

脫硫廢水的特點如下:

（1）鎂法脫硫系統(tǒng)廢水pH值較鈣法（鈣法一般為 4～6）高，一般在6～7；

（2）懸浮物（亞硫酸鎂顆粒、SiO2、Al和Fe的氫氧化物）含量很高，濃度可達幾萬mg/L；

（3）氟化物、COD和重金屬超標，其中包括我國嚴格限制排放的第Ⅰ類污染物，如Hg、As、Pb等；

（4）鹽分極高，含有大量的SO4 2-、Cl-和SO3 2-等離子，其中SO4 2-質量分數(shù)可達12%，Cl-的質量分數(shù)在1%～2%。脫硫廢水的具體水質與燃煤的種類、電除塵器的極數(shù)、脫硫氧化風量、吸收塔內Cl-的控制濃度、脫硫工藝用水的水質情況等因素有關。

4 鎂法脫硫廢水處理系統(tǒng)

脫硫廢水處理典型工藝見下圖。

從脫硫塔排出的漿液含固量約15％，主要的固體成分是亞硫酸鎂，經過旋流器后，其頂流或真空皮帶脫水機的濾液水成為廢水，進入廢水處理系統(tǒng)，其含固量約3%。脫硫廢水處理系統(tǒng)包括：中和、反應、絮凝、澄清。

（1）中和

煙氣脫硫產生的酸性廢水首先進入中和箱，通過控制石灰乳的投加量，維持廢水在中和箱中的pH值，一般為8.5～9.0，由于在不同的pH值下，金屬氫氧化物的溶度積相差較大，故反應時應嚴格控制其pH值。在這一范圍內可使一些重金屬，如鐵、銅、鉛、鎳和鉻生成氫氧化物沉淀。同時廢水中大量的SO4 2-與Ca2+結合產生石膏沉淀。

（2）反應

中和箱中的廢水自流進入反應箱，廢水中大量Mg等金屬離子以非常細小的氫氧化物和絡合物形式從廢水中析出。對于汞、銅等重金屬，一般采用加入有機硫如 TMT15，以產生HgS、CuS等沉淀，這兩種沉淀物質溶解度都很小，溶度積數(shù)量級在10-50～10-40之間。

（3）絮凝

由于形成的氫氧化物及金屬硫化物顆粒細小，在廢水中不易沉降下來，因此通過投加復合鐵使廢水中細小顆粒在緩慢攪拌的條件下形成絮凝體。在進入澄清器前向廢水中投加助凝劑（PAM）來降低顆粒的表面張力，強化顆粒的長大過程，進一步促進氫氧化物和硫化物的沉淀，使細小的絮凝物慢慢變成更大、更容易沉積的絮狀物，確保在澄清器中能完成固液分離。

（4）澄清

由絮凝箱來的廢水在澄清器中進行固液分離，澄清器常采用易安裝維護的豎流式澄清器，運行穩(wěn)定可靠。澄清器在重力作用下形成濃縮污泥，濃縮污泥通過污泥螺桿泵將污泥排出，大部分污泥經污泥泵排到板框壓濾機進行脫水，小部分污泥作為接觸污泥返回廢水反應池，提供沉淀所需的晶核。清水由周邊出水三角堰流入出水箱。

由于廢水中pH較高（8.5～9.0），配備pH調節(jié)系統(tǒng)，當pH值高于9時，pH調節(jié)系統(tǒng)控制HC1計量泵投加，以確保出水箱中水質達標排放（pH為6～9）。

5 結論與建議

（1）目前國內對鎂法脫硫廢水處理的研究力度不夠，現(xiàn)僅有武漢大學做過關于混凝劑的試驗研究，且還沒有進行系統(tǒng)的處理試驗研究；

（2）鎂法脫硫廢水的水質和鈣法脫硫廢水的水質差異很大，但整體工藝還是沿用鈣法脫硫廢水工藝，不能適應水質的變化，污泥濃縮效果差，出水達標困難；

（3）鎂法脫硫廢水中的COD較高，尚待解決COD的去除問題；

（4）隨著鎂法脫硫技術的推廣，其廢水處理技術必須深入研究，以適應其發(fā)展。

參考文獻：

[1] 虞啟義，徐良斌. 石灰石-石膏濕法煙氣脫硫廢水的處置[J].電力環(huán)境保護, 2004, 20（3）:47-48，56.

[2] 潘娟琴，李建華，等.火力發(fā)電廠煙氣脫硫廢水處理[J].工業(yè)水處理,2005, 25（9）:5-7.

[3] 葛紅花，華晶晶，等.氧化鎂脫硫廢水處理絮凝劑研究[J].上海電力學院學報，2006，22（3）:239-242.

[4] 陳澤峰，馮鐵鈴.電廠脫硫廢水處理[J].工業(yè)水處理.2006,26（3）：86-88.

[5] 吳怡衛(wèi).石灰石-石膏濕法煙氣脫硫廢水處理的研究[J].中國電力,2006, 36 （4）:75-78.

[6] 侯金山.火電廠脫硫廢水處理工藝的改進和新工藝的探討[J].節(jié)能環(huán)保技術, 2008, 1：29-31.

[7] 火力發(fā)電廠煙氣脫硫設計技術規(guī)程[B]．DL／T 5196-2004．

[8] 污水綜合排放標準[B]．GB8978-1996．

  使用微信“掃一掃”功能添加“谷騰環(huán)保網”