脱硫废水零排放的关键问题

钙芒硝双盐的形成取决于许多因素，但主要是依赖于溶解固体浓度、硫酸钙对硫酸钠的比例和卤水中硫酸钙的沉淀率。钙芒硝起始曲线如图2所示，是用来确定蒸发器可操作区域。从这个曲线图可以看出，有一个区域，其中硫酸钠和硫酸钙共沉淀形成双盐，该区主要是由硫酸钠浓度对硫酸钙浓度比例决定的。随着含盐量的增加，蒸发器更可能产生钙芒硝。

钙芒硝产生的潜在几率必须在具体案例中研究。随着浓盐卤浓度增加，形成钙芒硝盐的风险也上升。所有这一切都表明，对于任何特定的污水，均存在最大溶解固体，使污水进入钙芒硝区域前实现蒸发。对于已具有高浓度的溶解固体的烟气脱硫废水，这意味着在蒸发器内浓缩的量是有限的。较低的TDS浓度即迫使蒸发器外排浓水量高于其他情况。

固体处理

零排放系统在预处理阶段和在蒸发结晶后的脱水阶段产生固体，此两个阶段产生的固体有明显的差异，预处理阶段主要产生化学污泥，组成由进水水质和加药决定，而蒸发器产生的固体将根据不同的蒸发结晶工艺而异。

在进入蒸发段前进行软化，蒸发段产生的固体通常是氯化钠的混合物，含硫酸钠和钠/硫酸镁双盐，在经过适当的蒸发结晶控制，可将氯化钠盐的纯度提高到95%以上，以利后续的资源化利用。这些盐脱水容易通过带式压滤机实现，而且由于性质稳定，收集简单易行。

残余缓冲酸

二元酸(DBA)是一个缓冲酸，用于加入到脱硫系统控制pH值，使之处于最佳脱硫状态，可以提高脱硫效率。二元酸是一个模糊的术语，描述的只是酸分子基团的数量。用在电力行业的DBA，是一个典型的混合物，一般是己二酸(Cl6H10O4)、戊二酸(C5H8O4)和琥珀酸(C4H6O4)的混合物。这些有机酸已被燃煤电厂使用了三十多年，以提高石灰石的洗涤效率。

如果有足够浓度的DBA存在于脱硫废水中，它可对蒸发器将产生不利影响。当酸残留在蒸发器内时，它会使PH值变为酸性，可能会造成蒸发器的腐蚀。为了避免这种情况，DBA的影响必须在做水处理系统设计时就加以考虑。

应对水质水量的变化

在进行烟气脱硫废水处理系统设计时，所固有的挑战之一就是确定废水水质和水量基础。即使设计的基础已经确定，这些参数往往随着原料煤的类型变化、煤质量波动、以及发电厂燃烧效率和脱硫塔的波动而变化。这些变量中的每一个都会影响烟气脱硫废水的水质特性。

一个非常普遍的解决方案，可提高稳定性，是在水系统中使用一个均质水罐，储存上游来的废水。大容积的均质池可以用来抑制流量及水质变化产生的影响。根据进水情况设计零排放系统的负荷及前端均质水池，也可以有效抑制因水质水量变化对系统所带来的冲击。

其他化学因素的影响

物理化学沉淀法已成为去除废水中重金属的标准。在物理化学沉淀步骤中通常除去的元素包括：硒、铁、铝、锰、锡、铍、砷、汞、氟以及典型的钙和镁离子等。虽然物理化学预处理的烟气脱硫废水有效地去除了许多重金属杂质，但是不能够除掉其他化学物质，如氨和硼，这些杂质必须给予特殊的考虑，目标是满足有关排放标准和地方法规，如果使用产水作为脱硫系统的补水，需要避免这些物质在烟气脱硫系统内积累。

氨

许多烟气脱硫系统使用选择性催化还原的方法来控制排放到大气中的氮氧化物。往系统注入氨(NHS)，氨作为还原剂，可将氮氧化物NOx转化为惰性氮和水。

在废水中溶解的氨，在操作时容易产生漏氨。漏氨通常是由氨的注入量导致，这是过量的氨与一定量浓度的氮氧化物反应的结果。如果水处理系统提供生化处理单元，氨会被生物细胞消化，过量的氨可以控制到浓度低于百万分之几。然而，如果水处理系统不含生化工艺，氨会进入蒸发结晶系统。

溶液的PH值将确定氨存在形式，可溶气体氨和液体中的铵阳离子存在一定的平衡。

由于铵是一种离子，并有助于盐水溶液的电中性平衡，它不稳定地留在盐水中，也会被释放到蒸汽中。当蒸发器盐水是在较高的pH值蒸发时，氨从液相转移到气象。相反，随着盐水的pH值降低，氨的量也会减少。但是，如果铵浓度很高，有必要提供解决方案来控制和清除氨，目前已经有两种方法在零排放系统中去除氨。

用氨洗涤器，氨洗涤系统从蒸发器中排出的蒸汽里去除氨。

使用冷凝器，冷凝器设计为冷凝一股相对纯净的蒸汽和另一股富氨蒸汽，冷凝液可以被回用到发电厂，其中的氨在过滤器或选择性催化还原床中去除。

硼

硼是一个特殊的元素，有许多潜在的入口进入水系统。在煤中发现微量的硼是废水中硼常见的来源之一，在烟气脱硫洗涤过程中，低浓度的石灰石中也发现了硼。

硼酸类似氨，是一种挥发性物质，在蒸发器中存在汽液平衡。硼的潜在问题是，蒸发器的馏分作为烟气脱硫除尘器补水，大量硼存在于馏分中，硼不会通过固体脱水装置从系统中清除，硼酸将和返回的馏分一起进入脱硫洗涤器，并造成硼酸在系统内的富集。硼的存在导致的第二个问题是，根据经验和观察，在某些条件下，硼会在机械蒸汽压缩机内结垢。

有必要从蒸发系统去除硼酸并保护机械蒸汽压缩机，这需要在蒸气进入蒸汽压缩机前，使用硼酸洗涤器去除掉硼酸，这一小部分高硼酸溶液则在干燥器内得到处理。

结语

液体零排放技术正在不断适应电力行业发展。在各种化学因素影响中，烟气脱硫废水的化学性质尤为重要，特别是废水中的氯离子，硬度和总溶固含量。

带软化的脱硫废水零排放系统可实现全部水回收和固体结晶杂盐，但基于运行费用的考量，采用部分软化的蒸发结晶工艺成为主要工艺路线，目前在部分工艺优化后，甚至可以产生纯度高于98%的氯化钠盐。

此种蒸发结晶的设计关键需重点考虑，包括硫酸钙晶种床的形成、钙芒硝沉淀、氯化钠结晶和硫酸钙结垢，剩余的硬度必须被密切监控，以最大限度地提高蒸发器系统的工作效率。

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