1、前言

　　垃圾焚燒廠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，這套組合工藝不會產生二次廢水。隨著國內環(huán)保標準和民眾對環(huán)境質量要求的日益提高，政府對煙氣處理工藝提出了更高的要求，在傳統(tǒng)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)使用一段時間后，洗滌液中鹽分會增加，脫酸效果會下降，對脫酸設備的腐蝕性也會加劇，此時需要排放一部分洗滌液(稱之為脫酸廢水)，同時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，需要經過處理后才能排放。

　　2、處理現(xiàn)狀

　　在多數垃圾焚燒發(fā)電廠中，脫酸廢水處理工藝通常選用混凝沉淀過濾法，由廢水處理系統(tǒng)、污泥脫水系統(tǒng)、化學加藥系統(tǒng)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(如鈉鹽等)并不能去除，處理后廠內回用。

　　2.1 懸浮物的去除

　　通過添加聚合氯化鐵、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沉淀，但與廢水中的氯化鈉不會發(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，污泥等固體雜質排往污泥濃縮池再經脫水后處理;清水則上升至頂部通過環(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，進行回用或排放。

　　采用混凝沉淀過濾法進行脫酸廢水處理的項目有：

　　3、現(xiàn)階段廢水處理后的去向及存在問題

　　在現(xiàn)有的工程項目中，脫酸廢水經混凝沉淀過濾處理后通常回用至爐渣冷卻系統(tǒng)、煙氣半干法脫酸系統(tǒng)。由于脫酸廢水中含有大量的鹽分，回用至上述系統(tǒng)可能會帶來以下影響：

　　3.1 脫酸廢水回用至爐渣冷卻水系統(tǒng)帶來的影響

　　由于廢水中含有大量的鹽類物質及氯離子，脫酸廢水回用于爐渣冷卻系統(tǒng)時，對撈渣機金屬設備產生較嚴重的鹽腐蝕，同時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，爐渣會攜帶一部分冷卻水至填埋場中，攜帶走的冷卻水中含有較高的鹽分，這部分鹽分會在填埋場內以滲濾液的形式流出，進入滲濾液處理系統(tǒng)，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行淘洗，以洗去爐渣中的鹽分，因鹽分過高會影響磚的粘合，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(tǒng)帶來的影響

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

　　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鍵設備，是盤式結構的高速轉盤(轉速達13500rpm)，石灰漿液通過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等酸性氣體進行接觸反應，其反應傳質過程依次為：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反應、生成CaCl等鹽類晶體。在整個反應過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)和霧滴的干燥時長，當半干式反應塔降溫水采用高濃度含鹽廢水時，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，同時降低了水膜對酸性氣體的溶解度，在同樣的煙氣停留時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，在霧滴飛行干燥過程中，水膜中本身含有的鹽分隨水膜汽化而析出結晶，晶體會包裹附著于霧粒中心的鈣質，從而阻礙或隔斷鈣質與液態(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不能解決鹽分問題;膜分離技術只能實現(xiàn)部分水回用，同時會產生膜濃縮液，鹽分問題同樣得不到解決;只有蒸發(fā)濃縮結晶技術可以實現(xiàn)廢水中鹽分與水的分離，實現(xiàn)廢水零排放。

　　4.1 項目概況

　　深圳某電廠垃圾焚燒規(guī)模設計6*850噸/日，煙氣濕法脫酸廢水處理系統(tǒng)設計規(guī)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》(GB19923-2005)中敞開式循環(huán)水系統(tǒng)補水要求，回用至電廠循環(huán)水系統(tǒng)，結晶鹽：氯化鈉品質達到《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;硫酸鈉滿足《GB/T6009-2014工業(yè)無水硫酸鈉》中的二類合格品標準，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+石英砂過濾+活性炭過濾+離子交換+氧化”組合工藝，配套污泥處理系統(tǒng)、加藥系統(tǒng)。

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

　　(2)調節(jié)池內廢水通過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)生化學反應生成沉淀物，然后在一級澄清器進行沉淀分離，沉淀物排入污泥儲存池，上清液進入二級反應器內繼續(xù)進行處理。

　　(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)生化學反應形成螯合物，然后在二級澄清器進行沉淀分離，沉淀物排入污泥儲存池，上清液加鹽酸調節(jié)pH后進入中間水池。

　　(4)脫酸廢水經過兩級絮凝沉淀后，再依次進入石英砂過濾器、活性炭過濾器進行深度處理以保證出水水質，最后進入清水池。

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

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

　　(7)離子交換樹脂系統(tǒng)出水設置氧化裝置，通過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濃度不超過設定濃度，此時隨著蒸發(fā)進行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Na2SO4溶解度上升處于不飽和狀態(tài)，NaCl過飽和而析出，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Na2SO4又過飽和析出，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

　　經過預處理、深度處理后的廢水泵入蒸發(fā)結晶裝置，流經三級預熱器加熱后，依次流經降膜蒸發(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，同時廢水繼續(xù)流入后續(xù)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(tǒng)

　　廠區(qū)蒸汽管網來的蒸汽，在蒸發(fā)系統(tǒng)啟動時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產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，滿足蒸發(fā)需要熱量的要求，不再需要管網供給蒸汽。降膜蒸發(fā)器、硫酸鈉析鹽罐蒸發(fā)過程中產生的二次蒸汽，通過壓縮機壓縮后，進入其加熱室，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入流入至冷凝水桶2。

　　4.2.2.3 固體鹽系統(tǒng)

　　從硫酸鈉析鹽罐、氯化鈉析鹽罐排出的含水結晶鹽，依次經過離心機脫水(濕鹽，含水約3%)、干燥進一步去除水分得到固體鹽產品(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(xù)蒸發(fā)濃縮，干燥后的鹽經過裝袋、打包后，資源化利用。結晶鹽產量：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(zhèn)化發(fā)展帶來的“垃圾圍城”問題中，垃圾焚燒處理在我國垃圾無害化處理領域占據越來越重要的地位。伴隨著國家環(huán)保督察和監(jiān)管不斷升級，污染物排放標準日益嚴格，國內現(xiàn)代化的垃圾焚燒發(fā)電廠也將會要求做到潔凈排放。目前國內垃圾焚燒發(fā)電廠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，廠內回用難度大，回用帶來的潛在隱患風險也很大。

　　蒸發(fā)濃縮結晶分鹽技術能夠將廢水中的鹽分離出來，蒸發(fā)冷凝水達到《城市污水再生利用工業(yè)用水水質》(GB19923-2005)中敞開式循環(huán)水系統(tǒng)補水要求，分離出來的結晶鹽：氯化鈉品質達到《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;硫酸鈉滿足《GB/T6009-2014工業(yè)無水硫酸鈉》中的二類合格品標準，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)電廠真正實現(xiàn)潔凈排放，對建設更加清潔、環(huán)保的生活垃圾焚燒發(fā)電廠提供了重要的技術支持，環(huán)境效益十分顯著。(來源：深圳能源資源綜合開發(fā)有限公司，中國城市建設研究院有限公司)