摘 要:介紹了鎂法脫硫技術(shù)的發(fā)展，以及鎂法脫硫廢水處理系統的特點(diǎn)和處理工藝。
關(guān)鍵詞:氧化鎂,濕法煙氣脫硫,廢水處理
1 鎂法脫硫技術(shù)的發(fā)展
氧化鎂法在濕法煙氣脫硫技術(shù)中是僅次于鈣法的又一主要脫硫技術(shù)。據介紹，氧化鎂再生法的脫硫工藝最早由美國開(kāi)米科公司（Chemico—Basic）在20世紀 60年代開(kāi)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(jīng)過(guò)幾千小時(shí)的試運行之后，在三臺機組（其中兩臺分別為150MW和320MW）進(jìn)行了全規模的FGD系統和兩個(gè)氧化鎂再生系統建設，上述系統于1982年建成并投入運行，1992年以后停運硫酸制造廠(chǎng)，直接將反應產(chǎn)物硫酸鎂銷(xiāo)售。1980年美國DUCON公司在PHILADELPHA ELECTRIC EDDYSTONE STATION成功建成實(shí)施氧化鎂濕法脫硫系統，運行至今，效果良好。隨后韓國和臺灣地區也發(fā)展了自己的濕式鎂法脫硫技術(shù)，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(xué)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、吸收塔優(yōu)化設計和副產(chǎn)品回收利用等進(jìn)行了深入的研究，并在4t/h、12t/h鍋爐上進(jìn)行了中試，在35t/h鍋爐上進(jìn)行了工程應用。目前，大機組鎂法煙氣脫硫已經(jīng)有濱州化工集團發(fā)電廠(chǎng)、太鋼發(fā)電廠(chǎng)、華能辛店電廠(chǎng)、中石化儀征化纖熱電廠(chǎng)、魏橋鋁電發(fā)電廠(chǎng)、鞍山北美熱電廠(chǎng)、魯北化工發(fā)電廠(chǎng)、臺塑關(guān)系企業(yè)（寧波、昆山、南通）熱電廠(chǎng)、五礦營(yíng)口中板燒結機廠(chǎng)等電廠(chǎng)和燒結機廠(chǎng)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(shù)概況
濕法煙氣脫硫工藝中存在廢水處理問(wèn)題，雖然有很多電廠(chǎng)的脫硫系統都配有廢水處理系統，但國內目前對脫硫廢水的處理工藝研究較少，其中關(guān)注最多的是石灰石/石膏法產(chǎn)生的脫硫廢水，對于鎂法脫硫產(chǎn)生的廢水的研究就更少了。鎂法脫硫廢水處理現在多是引用和借鑒石灰石/石膏法脫硫廢水處理經(jīng)驗。為了維持脫硫裝置漿液循環(huán)系統物質(zhì)的平衡，防止煙氣中可溶物質(zhì)超過(guò)規定值和保證副產(chǎn)物品質(zhì)，必須從循環(huán)系統中排放一定量的廢水。因此，沒(méi)有預處理塔的鎂法脫硫和石灰石/石膏法脫硫過(guò)程產(chǎn)生的廢水均來(lái)源于吸收塔的排放水。
3 鎂法脫硫廢水水量和水質(zhì)
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(zhì)等有關(guān)。當進(jìn)入吸收塔內的煙氣量一定時(shí)，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(lái)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(guān)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(zhì)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(guò)低，脫硫廢水的水量增大，廢水處理的成本提高。根據經(jīng)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(huì )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(guò)低，SO3 2-氧化成SO4 2-的正反應加速，亞硫酸鎂的產(chǎn)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(guān)。脫硫工藝用水的Cl-濃度越高，脫硫廢水量越大。但由于常規脫硫工藝用水Cl-濃度一般不超過(guò)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(zhì)
脫硫廢水的特點(diǎn)如下:
（1）鎂法脫硫系統廢水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(wàn)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(lèi)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(zhì)量分數可達12%，Cl-的質(zhì)量分數在1%～2%。脫硫廢水的具體水質(zhì)與燃煤的種類(lèi)、電除塵器的極數、脫硫氧化風(fēng)量、吸收塔內Cl-的控制濃度、脫硫工藝用水的水質(zhì)情況等因素有關(guān)。
4 鎂法脫硫廢水處理系統
脫硫廢水處理典型工藝見(jiàn)下圖。
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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(jīng)過(guò)旋流器后，其頂流或真空皮帶脫水機的濾液水成為廢水，進(jìn)入廢水處理系統，其含固量約3%。脫硫廢水處理系統包括：中和、反應、絮凝、澄清。
（1）中和
煙氣脫硫產(chǎn)生的酸性廢水首先進(jìn)入中和箱，通過(guò)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(shí)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(shí)廢水中大量的SO4 2-與Ca2+結合產(chǎn)生石膏沉淀。
（2）反應
中和箱中的廢水自流進(jìn)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(luò )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(chǎn)生HgS、CuS等沉淀，這兩種沉淀物質(zhì)溶解度都很小，溶度積數量級在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(lái)，因此通過(guò)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(jìn)入澄清器前向廢水中投加助凝劑（PAM）來(lái)降低顆粒的表面張力，強化顆粒的長(cháng)大過(guò)程，進(jìn)一步促進(jìn)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(lái)的廢水在澄清器中進(jìn)行固液分離，澄清器常采用易安裝維護的豎流式澄清器，運行穩定可靠。澄清器在重力作用下形成濃縮污泥，濃縮污泥通過(guò)污泥螺桿泵將污泥排出，大部分污泥經(jīng)污泥泵排到板框壓濾機進(jìn)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調節系統，當pH值高于9時(shí)，pH調節系統控制HC1計量泵投加，以確保出水箱中水質(zhì)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，現僅有武漢大學(xué)做過(guò)關(guān)于混凝劑的試驗研究，且還沒(méi)有進(jìn)行系統的處理試驗研究；
（2）鎂法脫硫廢水的水質(zhì)和鈣法脫硫廢水的水質(zhì)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(zhì)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(wèn)題；
（4）隨著(zhù)鎂法脫硫技術(shù)的推廣，其廢水處理技術(shù)必須深入研究，以適應其發(fā)展。
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