水泥行業脫硫廢水篦冷機煙道蒸發技術

2021-01-08 全國能源信息平臺

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北極星水處理網訊:摘要：針對脫硫廢水較難處理的問題，本文對比分析現有脫硫廢水處理不同工藝技術路線，結合水泥行業窯頭廢氣餘熱豐富的特點，提出了水泥行業脫硫廢水零排放新的工藝技術。

隨著汙染物排放限值日益嚴格，水泥行業硫化物排放控制要求越來越高，國內不少窯尾煙氣含硫較高的水泥生產線，新配套了溼法脫硫工藝，用以控制硫化物的排放。在溼法脫硫工藝中，脫硫廢水是末端治理的難點及重點。目前，針對溼法脫硫廢水，國內外均提出了不同種類的處理技術，這些技術在各行業具有不同的特點和自身的優勢。本文結合水泥行業的工藝特點，提出適合水泥行業脫硫廢水的篦冷機煙道蒸發技術。

1 水泥行業脫硫廢水

對含硫較高的窯尾煙氣進行溼法脫硫處理，會定期產生一定量脫硫廢水，脫硫廢水水質、水量與脫硫系統及煙氣主要成分等有密切關係。與火電廠脫硫廢水類似，水泥行業脫硫廢水一般呈酸性（pH值為4~6），懸浮物在9 000~12 700 mg/L，一般含大量硫酸鹽、氯化物、鎂、鈣、鈉等鹽分，以及汞、鉛、鎳、鋅等重金屬和砷、氟等非金屬汙染物。水質特點如下：（1）成分較多，水質變化較大；（2）鹽含量較高，多種重金屬超標；（3）懸浮物含量較多；（4）腐蝕性較強；（5）硬度高，易結垢[1-2]。

脫硫廢水的上述特點使得其具有較強的腐蝕性，同時其易結垢的特性還容易造成後續處理設備和管道的結垢或堵塞。若直接回用於脫硫系統，將會造成漿液中毒，使得脫硫效率下降；若直接排放，其各類汙染物濃度遠沒有達到排放標準，嚴重汙染環境。

脫硫廢水處理過程的主要難點在於：（1）採用傳統方法難以實現懸浮物的高效去除，固液分離時間長；（2）設備和管路易結垢、腐蝕；（3）化學處理後汙泥具有毒性和高汙染性；（4）水質水量變動對處理工藝衝擊較大。

2 脫硫廢水處理途徑

為了實現廢水的達標排放或回用，需要對脫硫系統產生的廢水進行處理。現有的廢水處理技術多種多樣，如三聯箱工藝、膜法及蒸髮結晶工藝、煙道蒸發工藝等，上述技術，應用最多的是三聯箱工藝和蒸髮結晶工藝。

三聯箱工藝是我國脫硫廢水處理應用最為廣泛的技術，主要原理是將混凝與化學沉澱工藝結合，以實現去除懸浮物和重金屬的目的。但該工藝具有投藥量大、固液分離速率慢、分離效果差、汙泥量大的缺點，且由於脫硫廢水的水質波動大，導致該工藝經常出現出水不達標和系統崩潰的現象，嚴重影響正常生產[3]。同時，經三聯箱工藝處理後產生的高鹽廢水仍然無法達到排放標準，需要進一步採用處理措施。

蒸髮結晶工藝分三個工藝段：第一個工藝段為預處理工藝，目的是去除濁度、硬度；第二個工藝段為濃縮減量工藝，此工藝段通過對脫硫廢水進行濃縮，使廢水量得以降低；第三個工藝段為蒸發固化階段，目的是將水中的鹽分與水分離，得到回用水，分離出的鹽分以混合廢鹽或者可回收單鹽的形式處理。蒸髮結晶工藝各階段均會產生固廢，且固廢更難以處理，整個系統投資及運行維護費用較高，設備結垢、堵塞風險高。

煙道蒸發技術的工藝路線前段與蒸髮結晶工藝類似，包含預處理工藝和濃縮減量工藝，後半段通過建設旁路煙道，引入高溫煙氣，利用煙氣餘熱，將結構複雜、費用高昂的蒸髮結晶固化階段用煙道餘熱蒸發取代，此工藝適用於煙氣餘熱充足的場合。

3 篦冷機煙道蒸發技術

為了改善現有脫硫廢水處理系統產生的固廢、運行維護費用高、故障點多等問題，經過比對，結合水泥行業窯頭煙氣廢熱充足、水泥熟料對鹽分固化效果好的特點，本文認為煙道蒸發技術適用於水泥行業，提出水泥行業脫硫廢水篦冷機煙道蒸發技術。

本工藝技術路線中，前面兩個階段將脫硫廢水濃縮減量，產水回用，最終廢水濃縮液則噴入篦冷機煙道，水分蒸發後隨窯頭煙氣帶走，結晶鹽進入水泥熟料，最終隨水泥一起固化，以達到零排放的效果。本技術不僅能有效處理廢水預處理過程中產生的固廢，且能夠縮減投資及運行維護成本，減少故障點，降低設備結垢、堵塞風險；還能消除廢水直接噴入篦冷機煙道，因水量超過熱煙氣承受能力、煙氣溫度下降過快，導致影響其他設備運行或者影響主產品質量的不利因素。

該技術工藝路線分為四個階段：預處理+分鹽+膜濃縮+篦冷機煙道蒸發，具體流程見圖1。廢水進入原水池進行水質水量調節，原水池出水由泵提升後，依次進入一級高密池、二級高密池、澄清池，同時加入氫氧化鈉、碳酸鈉、絮凝劑及助凝劑等，通過高效絮凝沉澱去除水中的固體懸浮物，降低部分硬度，調整酸鹼度，去除部分COD等汙染物；高密度沉澱池出水進入緩衝水箱，由泵提升至介質過濾器，介質過濾器出水進入納濾膜分鹽系統；通過分鹽系統後，出水分為透過液（含一價鹽）和濃縮液（含鈣、鎂二價鹽），其中濃縮液回脫硫系統，二價鹽最終以石膏的形式從脫硫系統中分離出來，透過液進入中間水箱，再通過高壓膜系統進行濃縮；高壓膜系統產生的清液含鹽量低，可作為生產用水回用，高壓膜系統產生的濃水進入膜蒸餾系統；膜蒸餾系統將濃水再次濃縮約一倍，進一步減量的濃縮液經雙流體噴槍噴入篦冷機煙道進行蒸發排放。

此工藝技術中高壓膜系統和膜蒸餾系統的產水可作為生產用水回用，同時也可作為介質過濾器反清洗用水，以及添加劑溶藥、衝洗和化學清洗等系統本身全部工藝用水。高密度沉澱池的汙泥由泵輸送至脫硫系統石膏脫水機進行脫水，與石膏一起作為水泥添加劑，脫水產生的廢水不外排，回流至原水池或脫硫系統。

4 脫硫廢水篦冷機煙道蒸發技術物料計算

以5 000 t/d水泥生產線脫硫系統20 m/h的廢水產量計算，經過預處理後水量基本維持在20 m3/h；進入分鹽系統後，分離液約為4 m/h，此部分回流至脫硫系統，透過液約為16 m/h，此部分進入高壓膜系統繼續分離；16 m/h透過液經高壓膜系統分離後，產水量約為10 m/h，此部分產水可作為生產用水回用；分離濃縮液約為6 m/h，此部分進入膜蒸餾系統繼續濃縮；6 m/h分離濃縮液經膜蒸餾系統繼續濃縮後，產水量約為3 m/h，此部分產水可作為生產用水回用；最終高鹽濃縮液約為3 m/h，此部分經雙流體噴槍噴入篦冷機煙道進行蒸發乾化。

20 m/h的脫硫廢水量，經工藝路線處理後，最終產水約13 m/h，可作為生產用水回收；產生分離液約為4 m/h，可作為脫硫系統補水回用；產生濃縮液3 m/h，最終噴入篦冷機煙道，整個工藝路線真正達到了零排放的標準。

5 總結

本文通過分析脫硫廢水的不同處理工藝，結合水泥行業特有的工藝特點，提出了脫硫廢水篦冷機煙道蒸發技術，主要工藝路線為「預處理+分鹽+膜濃縮+篦冷機煙道蒸發」。此技術符合水泥行業窯頭煙氣廢熱豐富、水泥熟料對鹽分固化效果好的特點，具有較好的實用性和經濟性，系水泥行業脫硫廢水零排放治理的可靠技術路線。

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