1、前言

　　垃圾焚燒廠(chǎng)煙氣處理中通常選用“半干法/干法脫酸+活性炭噴射+袋式除塵器”這一組合工藝，以去除煙氣中煙塵、酸性氣體、重金屬、二?f英等污染物，這套組合工藝不會(huì )產(chǎn)生二次廢水。隨著(zhù)國內環(huán)保標準和民眾對環(huán)境質(zhì)量要求的日益提高，政府對煙氣處理工藝提出了更高的要求，在傳統煙氣處理工藝中增加了脫硝、濕法脫酸處理工藝，以應對日益嚴格的環(huán)境標準要求。濕法脫酸處理工藝采用洗滌塔形式，煙氣進(jìn)入洗滌塔后與洗滌液(通常為濃度30%~40%的液體氫氧化鈉)充分接觸反應，從而達到脫酸目的;洗滌液循環(huán)使用一段時(shí)間后，洗滌液中鹽分會(huì )增加，脫酸效果會(huì )下降，對脫酸設備的腐蝕性也會(huì )加劇，此時(shí)需要排放一部分洗滌液(稱(chēng)之為脫酸廢水)，同時(shí)補充一部分新鮮的堿液。脫酸廢水中含有大量的鹽分及其它污染物，需要經(jīng)過(guò)處理后才能排放。

　　2、處理現狀

　　在多數垃圾焚燒發(fā)電廠(chǎng)中，脫酸廢水處理工藝通常選用混凝沉淀過(guò)濾法，由廢水處理系統、污泥脫水系統、化學(xué)加藥系統等三大部分組成，該種工藝主要去除廢水中懸浮物、重金屬及少量鹽分，而對大部分的鹽分物質(zhì)(如鈉鹽等)并不能去除，處理后廠(chǎng)內回用。

　　2.1 懸浮物的去除

　　通過(guò)添加聚合氯化鐵、助凝劑及石灰，使廢水中的膠體、懸浮物通過(guò)電中和、吸附橋架等作用，使之凝聚成易沉淀的較大絮凝物。同時(shí)在石灰強堿性作用下，氫氧根離子能與廢水中的少部分硫酸鹽、亞硫酸鹽、金屬離子等反應，生成微溶于水的化學(xué)沉淀，但與廢水中的氯化鈉不會(huì )發(fā)生反應。

　　2.2 重金屬的去除

　　在廢水中加入可溶性氫氧化物，控制pH值在9.0~9.5之間，可使Fe3+、Cu2+、Pb2+、Ni+、Cr3+等重金屬離子生成溶解度較小的氫氧化物沉淀。但仍有一定量的重金屬(如Hg2+、Cd2+等)殘留在廢水中，加入Na2S或有機硫(TMT15)，利用金屬的硫化物比其它氫氧化物溶解度更小的原理，更加徹底地去除廢水中的重金屬離子。

　　2.3 固液分離

　　脫酸廢水從反應池自流進(jìn)入澄清池，廢水中的絮狀體在重力沉降的作用下沉積在澄清池底部，污泥等固體雜質(zhì)排往污泥濃縮池再經(jīng)脫水后處理;清水則上升至頂部通過(guò)環(huán)形三角溢流堰自流至清水箱，在清水箱內加入的HCl反應，使出水pH值回調至6~9，進(jìn)行回用或排放。

　　采用混凝沉淀過(guò)濾法進(jìn)行脫酸廢水處理的項目有：

　　3、現階段廢水處理后的去向及存在問(wèn)題

　　在現有的工程項目中，脫酸廢水經(jīng)混凝沉淀過(guò)濾處理后通?；赜弥翣t渣冷卻系統、煙氣半干法脫酸系統。由于脫酸廢水中含有大量的鹽分，回用至上述系統可能會(huì )帶來(lái)以下影響：

　　3.1 脫酸廢水回用至爐渣冷卻水系統帶來(lái)的影響

　　由于廢水中含有大量的鹽類(lèi)物質(zhì)及氯離子，脫酸廢水回用于爐渣冷卻系統時(shí)，對撈渣機金屬設備產(chǎn)生較嚴重的鹽腐蝕，同時(shí)由于撈渣機的金屬部件均為磨損消耗件，因此在廢水對金屬的腐蝕與自身的機械磨損共同作用下，將導致設備部件磨損速率加快。

　　爐渣冷卻后一般是填埋或者資源化利用，如果是填埋，爐渣會(huì )攜帶一部分冷卻水至填埋場(chǎng)中，攜帶走的冷卻水中含有較高的鹽分，這部分鹽分會(huì )在填埋場(chǎng)內以滲濾液的形式流出，進(jìn)入滲濾液處理系統，鹽分對以生化處理工藝、膜處理工藝都有較為嚴重的影響;如果是資源化利用，比如爐渣制磚，爐渣制磚前都需要對爐渣進(jìn)行淘洗，以洗去爐渣中的鹽分，因鹽分過(guò)高會(huì )影響磚的粘合，鹽分又轉移到洗渣水中，洗渣水仍舊要處理。

　　3.2 脫酸廢水回用至半干法脫酸系統帶來(lái)的影響

　　半干法脫酸工藝由生石灰儲存系統、石灰漿液制備系統、旋轉霧化脫酸反應塔系統組成。脫酸廢水經(jīng)過(guò)處理后回用至石灰漿液制備系統(部分代替自來(lái)水)配置石灰漿液，帶來(lái)的影響主要有2點(diǎn)：

　　3.2.1 對旋轉霧化器的鹽腐蝕影響

　　旋轉霧化器是半干法脫酸工藝的關(guān)鍵設備，是盤(pán)式結構的高速轉盤(pán)(轉速達13500rpm)，石灰漿液通過(guò)霧化器噴嘴高壓霧化噴出，形成粒徑50微米左右的微小霧滴。因脫酸廢水中含有大量的鹽分，在高溫煙氣的作用下(200℃左右)，石灰漿液攜帶的鹽分極易在霧化器噴嘴處析出晶體，導致噴嘴堵塞、腐蝕。

　　3.2.2 鹽分對脫酸反應效率的影響

　　半干式反應塔中石灰漿霧滴與煙氣中的HCl、SO2等酸性氣體進(jìn)行接觸反應，其反應傳質(zhì)過(guò)程依次為：酸性氣體向霧滴表面的水膜遷移、水膜對酸性氣體的溶解形成液態(tài)酸、液態(tài)酸與霧滴中心的鈣質(zhì)反應、生成CaCl等鹽類(lèi)晶體。在整個(gè)反應過(guò)程中決定反應效率的眾多因素中包括：霧滴表面水膜對酸性氣體的溶解度(即遷移量)和霧滴的干燥時(shí)長(cháng)，當半干式反應塔降溫水采用高濃度含鹽廢水時(shí)，石灰漿霧粒表面的水膜中含有較高的含鹽量，一方面增大了煙氣中酸性氣體向水膜遷移的阻力，同時(shí)降低了水膜對酸性氣體的溶解度，在同樣的煙氣停留時(shí)間及漿液當量條件下，降低了脫酸效率。另一方面霧滴表面水膜含有高濃度鹽分時(shí)，在霧滴飛行干燥過(guò)程中，水膜中本身含有的鹽分隨水膜汽化而析出結晶，晶體會(huì )包裹附著(zhù)于霧粒中心的鈣質(zhì)，從而阻礙或隔斷鈣質(zhì)與液態(tài)酸的反應，最終使煙氣脫酸效率降低。

　　4、蒸發(fā)濃縮結晶技術(shù)在脫酸廢水零排放處理中的工程應用

　　由于脫酸廢水中含有大量的鹽分，鹽分含量可以達到30000~50000mg/L，如果不對鹽分進(jìn)行處理，將極大影響脫酸廢水的二次使用或者排放?；炷恋砑夹g(shù)不能解決鹽分問(wèn)題;膜分離技術(shù)只能實(shí)現部分水回用，同時(shí)會(huì )產(chǎn)生膜濃縮液，鹽分問(wèn)題同樣得不到解決;只有蒸發(fā)濃縮結晶技術(shù)可以實(shí)現廢水中鹽分與水的分離，實(shí)現廢水零排放。

　　4.1 項目概況

　　深圳某電廠(chǎng)垃圾焚燒規模設計6*850噸/日，煙氣濕法脫酸廢水處理系統設計規模為480m3/d，處理后的廢水達到《城市污水再生利用工業(yè)用水水質(zhì)》(GB19923-2005)中敞開(kāi)式循環(huán)水系統補水要求，回用至電廠(chǎng)循環(huán)水系統，結晶鹽：氯化鈉品質(zhì)達到《GB/T5462-2015工業(yè)氯化鈉》中的精制工業(yè)鹽中工業(yè)鹽二級標準;硫酸鈉滿(mǎn)足《GB/T6009-2014工業(yè)無(wú)水硫酸鈉》中的二類(lèi)合格品標準，資源化利用。

　　4.2 設計方案

　　該工藝可以分為預處理階段、蒸發(fā)濃縮分鹽階段，工藝流程如圖所示。

　　4.2.1 預處理階段

　　采用“兩級絮凝沉淀+石英砂過(guò)濾+活性炭過(guò)濾+離子交換+氧化”組合工藝，配套污泥處理系統、加藥系統。

　　(1)煙氣脫酸廢水先進(jìn)入脫酸廢水調節池，調節池內設置曝氣裝置，用于氧化還原性物質(zhì)及水體攪動(dòng)。

　　(2)調節池內廢水通過(guò)一級提升泵送入一級反應器，一級反應器內加入氫氧化鈉、鎂劑、絮凝劑，與脫酸廢水中的鈣、鎂、硅酸鹽等發(fā)生化學(xué)反應生成沉淀物，然后在一級澄清器進(jìn)行沉淀分離，沉淀物排入污泥儲存池，上清液進(jìn)入二級反應器內繼續進(jìn)行處理。

　　(3)二級反應器內加入碳酸鈉、重金屬捕捉劑、絮凝劑，與脫酸廢水中的重金屬離子發(fā)生化學(xué)反應形成螯合物，然后在二級澄清器進(jìn)行沉淀分離，沉淀物排入污泥儲存池，上清液加鹽酸調節pH后進(jìn)入中間水池。

　　(4)脫酸廢水經(jīng)過(guò)兩級絮凝沉淀后，再依次進(jìn)入石英砂過(guò)濾器、活性炭過(guò)濾器進(jìn)行深度處理以保證出水水質(zhì)，最后進(jìn)入清水池。

　　(5)一級澄清器、二級澄清器產(chǎn)生的污泥排入污泥儲存池，通過(guò)污泥輸送泵輸送至污泥處理車(chē)間進(jìn)行處理，因此產(chǎn)生的清液返回脫酸廢水調節池。

　　(6)清水池的水通過(guò)泵提升進(jìn)入離子交換樹(shù)脂系統，充分利用樹(shù)脂的吸附能力，將水中的鈣、鎂等結垢成分去除，降低水中硬度。

　　(7)離子交換樹(shù)脂系統出水設置氧化裝置，通過(guò)加入氧化劑去除水中的有機物，降低廢水色度。

　　4.2.2 蒸發(fā)濃縮結晶分鹽階段

　　根據NaCl和Na2SO4在水中不同溫度下的的溶解度的差異，控制析硝罐處于高溫段，并控制其中NaCl濃度不超過(guò)設定濃度，此時(shí)隨著(zhù)蒸發(fā)進(jìn)行Na2SO4將大量析出，結晶鹽分離后干燥包裝，為成品Na2SO4;析硝罐排出液送到低溫的析鹽罐，此時(shí)Na2SO4溶解度上升處于不飽和狀態(tài)，NaCl過(guò)飽和而析出，結晶鹽分離后干燥包裝，為成品NaCl;析鹽罐排出液再送回析硝罐升溫蒸發(fā)，此時(shí)Na2SO4又過(guò)飽和析出，而NaCl處于不飽和狀態(tài)，析出結晶鹽為Na2SO4。如此循環(huán)往復，使NaCl和Na2SO4得以分離。

　　4.2.2.1 廢水流程

　　經(jīng)過(guò)預處理、深度處理后的廢水泵入蒸發(fā)結晶裝置，流經(jīng)三級預熱器加熱后，依次流經(jīng)降膜蒸發(fā)器、硫酸鈉析鹽罐，蒸發(fā)、濃縮，在硫酸鈉析鹽罐內硫酸鈉結晶析出，結晶體排出，同時(shí)廢水繼續流入后續工藝段(閃發(fā)罐、氯化鈉析鹽罐)，在氯化鈉析鹽罐內，氯化鈉結晶析出，結晶體排出。

　　4.2.2.2 蒸汽系統

　　廠(chǎng)區蒸汽管網(wǎng)來(lái)的蒸汽，在蒸發(fā)系統啟動(dòng)時(shí)一部分需要作為降膜蒸發(fā)器、強制循環(huán)蒸發(fā)器加熱室的熱源，另外一部分作為干燥器干燥鹽的熱源。正常運行后，降膜蒸發(fā)器、硫酸鈉析鹽罐可以通過(guò)產(chǎn)生的二次蒸汽利用壓縮機壓縮升溫后后重新返回蒸發(fā)器加熱室，滿(mǎn)足蒸發(fā)需要熱量的要求，不再需要管網(wǎng)供給蒸汽。降膜蒸發(fā)器、硫酸鈉析鹽罐蒸發(fā)過(guò)程中產(chǎn)生的二次蒸汽，通過(guò)壓縮機壓縮后，進(jìn)入其加熱室，與廢水換熱后冷凝，冷凝水流入冷凝水桶1，冷凝水桶出來(lái)的冷凝水一部分作為壓縮機蒸汽出口的減溫水，另外一部分再作為廢水預熱器的熱源與廢水換熱后進(jìn)入流入至冷凝水桶2。

　　4.2.2.3 固體鹽系統

　　從硫酸鈉析鹽罐、氯化鈉析鹽罐排出的含水結晶鹽，依次經(jīng)過(guò)離心機脫水(濕鹽，含水約3%)、干燥進(jìn)一步去除水分得到固體鹽產(chǎn)品(干鹽，含水<0.3%)。離心機甩后液分別返回至硫酸鈉析鹽罐、氯化鈉析鹽罐繼續蒸發(fā)濃縮，干燥后的鹽經(jīng)過(guò)裝袋、打包后，資源化利用。結晶鹽產(chǎn)量：硫酸鈉587kg/h，氯化鈉162kg/h。

　　4.2.3 主要設計參數

　　5、應用前景

　　在解決城鎮化發(fā)展帶來(lái)的“垃圾圍城”問(wèn)題中，垃圾焚燒處理在我國垃圾無(wú)害化處理領(lǐng)域占據越來(lái)越重要的地位。伴隨著(zhù)國家環(huán)保督察和監管不斷升級，污染物排放標準日益嚴格，國內現代化的垃圾焚燒發(fā)電廠(chǎng)也將會(huì )要求做到潔凈排放。目前國內垃圾焚燒發(fā)電廠(chǎng)脫酸廢水主要采用混凝沉淀處理后回用，因廢水中的鹽分未做去除，廠(chǎng)內回用難度大，回用帶來(lái)的潛在隱患風(fēng)險也很大。

　　蒸發(fā)濃縮結晶分鹽技術(shù)能夠將廢水中的鹽分離出來(lái)，蒸發(fā)冷凝水達到《城市污水再生利用工業(yè)用水水質(zhì)》(GB19923-2005)中敞開(kāi)式循環(huán)水系統補水要求，分離出來(lái)的結晶鹽：氯化鈉品質(zhì)達到《GB/T5462-2015工業(yè)氯化鈉》中的精制工業(yè)鹽中工業(yè)鹽二級標準;硫酸鈉滿(mǎn)足《GB/T6009-2014工業(yè)無(wú)水硫酸鈉》中的二類(lèi)合格品標準，資源化利用，徹底解決脫酸廢水回用難度大、避免回用潛在隱患，使垃圾焚燒發(fā)電廠(chǎng)真正實(shí)現潔凈排放，對建設更加清潔、環(huán)保的生活垃圾焚燒發(fā)電廠(chǎng)提供了重要的技術(shù)支持，環(huán)境效益十分顯著(zhù)。(來(lái)源：深圳能源資源綜合開(kāi)發(fā)有限公司，中國城市建設研究院有限公司)