摘要：近年来我国发展迅速，电网供电压力增大，火力发电目前作为最主要的发电方式，诸如超临界1000MW的大型机组也逐渐被广泛投入应用。在发电过程中由于化石能源的燃烧会产生大量的二氧化硫气体，当前主要通过湿法烟气脱硫技术进行二氧化硫的吸收，但这会产生大量的废水。目前机组功率的上升传统的脱硫废水处理技术已经不能满足废水零排放的要求，因此脱硫废水处理技术亟待改进。
关键词：超临界1000MW机组；脱硫废水；零排放
引言：
近年来我国的高速发展对环境造成了一定的破坏，这也让人们愈发重视废气、废水的处理工作。而火力发电厂在生产运行的过程中会产生大量的含硫烟气，目前通常使用石灰石——石膏湿法烟气脱硫技术加以处理，这一方法可以有效缓解烟气对于环境的污染。但是该脱硫技术会产生大量的废水，随着大型机组的投入使用脱硫废水处理成为了火电厂面临的难题，本文也将对超临界1000MW机组的脱硫废水处理进行分析，并探讨废水零排放实现的措施。
一、超临界1000MW机组脱硫废水处理现状分析
超临界1000MW机组在实际使用过程中，为了避免燃料燃烧过程中产生的二氧化硫对大气造成污染，通常都会对于烟气进行脱硫处理。目前在烟气脱硫工作中大多使用的是湿法烟气脱硫技术，而石灰石——石膏体系因其低廉的成本及良好的脱硫效果被各火力发电厂广泛应用。湿法烟气脱硫主要在脱硫塔中完成整个脱硫过程，在这一过程中会生成部分废水，废水内主要含有Ca2+、Mg2+、Cl-等离子，同时还有部分有机污染物，部分脱硫塔由于烟道除尘效果较差烟气中夹带的粉尘也会带入部分的重金属离子[1]。废水高浓度的Ca2+、Mg2+离子极易结垢，有机污染物也会在后期的浓缩过程中造成有机膜的污堵，而Cl-离子则会严重腐蚀设备，影响废水处理系统的使用寿命，重金属离子则对人体有着较大的危害。超临界1000MW机组脱硫废水较之于传统脱硫废水，其内部离子、有机物浓度更高，而且水质波动也更为剧烈，这也为废水处理工作提高了难度。
目前我国各火力发电厂处理脱硫废水主要使用的是三联箱法，这是一种物理法与化学法相结合的废水处理方法。使用三联箱工艺进行脱硫废水净化时，首先需要向废水中加入10%浓度的石灰溶液来调节废水的pH值，当pH达到9左右时废水中的大量Ca2+离子及重金属离子会形成沉淀析出，不过由于氢氧化物会形成络合物因此单纯调节pH沉降效果并不理想，因此目前还会加入单质硫形成金属硫化物沉淀来去除更多的金属离子[2]。随后再向废水中加入絮凝剂以去除悬浮的颗粒物，在絮凝池完成沉降并排入清水池。在该池中经过最终的沉降及pH调节完成整个脱硫废水处理工作并排放中性废水。
使用三联箱工艺进行脱硫废水处理，虽然可以去除大部分的污染物，但是该方法对于Cl-一类的可溶性离子去除能力较差，导致最终排除的废水离子浓度过高，不仅达不到排放标准还会腐蚀设备，不能满足零排放要求，因此需要进行废水处理工艺的优化。
二、超临界1000MW机组脱硫废水零排放处理方案分析
目前火力发电厂脱硫废水处理工作存在的最大问题便是难以将可溶性离子从废水中脱除，针对这一问题我国的技术研究人员在传统的三联箱废水处理工艺基础上引入了后续的处理过程以提高对废水中可溶性离子的分离能力，主要有两种模式。
第一种模式是在传统三联箱废水处理工艺的基础上加入蒸发结晶的工序来降低废水中的盐浓度。该废水处理方法前期操作与三联箱工艺类似，也是通过pH值调节、加入单质硫来处理水中大量的Ca2+、Mg2+及重金属离子。随后加入絮凝剂来去除悬浮的颗粒物并加入碳酸钠来促进剩余微量金属离子的沉降，最终使用盐酸调节pH至中性。为了更好地降低废水的COD值，该工艺还在处理前加入了曝气工序，以去除水中含有的有机污染物，便于最终的蒸发浓缩过程的进行。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆当废水前期处理完成后，需要进行预热以提升蒸发操作的效率，预热后的废水进入蒸发器进行蒸发浓缩，可以将盐浓度提升十倍以上，最终形成的高浓度废水会通过强制循环结晶操作来使盐变为晶体析出，最终作为固体废弃物进行后期处理。蒸发结晶操作的引入可以有效解决脱硫废水中可溶性离子浓度过高的问题，不过这一操作工艺也存在着局限性，例如超临界1000MW机组每天产生的脱硫废水量极大，这也增加了蒸发过程的能耗，大大提升了生产成本。
而针对脱硫废水中可溶性离子浓度过高的问题，研究人员还提出了利用膜分离技术来进行废水的浓缩，从而降低废水中的离子浓度并通过结晶得到固体状态的盐。目前渗透膜在超临界1000MW机组脱硫废水处理工作中主要使用方式为先使用反渗透技术对预处理后的脱硫废水进行初步浓缩，随后浓度较高的废水再通过正渗透进行二次浓缩，最终蒸发结晶得到固体盐。在这一处理流程中，废水的预处理与蒸发-结晶法相同，只是澄清池的废水在注入膜系统前还需要进行过滤并使用树脂吸附以满足膜系统对水质的要求[3]。由于引入了膜系统，因此在二次浓缩过程中大量的废水已经被分离，因此蒸发过程溶剂量大大减少，也降低了蒸发的能源消耗。同时经过膜前期的浓缩，最终析出的盐纯度也更高。但是目前该脱硫废水处理工艺也存在诸多问题，首先虽然后期蒸发量降低但是在前期的膜分离过程中也需要加入部分药剂同时膜系统造价较高，成本得不到有效降低。另外正渗透过程中需要使用碳铵溶液，后期回收也需要使用大量的蒸汽，而且对于最终析出的混盐也没有有效的分离方法，增加了后期处理的难度。
三、超临界1000MW机组脱硫废水零排放处理技术改进措施
目前火力发电厂脱硫废水零排放处理技术主要有蒸发-结晶法及膜处理法，其中膜处理法因其高效的处理能力及简便的操作方式逐渐成为主流。在超临界1000MW机组脱硫废水处理过程中也基于膜处理方法进行改良以解决当前废水处理过程中存在的问题，实现脱硫废水零排放。
使用膜技术进行废水处理时，使用正渗透技术可以有效避免高浓度废水对于设备的腐蚀，但目前正渗透工艺效率较低且碳铵溶液回收会浪费能源，因此需要改进正渗透工艺，选取更为适宜的介质。另外目前有机污染物的去除主要是通过前期曝气池的氧化完成的，去除效率不高容易导致后期渗透膜的污堵。针对这一问题在废水预处理过程中操作人员可以对废水中的有机污染物进行检测，并添加适宜的试剂对其进行消耗同时要选取耐受性较好的膜组件，避免污堵并便于后期清洗恢复。
现阶段在脱硫废水处理后最终蒸发结晶得到的盐往往为混盐，混盐作为一种高危固体废弃物需要进行后续的处理，不能满足零排放的要求同时也造成了氯化钠的浪费。而随着纳滤技术的不断成熟，如今在超临界1000MW机组脱硫废水处理工作中可以在膜浓缩之前加入纳滤环节，利用纳滤膜对于一价及二价的离子进行分离，这样在后续的浓缩蒸发结晶过程中便可以实现氯化钠与硫酸钠的分别结晶[4]。这样可以有效降低结晶工作量还避免了混盐的后处理工作并同时实现了钠元素的回收，满足废水的零排放的要求。
四、结束语
随着火力发电厂机组规模的不断提升以及人们对于废气废水处理要求的日益严苛，火力发电厂脱硫废水处理工作面临艰巨的任务。而在超临界1000MW机组脱硫废水处理工作中，为了满足零排放要求，企业需要在传统的三联箱工艺基础上引入膜技术，利用反渗透及正渗透的二次浓缩分离可溶性离子。另外还可以利用纳滤技术实现对不同价态离子的分离，最终得到纯净的氯化钠及硫酸钠盐，避免混盐处理过程，真正实现脱硫废水的零排放。
参考文献：
[1]吴优福，刘捷，海玉琰，等.超超临界1000 MW机组脱硫废水零排放技术[J].热力发电，2017，46（5）：108-114.
[2]任健.1000 MW机组脱硫废水治理实例与分析[J].电力科技与环保，2014，30（2）：32-33.
[3]刘根水.1000MW超超临界机组烟气脱硫超低排放工程浅析[J].中国科技纵横，2017（2）.
[4]周朝阳.1000 MW超超临界机组超低排放改造工程分析[J].洁净煤技术，2017（6）.
论文作者:喇明磊
论文发表刊物:《电力设备》2018年第1期
论文发表时间:2018/6/4
标签：废水论文; 废水处理论文; 机组论文; 离子论文; 超临界论文; 烟气论文; 结晶论文; 《电力设备》2018年第1期论文;