摘要：石灰石-石膏大型湿法烟气脱硫工艺具有脱硫效率高、脱硫剂资源丰富、负荷范围广等特点，在我国燃煤电厂中得到了广泛的应用，占我国工业脱硫总量的90%以上。然而，脱硫废水因为其附带的悬浮物含量较多、盐度高，含有多类重金属，是煤电厂末端最难处理的工业类废水。为了进一步控制烟气脱硫废水的有效处理，实现废水“零排放”，这已然成为现今煤电厂面临的重要挑战。
关键词：大型燃煤电厂；脱硫废水烟气利用技术；应用
1大型燃煤电厂脱硫系统废水的产生及对其进行处理的必要性
目前，煤电厂采用的主要脱硫方式是湿法脱硫工艺，在工艺中产生大量含有金属离子的废水，如果不经处理排放到环境中，会产生污染。因此，对于脱硫废水的处理具有重要的现实意义。在进行湿法工艺处理烟气中的SO2时，为了维持脱硫装置的浆液循环物质的平衡性，防止烟气中氯浓度超标并保证石膏的质量(石灰—石膏法工艺)，需要从脱硫系统中排放一定浓度的废水。排放的废水中含有悬浮物、过饱和亚硫酸盐、硫酸盐及重金属。燃煤中的元素除了C、H、O、N、S外，还存在痕量的重金属元素，如Cr、Ni、Hg、As、Pb等。煤中的元素随着燃烧作用最终进入烟气中，虽然烟气经过除尘器，但由于目前的除尘系统对于痕量物质的脱除效率有限，因此最终这些金属元素会进入脱硫塔中，在烟气与浆液的接触过程中，金属元素溶解到浆液中，因此，废水中存在金属元素。由于金属离子在环境中没有自净和生物降解的能力，容易在生物体内累积，对生物体的正常生命活动产生威胁。因此，需要对脱硫废水进行处理，使得其各项指标都打到排放要求，缓解环境的压力。
2脱硫废水的水质特征
为高效去除燃煤电厂产生的二氧化硫，目前我国采用最广泛的是石灰石-石膏工艺。该工艺中石灰石磨成粉末后与水混合制成石灰石浆液。当石灰石浆液被泵送至脱硫塔自上而下喷淋时，烟气中的二氧化硫则自下而上逃逸。两者相遇反应生成硫酸钙、亚硫酸钙，从而实现了二氧化硫的去除。石膏水力旋流器的溢流液和脱水机的滤液是脱硫废水的主要来源。由于脱硫塔中的石灰石循环浆液不断与烟气中的物质反应，当其吸收了烟气中足量的氯化物以后，石灰石循环浆液的氯离子浓度不断升高，会加速金属设备的腐蚀。综合国内大多数燃煤电厂的运行效果，可以发现脱硫废水具有如下水质特点：（1）pH值介于4-6之间，呈弱酸性。（2）悬浮物浓度高，通常为104-1.5×104mg/L。悬浮物主要是硫酸钙、亚硫酸钙等脱硫产物和粉尘，极端情况下其浓度甚至高达5×104mg/L。（3）含盐量高，实际变化浓度为3×104-6×104mg/L。（4）硬度高，易结垢。（5）水质、水量变化大。当燃煤电厂使用燃煤的品种和产地、石灰石品质、烟尘量以及燃煤工况发生变化时，脱硫废水的组成成分也相应改变。同时，脱硫废水的水量也存在不稳定性。（6）腐蚀性大。当氯离子含量增加时，其对金属设备以及管道的腐蚀作用增强，从而要求构筑物有较好的防腐性能。
3燃煤电厂现有脱硫废水零排放技术
3.1生物法
生物法是通过利用微生物对废水中特殊物质的新陈代谢作用，来对废水中的污染物质进行降解，使其转化为对自然环境没有污染的成分来达到净化水源的作用。生物处理法还可以具体分为生化法、生物絮凝法和生物吸附法等多种方法。生物法的操作简单，成本低廉，对污水的单位处理量大，所以在处理重金属浓度低的脱硫废水中发挥重要作用。
3.2吸附法
吸附法则是通过将污水中的选择性地吸附于固体吸附剂的表面，再通过对吸附物的两相分离来达到净化污水的目的。吸附法可以有效地去除污水中的重金属离子。现阶段对脱硫废水处理中常用的吸附工具是活性炭，活性炭物质具有孔隙度高、表面积大、吸附稳定性强等特点，将其应用到脱硫废水处理中所产生的吸附效果非常好，但也因为活性炭的使用成本较高，同时使用寿命较短，且不可再生等缺点。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在对重金属离子浓度较高的废水要先采用其他的方法(如物化法)处理之后，再用活性炭进行二次处理，来达到清洁污水的效果。
3.3物化法
在我国最多采用的清理废水的方法就是物化法。具体的操作方法为，首先，先将脱硫废水加入到反应槽内，并对废水的PH值进行调节直到达到到8-9，促使废水中的多种重金属离子发生沉淀，再进行后续的工艺处理;其次，在絮凝池中加入絮凝剂，来去除废水中的悬浮物质，也可以使生成的胶体沉淀，逐渐地聚集扩大，加速沉淀过程。与此同时，再注入助凝剂，来提高絮凝剂的活性，达到细小胶体颗粒的强化吸附，更进一步加强胶体沉淀与悬浮物质的沉降速度。最后，在絮凝处理之后的废水要进入浓缩澄清池中，让废水在其中保持长时间的停留，就可以使大部分的悬浮物质和胶体沉淀物质下沉为淤泥，再经由下方管道排出，上半部分的净水排入净水箱中。
3.4流化床法
流化床法有丹麦学者首次运用于对脱硫废水的处理中，并取得了很好的效果。这种方法在清理废水中的重金属离子方面有非常好的效果。首先将二价铁、二价锰以及氧化剂等加入到流化床中，经过化合作用形成氧化铁和氧化锰并吸附在可溶性重金属离子表面，通过连续反应使得可溶性重金属离子逐渐聚集，形成沉积物。流化床法与物化法相比，产生的沉积物很少，可以有效去除废水中的部分可溶性重金属离子。但是其吸附效果不稳定，能去除的杂质种类很少，因此很少被用于实际的脱硫废水处理中。
4零排放处理工艺及发展方向
4.1高效反渗透技术
反渗透浓盐水的成分复杂，含无机盐、有机物，也有预处理、脱盐等过程使用的少量化学品，如阻垢剂、酸、还原剂、杀菌剂和其他反应产物。浓盐水的处理是制约煤化工废水“零排放”的关键技术。若直接将浓盐水进行蒸发，由于其处理规模大，需要消耗大量的能源，非常不经济。目前，一般采用（预处理+膜浓缩）处理工艺，将浓盐水进行进一步浓缩，使TDS质量浓度达到50000-80000mg/L，尽可能将废水中盐分提高，减小后续蒸发器的规模，减少投资以及节约能源。
4.2高级氧化技术
随着废水中有机物复杂程度和环保要求的提升，高级氧化技术逐渐得到发展。后来将超声技术、催化剂技术等应用到高级氧化技术中，形成更加复杂的耦合过程。主要有光化学氧化法、臭氧氧化法、催化湿化氧化法、Fenton法等，主要的原理是通过形成高氧化性能的羟基自由基（•OH），利用羟基自由基氧化水中的难降解的有机物，使有机物转化为低毒或者无毒的小分子物质。
结束语：处理燃煤电厂脱硫废水的主要难点包括废水污染组分差别大、水量波动大、硬度高易结垢及氯离子浓度高易腐蚀等。近年来，许多学者在零排放处理技术方面进行了大量的研究，随着组合工艺的开发与新技术路线的提出，脱硫废水的近零排放或零排放可基本实现。随着燃煤电厂脱硫废水处理工艺的愈加完善，在未来，这些技术不仅可以用来处理脱硫废水，还能对其他煤电厂废水（如含油废水、循环水排污水、水处理车间废水、锅炉排污水等）进行深度处理。
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论文作者:李军
论文发表刊物:《电力设备》2018年第24期
论文发表时间:2019/1/9
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