关键词：湿法脱硫;?脱硫废水;?零排放;
目前，我国的经济发展方式正面临由原来的粗放型向资源节约型发展模式转变，但是能源消耗主要还是以煤炭和石油为主。燃煤电厂作为我国最重要的电力组成，在近年来占比虽然在逐渐地缩减，但火力发电量和火电设备装机量依然在逐年增加，燃煤电厂恰恰是二氧化硫等污染气体的主要产生场所，为此我国的主要大中型燃煤电厂现都已安装脱硫设施。国内外燃煤电厂普遍采用烟气脱硫技术(FGD)来降低二氧化硫的排放量，有效地缓解了空气污染问题。在不同的烟气脱硫工艺中，湿式烟气脱硫工艺因反应速度快、脱硫效率高、运行可靠、水质变化适应性强等优点，使得该工艺全球应用占比达85%以上，因而产生大量的脱硫废水。该废水因成分复杂，污染物种类多，回用困难，逐渐成为燃煤电厂最难处理的废水之一。
1 脱硫废水零排放技术
随着水处理技术的不断发展和各国对工业废水排放标准的普遍提高，传统处理工艺脱硫废水处理工艺的转型升级迫在眉睫，脱硫废水处理由达标排放向污染物零排放方向发展。脱硫废水零排放工艺路线一般包括脱硫废水预处理、浓缩减量和固化处理3个阶段。
1.1 脱硫废水预处理技术
脱硫废水预处理技术往往通过向脱硫废水中逐步添加石灰乳、絮凝剂、有机硫、助凝剂和纯碱等试剂，达到脱硫废水全面软化，去除废水中的悬浮物、胶体、Ca2+、Mg2+、SiO2及COD等，降低废水的硬度，避免在浓缩减量和固化处理过程中出现堵塞、结垢等现象。目前针对脱硫废水的预处理，往往采用传统废水处理技术(三联箱工艺)、两级软化澄清处理技术和管式微滤膜软化技术等。
1.2 脱硫废水浓缩减量技术
经过预处理后的脱硫废水水中悬浮物、胶体、Ca2+、Mg2+等结垢因子的含量已经降至后续设备安全运行的控制范围内，但是脱硫废水的TDS含量依旧维持在25 000～30 000 mg/L。为了降低后期固化处理成本，需要对此时的脱硫废水进行浓缩处理，实现减量化。膜浓缩处理技术因投资成本相对低廉、技术可靠性较高、操作简单等优点，在脱硫废水的浓缩处理阶段广泛应用，根据工作原理不同，分为正渗透法(FO)、反渗透法(RO)和电渗析法(ED)。
(1)正渗透法是利用汲取液(该汲取液往往是将二氧化碳和氨按照特定的量比溶解于水中形成的碳酸铵溶液)产生的巨大渗透压，使得废水中的水分子从膜的高盐侧自发扩散至低盐侧。此方法可以使得脱硫废水的含盐量浓缩至15%左右，同时汲取液通过加热蒸发循环利用。目前正渗透膜的研制仍存在水通量低、浓差极化大及理想的驱动溶液制备困难等问题，需在新的膜材料、膜合成方法及驱动溶液的兼容性、分离回收等方面进一步深入研究。
(2)反渗透法是在浓溶液膜一侧施加一个大于自然渗透压的持续压力，让溶液逆向渗透，在膜的高压侧和低压侧分别获得渗透液和浓缩液。目前反渗透模孔可缩小至0.1 nm以下，能够有效截留水中的各种溶解性无机盐、胶体以及相对分子质量>100的有机物，使得除盐效率达95%以上。该技术安全可靠且能耗低，但仍存在膜材料要求高、造价昂贵、耐磨损度低等缺点。
(3)电渗析法是在直流电的阴阳两极间放置若干交替排列的阴、阳离子膜，利用离子交换膜的选择透过性，当两端电极接通直流电源后，在电场力作用下，水中阴、阳离子定向迁移，形成了交替排列的离子浓度减少的淡室和离子浓度增加的浓室，分离和提纯废水。该方法具有操作简单、处理过程中产污量低、对废水盐浓度适应性强、能耗低等优点，但同时也存在设备安装复杂，难降物质去除效率低，装置易结垢等缺点，因而需要在流道的设计、电极板的材料选用等方面加以改进。
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1.3 脱硫废水固化处理技术
(1)蒸发结晶技术是利用火电机组产生的余热将预处理后的脱硫废水进行蒸发浓缩，形成水蒸汽和浓缩液，最终浓缩液在饱和状态下析出结晶盐固体，而水蒸汽则通过冷凝管回流重用。该处理系统的工艺流程包括预处理、浓缩、结晶3个阶段。在预处理阶段，通过向废水中添加纯碱和烧碱，去除废水中的Ca2+、Mg2+等离子，降低废水硬度，避免废水在浓缩过程中产生结垢而堵塞管道的现象发生。浓缩过程则通过膜浓缩方法实现废水浓度的增大，提高结晶效率以及降低结晶能耗。最后浓缩液进入结晶过程，采用多效蒸发结晶(MED)或机械压缩式蒸发结晶(MVR)方式将浓缩液转化为干燥的结晶盐固体后处置。该技术由于设备投资高，废水处理过程中需要额外提供大量热能，运行成本较高，目前尚未得到有效推广。
(2)烟道蒸发技术是将预处理后的废水通过雾化喷嘴喷射于锅炉尾部烟道，烟道内烟气产生的热量能够迅速将废水液滴蒸发，蒸发后剩余的固体杂质随烟气一起进入电除尘器被电极捕捉，按照选择的烟道蒸发器不同分为主烟道蒸发技术和旁路烟道蒸发技术。该技术工艺流程简单，无需额外提供能量，极大地降低了运行成本。同时通过向烟道内引入废水，能够有效地提高进入烟气湿度，降低烟气中灰尘颗粒的比电阻，提高除尘效率，具有很高的节能环保价值。而实际运行中，由于脱硫废水直接喷入烟道内，导致废水中盐渍析出并沉积在烟道底部，同时废水中Cl-以无机盐和HCl形式存在，造成烟道堵塞和设备腐蚀现象。此外为了防止烟气湿度过大造成除尘器电极腐蚀和烟道温度过低等问题，往往对废水蒸发过程控制要求很高，确保废水在进入除尘电极前被完全蒸发。
2 其他脱硫废水处理技术
新型处理工艺或组合工艺的开发与研究逐渐成为解决燃煤电厂脱硫废水零排放深度处理的重要内容。
(1)生物处理技术通过利用硫酸盐还原菌(SRB)在厌氧环境下将废水中的硫酸根离子还原为溶解态的S2-，然后与废水中的重金属离子反应生成硫化物沉淀，有效地去除废水中的硫酸盐及重金属离子。通过采用升流式厌氧污泥床反应器对脱硫废水处理发现，利用SRB对脱硫废水具有稳定的处理效果，该系统在弱酸性、高负荷条件下连续运行30 d，能够有效去除废水中78%的COD和82%的SO42-。
(2)膜分离技术是利用微滤(UF)/纳滤(NF)和反渗透(RO)组合工艺实现脱硫废水的脱盐、浓缩和盐回收。利用微滤/纳滤处理工艺对废水进行预处理，过滤废水中粒径较大的悬浮物和部分重金属离子等杂质，然后通过反渗透膜去除废水中可溶性含盐化合物。利用“UF+NF+RO”膜组合工艺对脱硫废水进行处理的研究中发现，该组合工艺对废水中TDS的去除率大于99.3%，同时回收的NaCl质量分数为99%，达到工业盐标准。此外，周明飞等提出了一种预处理+微滤+反渗透+电解制氯组合工艺，通过NaOH+Na2CO3联合软化，使得废水中Ca2+、Mg2+去除率达98%，然后利用微滤作为反渗透工艺的预处理，最后将反渗透浓水电解制氯，使得整个系统废水回用率达70%以上。
(3)混合零价铁技术(HZVI)是利用零价铁化学性质活泼、电负性大、还原能力强且危害低等特点，去除废水中的硒、汞、Cl-等物质。该技术应用于脱硫废水的处理中往往出现铁表面钝化现象，影响零价铁的活性，使得废水处理量小。实验研究表明，混合零价铁技术对汞的去除效率达到99.99%(出水浓度<0.005μg/L)，硒的去除效率达99.8%(出水浓度<7μg/L)。
3 结语
由于湿式烟气脱硫工艺产生的脱硫废水成分复杂、危害性大，利用三联箱等传统处理技术对废水进行处理，出水水质含盐量及重金属含量仍很高，处理效果并不明显，回用困难。针对脱硫废水中的Cl-、硒以及汞等重金属含量难去除，后期飞灰难处理，如何实现脱硫废水完全零排放等问题依旧存在，因此在未来的一段时间内，脱硫废水处理需要在技术和方法等方面不断优化和更新。
参考文献
[1]王敏琪．火电厂湿式烟气脱硫废水特性及处理系统研究[D]．杭州:浙江工业大学，2013.
[2]郑利兵，魏源送，焦赟仪，等．零排放形势下热电厂脱硫废水处理进展及展望[J]．化学工业与工程，2019,36(1):24-37.
论文作者:岳显
论文发表刊物:《当代电力文化》2019年23期
论文发表时间:2020/5/8