摘要：随着社会的发展，我国的用电量不断增加，燃煤电厂也越来越多。目前，国内外燃煤电厂脱硫废水主要采用混凝沉淀处理工艺，水质达到《火电厂石灰石-石膏湿法脱硫废水水质控制指标》（DL/T997-2006）要求后直接排放或者送往灰场、渣场用作喷淋水。电厂脱硫废水的排放关系到环境的可持续发展，废水零排放可以实现环境减排目标和污水回用，对治理水污染和缓解水资源短缺困境有重要意义。本文从技术与管理双重角度对零排放处理进行了分析。
关键词：脱硫废水；零排放；膜法浓缩；蒸发固化
2015年国务院颁布了《水污染防治行动计划》（水十条），对企业用水提出了新的要求=。燃煤电厂作为用水大户，应当积极响应国家政策的要求，开展节水提效工作，实现全厂水资源分级利用和水污染防治。脱硫废水因其具有高含盐量、成分复杂、腐蚀性和结垢性的特征，回用困难，成为制约燃煤电厂废水“零排放”实现的关键因素之一=。本文在分析脱硫废水特点基础上，总结国内正在使用的3种脱硫废水零排放技术，以期为燃煤电厂实现脱硫废水实现零排放提供技术借鉴。
1 脱硫废水处理现状
根据废水来源，燃煤电厂废水一般包括生活污水、循环水排污水、脱硫废水和各种再生废水等。燃煤电厂脱硫废水具有如下水质特性：1）呈酸性，pH在4.5～6.5之间；2）含盐量高，且浓度变化范围极广，一般在20～50g/L；3）硬度（钙镁离子浓度）高，结构风险高；4）悬浮物高，一般在20～60g/L；5）成分复杂，水质波动大；6）氯离子含量高，腐蚀性强且回用困难。脱硫废水因这些特性成为燃煤电厂最复杂和最难处理的一股废水，是实现燃煤电厂废水零排放的关键。传统脱硫废水处理方法包括灰场处置、煤场喷洒、灰渣闭式循环系统及三联箱法等。灰场处置、煤场喷洒、灰渣闭式循环系统所需水量较少，且会造成系统设备的腐蚀，对电厂的安全运行造成隐患；三联箱法经过简单中和、絮凝和沉淀澄清后，虽可有效去除悬浮固体、重金属离子和F-等污染物，但该工艺难以有效去除Na+、Cl-、SO42-、Ca2+和Mg2+等离子，出水含盐量仍很高，回用困难。脱硫废水水质复杂，要达到零排放的目的，就要根据不同污染物的特征，进行分段处理。脱硫废水零排放处理过程分为3段：预处理、浓缩减量和蒸发固化。
2 废水零排放处理技术
2.1预处理软化技术
根据脱硫废水水质，选择合适的处理工艺，去除Ca2+、Mg2+、Si等，避免后续处理系统的结垢。常用的预处理软化技术通过添加化学药剂去除Ca2+、Mg2+离子，有石灰-碳酸钠软化、氢氧化钠-碳酸钠软化等。
2.2脱硫废水的浓缩减量
2.2.1热浓缩
(1)MED
MED是废水被蒸发系统余热预热后，依次进入一效或多效蒸发器进行蒸发浓缩；最末效浓盐水经增稠器和离心机进行固液分离，分离出的液体回到系统再循环处理。多效蒸发是前一级蒸发器产生的二次蒸汽作为后一级蒸发器的热源，将蒸汽热能多次利用，故而热能利用率较高。
（2）MVR
MVR是将蒸发器排出的二次蒸汽通过压缩机经绝热压缩后送入蒸发器的加热室。MVR浓缩液总悬浮固体（TDS）可达250g/L，电耗高达20～46.34kWh/m3废水。MVR相较于MED，具有占地面积小、运行成本较低、效率高的优势，更适用于零排放蒸发器。
2.2.2膜浓缩
（1）RO
RO过程能耗较低、适用性强、应用范围广，已广泛用于脱硫废水处理。然而，RO易发生膜污染与结垢。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆为防止RO膜污染与结垢，可采用超频震荡膜技术或高效RO工艺，但这需更强的预处理和更高pH，会提高运行成本；此外，即使采用震荡膜技术，经RO浓缩的浓水TDS只能达到90g/L，其TDS质量浓度远低于可实现结晶固化的250g/L水平，故单凭RO不能将盐水浓缩至可结晶固化水平。
（2）ED
ED因耐受钙镁结垢能力较低，工程应用常用采用倒电极的方法减少ED的膜污染，该工艺称为倒极式电渗析（EDR）。与RO相比，ED和EDR所需预处理较少，且对含硅废水的耐受性较强。此外，ED和EDR能将盐水浓缩至120g/L以上，甚至达到200g/L的水平，通常电耗介于7～15kWh/m3废水。为避免浓差极化，如LOGANATHAN等报道EDR的淡水ρ(TDS)＞10g/L，或使直接回用受限，但ED和EDR所产的淡水可以耦合其它方法加以回用。
（3）FO
FO属自发过程，但是汲取液的再生需额外能量。浙江长兴某电厂2×600MW机组是首个采用正渗透方法处理脱硫废水的工程案例，系统处理水量为22m3/h，其中脱硫废水18m3/h，经FO浓缩后的TDS可高达220g/L以上；同时，将FO产水与汲取液回收系统相结合，再经RO进一步除盐后，最终产水可回用于锅炉补给水。但是，汲取液的再生复杂，整个工艺路线长，系统复杂，投资成本高。
（4）MD
非挥发溶质水溶液的MD，仅水蒸汽能透过膜。MD可以利用火力发电厂丰富的低品质废热，且能近100%地截留非挥发性溶质。溶质若易结晶，则能被浓缩至过饱和而产生结晶。MD能耗与操作方式息息相关，实际应用中，直接接触式膜蒸馏海水淡化的能耗可达40～45kWh/m3产水。但是，由于火力发电厂丰富的低品质热源，热驱动的MD不能与电驱动技术直接比较能耗。此外，目前尚缺少性能可靠，能够长时间稳定运行的商业化蒸馏膜。
2.3固化处理技术
2.3.1蒸发结晶
（1）多效蒸发结晶：多效蒸发结晶系统由相互串联的多个蒸发器组成，前一个蒸发器的二次蒸汽作为下一个蒸发器的加热蒸汽，下一个蒸发器的加热室便是前一个蒸发器的冷凝器。（2）机械蒸汽再压缩蒸发结晶：机械蒸汽再压缩蒸发工艺将二次蒸汽经压缩机绝热压缩后，温度、压力升高，送入蒸发器作为加热蒸汽，该工艺需要消耗一定量的压缩功，将二次蒸汽的潜热加以利用，可减少蒸汽耗量，但消耗电能。
2.3.2烟道蒸发
烟道蒸发技术将经过预处理的脱硫废水由压缩空气雾化后喷入空气预热器与静电除尘器间的烟道中，利用热烟气使废水完全蒸发，废水中的污染物转化为结晶物或盐类等固体，随烟气中的飞灰被静电除尘器捕集下来。
2.3.2烟道蒸发
烟道蒸发按其蒸发位置的不同，可分为直喷烟道余热蒸发和高温旁路烟气蒸发。直喷烟道余热蒸发原理为：在锅炉尾部空气预热器与除尘器之间的烟道内设置喷嘴，将预处理浓缩后的废水雾化；雾化液滴在高温烟气作用下快速蒸发，随烟气排出，而废水中的杂质则进入除尘系统随粉煤灰一起外排，从而达到零排放的目的。
结语
燃煤电厂作为用水、排水大户，从经济运行和环保环境出发，节约发电用水，实现燃煤电厂废水零排放意义重大。废水梯级利用是实现燃煤电厂废水零排放的核心，提高循环水的浓缩倍率、循环水排污水回收利用是燃煤电厂节水工作的关键，脱硫废水的治理回用是实现废水零排放的难点。每一种废水“零排放”技术均具有其固有的优缺点和适用边界条件，在制定电厂废水零排放技术路线时，应从电厂实际情况出发，选取几种适用的技术路线，并进行详细的可行性分析，从而得出最适合每一个电厂的技术路线。
参考文献
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[3]吴怡卫.石灰石-石膏湿法烟气脱硫废水处理的研究[J].中国电力,2006(4):75-78.
论文作者:张立超
论文发表刊物:《电力设备》2017年第34期
论文发表时间:2018/5/15
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