摘要：当前，我国燃煤电厂中的烟气脱硫工艺主要是以石灰石－石膏湿式烟气脱硫工艺为主，其具有效率高、负荷广等优点，而作为脱硫剂的石灰石价格低廉、资源丰富，使得该项工艺在我国工业脱硫总量中的占比高达九成以上。但不可避免的是，生产中会产生脱硫废水，由于脱硫废水具有悬浮物高、盐含量大、硬度高、重金属多等特征，成为燃煤电厂生产中所亟待处理的问题，若直接排放高含盐量、高腐蚀性的废水将对区域环境带来极大的破坏。粗放的经济发展模式，在经济总量快速攀升的同时，对环境造成了严重的污染。
关键词：火电厂；脱硫废水；处理工艺；改进；新工艺
一、烟气脱硫工艺废水的主要特征
由于受工业生产原料、生产过程控制、脱硫工艺运行等因素的影响，烟气脱硫工艺废水水质不稳定、悬浮物含量高、含盐量高。脱硫废水的水质与脱硫剂的纯度、燃煤的种类、脱硫环节中的氧化风量及吸收塔浆液的过饱和度等有着直接的关系，呈现出不同时段、不同环节条件下的脱硫废水水质不稳定，相同脱硫系统运行下的脱硫废水水质不单一的主要特征。脱硫废水的悬浮物浓度与燃煤种类和脱硫工艺运行等有着极大的关联，其悬浮物总量可高达7000mg/L～10 000mg/L，大部分脱硫废水中的悬浮物可以在1h～3h内达到有效沉降，小部分脱硫废水中的悬浮物难以通过自然沉降的方式得以澄清。脱硫废水的含盐量相当高，在15000mg/L～45000mg/L之间，甚至更高，其中氯离子的单位质量浓度基本在3500mg/L～20000mg/L之间，有时会接近40000mg/L，镁离子的单位质量浓度分别在3000mg/L～16000mg/L之间，而钙离子和硫酸盐的含量也相对较高，分别在500mg/L～1300mg/L和2400mg/L～5800mg/L之间，除上述高含量成分外，其一类污染物和二类污染物的整体含量也相对较高，如一类污染物中的汞、镉、铬和二类污染物中的铜和锌。
二、脱硫废水处理现行工艺中所存在的问题
现行的脱硫废水处理多采用含有氧化、中和、沉淀、絮凝、澄清环节工序的工艺处理方式，经这一工艺处理过的脱硫废水基本可以达到国家相关行业标准，并实现安全排放。但在实践生产中仍暴露出一定的问题：烟气脱硫系统运转不充分，环节利用率低，废水水质波动大、难以实现精准的运行控制，石膏含水率高导致脱水机工作状态不稳定等问题，分析其原因，多由燃煤电厂燃煤质量不佳、设备选型不匹配所导致。总体而言，当前燃煤电厂的脱硫废水处理系统运行稳定性差、维护工作频繁、环保效能未能充分显现，所排出的工艺废水导致区域内接纳水体的含盐量上升或流域土壤板结、碱化等问题。针对当前脱硫废水处理中所面临的挑战，燃煤电厂开始了脱硫废水工艺的升级改造工作，以实现脱硫废水的“零排放”。
三、脱硫废水的零排放处理工艺及其发展方向
1、蒸发结晶工艺
1.1脱硫废水的预处理
1.1.1脱硫废水的自然沉降。脱硫废水中的悬浮物含量较高，通常在3h内自然沉降后，其含量仍高达40%左右，难以达到脱硫废水工艺实施的标准，需在其中有效地投入适量的混凝剂和絮凝剂来提升沉降速率。
1.1.2脱硫废水的软化处理。脱硫废水软化处理的主要目的是去除废水中Ca2＋、mg2＋和Si等易结垢成分的含量，同时实现重金属的沉淀，减轻对后续减量浓缩工艺及蒸发结晶处理单元造成的结垢和管道堵塞等问题。目前，对脱硫废水的处理常采用石灰－碳酸钠工艺和离子交换工艺。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆其中石灰－碳酸钠工艺是通过向脱硫废水中添加熟石灰来调节废水的酸碱度，熟石灰可以有效地提高mg（oh）2的沉降，带动更多的钙离子形成CaC03沉淀，降低工艺出水中的Ca2＋含量，经石灰－碳酸钠工艺软化处理的废水，其含盐量可降低近一半。但是，脱硫废水的硬度偏高，若只采用该工艺容易导致设备投入成本较高且再生工艺废水量较多等问题，因此在实际运用中，可以将离子交换工艺布置在石灰－碳酸钠工艺之后，来进一步降低废水的硬度，其环节工艺中所产生的废水可以通过石灰－碳酸钠工艺再次回收处理，经两级软化工艺处理后的出水硬度可以有效降低至15mg/L以下。
在对脱硫废水的软化处理过程中，由于氢氧化镁为松软的絮状沉淀且质量较轻，导致其自身沉降性能极差，如果完全软化，将导致软化池内出现大量不易沉降的泥浆，这些白色泥浆在沉降12h之后仍可占据废水体积的九成以上，所以应采用离心分离法、气浮法对传统的混凝工艺进行改良，改善废水中氢氧化镁的沉降。
1.2盐水浓缩单元
经预处理单元的化学软化后，脱硫废水的硬度可以得到有效降低，但是废水量较大，需要进一步进行废水减量浓缩处理。常规减量浓缩工艺包括蒸发、反渗透、正渗透和膜蒸馏等。其中，蒸发浓缩以降膜式机械蒸汽压缩再循环蒸发技术（降膜MVR）为核心，降膜式机械蒸汽压缩再循环蒸发技术的应用方式有两种，即立式降膜式机械蒸发系统和卧式降膜式机械蒸发系统，实际应用中可以在蒸发浓缩系统前，配置水质软化系统，以减少换热管表面的结垢问题，节省设备维护的投入。反渗透膜浓缩工艺在高压力膜的作用下，可以实现高达80%的回收率，其工艺处理的技术相对成熟，且浓缩耗能低、效率高，反渗透膜在应用中，设备组件对进水的要求较高，软化出水需经超微过滤处理软化过程产生的各沉淀物。正渗透和膜蒸馏浓缩工艺，利用半透膜两侧压力差，实现废水向低压侧的流动，能耗低且无需动力支出，但其工艺技术的组合仍在进一步的研究中。
1.3结晶单元
结晶设备与蒸汽单元设备类似，在其单元后接闪蒸罐。固液分离后，所产生的结晶盐含有大量的杂质，其回收利用的成本高于普通工业盐的生产成本。加大结晶单元的提纯技术，若能实现多种结晶盐的高纯度分离，将成为燃煤电厂的第二经济增长点。
1.4固体废物处理
工艺流程的终端固体废弃物主要来自预处理单元的沉降污泥和结晶单元的杂类结晶盐，对污泥予以合理填埋，在深度处理结晶盐中，结晶盐中重金属含量超标的，需按固体废弃物处置。
2、炉渣废热综合利用
燃煤电厂可将脱硫废水作为补给水源引入水力除渣和湿排除渣系统，作为一种以废治废的处理策略，其将高温炉渣中的大量碱性氧化物和溶出液，与脱硫废水相中和。同时利用炉渣废热也可实现脱硫废水在除渣系统里的蒸发结晶。
3、煤场喷洒
煤场喷洒工艺简单，设备改造难度系数低，将脱硫废水引入燃煤堆场喷洒到煤堆上，在不降低燃煤性能的同时，还可以利用电厂燃煤燃烧时所产生的高温将脱硫废水蒸发，脱硫废水中所析出的盐分可同炉渣一起排出，少量盐分随着飞灰的排出，被除尘器捕获。对废水产生量较多的燃煤电厂，可将废水浓缩处理后再喷洒到煤场。
结束语
在结构和产能要与人民幸福生活相匹配，实现工业转型升级的前提下，脱硫废水的处理将是燃煤电厂相当一段时间内的重要任务。燃煤电厂要结合当地经济发展前景，前瞻性地建设脱硫废水处理的基础设施设备，增强污水处置能力，增加脱硫废水处置的技术研发投入，有效实现工业发展与环境要求的有效契合，使电力企业得以持续发展。
参考文献:
［1］刘秋生．烟气脱硫废水“零排放”技术应用［J］．热力发电，2014，（12）：114～117．
［2］张文杰．火力发电厂烟气脱硫废水处理思路构建［J］．科技风，2014，（24）：32～33．
论文作者:徐昊
论文发表刊物:《防护工程》2019年第3期
论文发表时间:2019/5/23
标签：废水论文; 工艺论文; 燃煤论文; 结晶论文; 电厂论文; 悬浮物论文; 废水处理论文; 《防护工程》2019年第3期论文;