（内蒙古国华呼伦贝尔发电有限公司 内蒙古自治区呼伦贝尔市 021025）
摘要：针对燃煤电厂采用石灰石-石膏湿法脱硫后的废水含有无机盐、重金属以及悬浮物等污染物的特点，以某电厂废水处理中试为例，介绍了脱硫废水零排放综合处理的新工艺，提出了正渗透或机械式蒸汽再压缩蒸发器（MVR）与烟道余热蒸发结合的处理方案。中试结果表明，回收的淡水经生化或反渗透进一步处理后，实现了COD<100mg/L，SS和NH3-N的质量浓度分别<10、＜15mg/L。该工艺适合燃煤电厂废水的综合处理，可有效降低运行成本，实现真正意义上的零排放。
关键词：燃煤电厂；脱硫废水；处理技术
引言
目前，国内大多数电厂的湿法脱硫废水处理系统采用传统的加药絮凝沉淀方式进行脱硫废水的处理，普遍存在运行成本较高、设备故障率高等问题，因此投运效率很低，且无法去除水中的无机盐。机械式蒸汽再压缩蒸发器（MVR）、正渗透、烟道预热蒸发技术能有效去除水中的无机盐，但如果只依靠1种工艺方法，不仅设备投资成本高，而且存在工艺局限性。
1 脱硫废水的特点与影响因素
1.1脱硫废水的特点
脱硫废水通常产量较小，1000MW装机容量产生的废水在7-10m3/h左右，仅占电厂废水总量的5%以下。但是由于其成分复杂，含盐量高，相较电厂其他废水来说处理难度高，成为电厂废水零排放的一个关键点。燃煤电厂脱硫废水根据所用燃煤不同，水质有一定的波动，但是通常具有以下特点：1）脱硫废水悬浮物（TSS）浓度高，通常会达到10000mg/L以上。2）溶液呈酸性，pH值在4-6.5之间。3）含盐量（TDS）较高，通常在25000-40000mg/L之间。4）Ca2+、Mg2+硬度高，特别是Mg2+，通常接近5000mg/L左右。此外，硫酸根的浓度大，CaSO4处于饱和状态。5）Cl-离子含量较高，通常在10000- 15000mg/L之间。常规处理采用三联箱工艺，通过加药中和、硫化物除重金属以及混凝沉淀等步骤，去除废水中的悬浮物、重金属、部分钙镁，然后调节pH值，使排水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及污水综合排水标准CB8978-1996标准，排入市政管网或厂区回用。
1.2影响脱硫废水的因素
在燃煤电厂运行的过程中，煤炭资源是主要的燃料，因此，其自身品质的好坏，就会对脱硫废水造成一定的影响。如果煤炭当中的硫元素越多，产生的SO2就会越多，从而在对其处理时，会产生浓度更高的脱硫废水，同时，脱硫废水的排放量也会增加。而如果氯元素的含量较多，排放的烟气当中氯的含量相对较多，为了避免其对设备的腐蚀，就会提高脱硫浆液的使用，从而提高了脱硫废水的数量。同时，在对污染气体或杂质进行处理时，还需要使用石灰石，而在石灰石当中，会存在一些镍、锌等微粒，在处理的过程中，就会将这些微粒存留在废水中，从而使脱硫废水中出现一些重金属元素。
2 处理新工艺
结合脱硫废水水质特点，研发适应水质水量波动能力强、自动化程度高、操作运行简单、投资运行成本低的新处理工艺愈发显得重要。推荐燃煤电厂废水综合处理工艺。1）沉砂。废水经过沉砂池去除悬浮物、泥沙等。根据沉砂池的出水浊度，考虑在沉砂池后是否加设汽水混合膜处理装置，进一步降低废水浊度，以减少后续工艺的土建投资；2）微孔曝气。采用膜片式微孔曝气，使活性污泥、溶解氧、污水中的有机物充分混合接触，增大曝气面积，提高氧的利用率，氧化去除污水中的有机物。3）除氟镁。曝气后，废水中投加石灰石，与水中的Mg2+、F-反应生成Mg(OH)2、CaF2沉淀，沉淀经铝盐絮凝成“矾花”后通过斜板沉淀去除，去除后的泥浆由板框压滤机压滤成泥饼外运。4）除钙。投加纯碱去除废水中多余的Ca2+，和降低水的硬度，反应式如下所示：5）膜处理。除钙后的废水经稀硫酸调节pH、多介质过滤、活性碳过滤和袋式过滤，进入膜处理系统，盐的质量浓度由10-60g/L浓缩至100-120g/L。根据废水无机盐含量，膜处理系统可选用反渗透、高压反渗透（DTRO）、海水淡化反渗透（SWRO）或几种方式组合。6）正渗透或者MVR蒸发浓缩。正渗透：经过膜系统处理后，废水进入正渗透进一步浓缩，通过汲取液将低含量盐水吸到正渗透膜的另一侧，盐的质量浓度由100-120g/L浓缩至180-200g/L；MVR蒸发浓缩：经过膜系统处理后，废水进入MVR蒸发浓缩，盐的质量浓度由100-120g/L浓缩至200-250g/L，具体由无机盐成分确定。7）烟道余热蒸发和除尘。正渗透或者MVR蒸发浓缩后的高含盐废水由化工离心泵送至雾化喷嘴雾化，废水雾化后喷入烟气，利用烟气所含的热量使废水蒸发，废水中污染物转化为结晶析出，随烟气中的飞灰一起被电除尘器收集下来。
3 新工艺的中试论证
3.1脱硫废水概况
以北方某燃煤电厂脱硫废水进行中试。脱硫废水的检测报告见表1。脱硫废水的悬浮物、氟离子和重金属含量较高，在进入膜系统前需分质去除，不然将腐蚀中试设备，并易导致堵塞膜孔。废水的无机盐主要为氯化钠和硫酸钠混合物，为论证、比较正渗透和MVR蒸发浓缩这2种工艺的处理效果，故中试统一将废水中盐和质量分数浓缩至25%，且暂不考虑分盐工艺。
3.2中试装置
处理目标：处理量10t/h，实现淡水回用（NH3-N的质量浓度<15mg/L、SS的质量浓度<70mg/L、COD<100mg/L），得到质量分数为25%的浓盐水（氯化钠、硫酸钠为主）。处理工艺：因条件有限，暂时没有采用烟道余热蒸发和除尘系统。处理设备：沉砂罐、罗茨风机、沉降罐、药品罐、活性炭过滤器、多介质过滤器、超滤膜组件、反渗透膜组件、正渗透膜组件、MVR蒸发装置及泵阀等辅助设备。实验数据见表2。由表2可知，处理工艺可有效去除水中的COD、F-、重金属和无机盐，然而正渗透和MVR蒸发产生的淡水，NH3-N含量仍然偏高，无法达到处理目标，需用生化或反渗透工艺进一步处理。正渗透和MVR蒸发工艺均能实现对脱硫废水的进一步提浓，从而烟道余热蒸发和除尘系统的处理量。
3.3区别与优势
实现燃煤电厂脱硫废水的零排放，处理后的废水可直接回用，获得的飞灰经简单处理后可直接外售，避免蒸发结晶所产生的固废。对上述燃煤电厂30MW水冷燃煤机组脱硫废水处理进行经济性分析（处理量4.8kt/d），见表3。由表3可知，新工艺具有很高的性价比，较单一的MVR蒸发或膜处理系统而言，不仅能实现淡水回用和零排放，而且设备投资成本和水处理成本低。
结论
燃煤电厂脱硫废水具有处理水量大、悬浮含量高，含有机物、氟离子、NH3-N、重金属及无机盐等特点，成分复杂、处理难度大；由中试水质检测报告可知，新工艺的各工艺段能达到预期处理效果，但淡水中仍含有一定量的TDS，如需获得纯水，则需进一步处理。新工艺不仅能实现燃煤电厂脱硫废水的零排放和淡水回收利用，而且水处理成本低；烟道蒸发结晶产生的煤灰大部分为海绵状玻璃体，微珠含量低。通过研磨处理后的煤灰可用作水泥、混凝土组分，作为原料代替黏土生产水泥熟料的原料、制造烧结砖、空心砌砖，铺筑道路。目前，新工艺尚处中试阶段，缺少工程化数据支撑，汲取液内浓差极化、正渗透膜截留率低等问题也亟待改进。
参考文献
[1]王森,张广文,蔡井刚.燃煤电厂湿法脱硫废水“零排放”蒸发浓缩工艺应用综述[J].陕西电力,2014,42(6):94-98.
[2]祝业青,傅高健,顾兴俊.脱硫废水处理装置运行现状及优化建议[J].江苏电机工程,2014,33(1):72-75.
[3]李明波.利用烟道气处理燃煤电厂WFGD废水的技术应用[J].电力科技与环保,2010,26(2):53-55.
论文作者:孔骞
论文发表刊物:《电力设备》2017年第19期
论文发表时间:2017/11/14
标签：废水论文; 电厂论文; 燃煤论文; 工艺论文; 无机盐论文; 浓度论文; 水中论文; 《电力设备》2017年第19期论文;