摘要：目前，我国的综合国力在快速的发展，社会在不断的进步，燃煤电厂脱硫废水“零排放”是落实环保理念的重要举措，既节约了能源资源，也产生一定的经济价值。本文在分析了燃煤电厂脱硫废水常规处理工艺的基础上，探讨了脱硫废水“零排放”工艺及流程，为实际推广应用提供参考。
关键词：零排放；脱硫废水；燃煤电厂
引言
目前，在燃煤烟气处理上我国有80%以上的火力发电厂采用了石灰石－石膏湿法烟气脱硫技术。在超低排放改造后，为了保持较高的脱硫效率和保证石膏品质，需要控制脱硫浆液中的Cl-浓度（一般在15000～20000mg/L以下），因此需排出一部分浆液，从而产生了脱硫废水。随着国家对燃煤电厂污水排放和发电水耗量的限制，越来越多的火电厂通过水务管理与水的梯级利用，将其他生产过程中产生的废水作为脱硫工艺用水，故脱硫废水相当于是燃煤电厂的全厂终端废水，它的处理方式将决定着全厂废水是否最终能够实现零排放。目前大多数采用石灰石－石膏湿法的燃煤电厂多采用化学沉淀法来去除脱硫废水中的重金属和悬浮物等污染物，主要包括通过氧化、中和、沉淀、絮凝等处理工艺，相关指标需要达到国家标准《火电厂石灰石-石膏湿法脱硫废水水质控制指标》（DL/T997-2006）中的要求后排放。但该标准对于铜、铁、锰、钙、镁等阳离子和氯根、硫酸根等阴离子没有限制，标准中对其他重金属的排放的要求也相对较低。而呈弱酸性且含盐量较高的脱硫废水直接排放往往会对水体造成严重的污染。随着多项标准进一步趋严，一些重点区域甚至禁止污水排放，火力发电厂脱硫废水的零排放越来越受到各方面的重视。
1脱硫废水预处理技术
预处理的目的在于去除脱硫废水中的Ca2+、Mg2+等，以及SiO2、COD和悬浮物，降低脱硫废水的硬度，避免后续处理中出现结垢、堵塞等现象。三联箱工艺是目前脱硫废水主要的预处理技术，由中和箱、反应箱和絮凝箱等组成。来自旋流器的脱硫废水在废水缓冲池中均匀混合，经水泵输送到三联箱。在三联箱的中和箱中加入石灰乳和氢氧化钠溶液，将脱硫废水从弱酸性调至pH为9～9.5，使部分重金属如Fe、Cu、Pb、Cr以微溶或难溶的氢氧化物沉淀下来。废水经过中和箱后流入反应箱，反应箱内加入有机硫与絮凝剂，将无法以氢氧化物形式沉淀的重金属元素以硫化物的形式沉淀去除。废水最后进入投放助凝剂的絮凝箱进行絮凝反应，絮凝箱出水自流进入澄清器，清水经盐酸、次氯酸钠调节pH至6～9左右进入清水池。
2燃煤电厂脱硫废水零排放工艺及流程
2.1烟气回收
将脱硫塔中的高温烟气抽取，作为蒸发介质，利用降温喷淋再返回脱硫塔前烟道。为提升作业效率，安装离心风机，减少烟道阻力。脱硫塔烟道中的烟气在增压风机作用下进入吸收塔，待喷淋降温后，返回脱硫塔烟道，并将其与烟气一并进入吸收塔。
2.2反渗透法
反渗透是利用反渗透膜在一定压力下使溶液中的溶剂与溶质被动分离的过程。对膜一侧的料液施加的压力超过它的渗透压时，溶剂会逆着自然渗透的方向作反向渗透，从而分别在膜的低压侧与高压侧得到渗透液和浓缩液。反渗透膜能截留＞0.1nm的物质，是一种较为精细的膜分离产品，能有效截留水中的无机盐、胶体物质和相对分子质量＞100的有机物，从而制得较为纯净的水。反渗透技术安全可靠、出水稳定、除盐率高（一般＞95%），且能耗低，能在常温下进行，在水处理领域应用广泛，但仍存在膜价格较高、受压磨损等问题，需在以后研究中改善解决。
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2.3膜法浓缩-蒸发结晶工艺
膜法浓缩技术是水处理行业的一项成熟技术。高盐废水浓缩反渗透膜是一种以压力差为推动力，从溶液中分离出溶剂的膜分离操作。通过对膜一侧的溶液施加压力，当压力超过它的渗透压时，溶剂会产生反向渗透，从而在膜的低压侧得到渗透液，而高压侧则得到浓缩液。若用反渗透技术处理脱硫废水，在膜的低压侧得到淡水，在高压侧得到浓缩后的高盐废水。同样的，对于高盐脱硫废水，渗透膜的污堵是不可避免的，因此为延长清洗周期，对废水需预先进行软化及多级过滤处理。浙江长兴电厂采用“反渗透+正向渗透+蒸发结晶”的脱硫废水处理工艺，实现废水的零排放处理。该厂所采用的废水零排放系统的设计处理能力为650m3/d，废水首先经过软化及混凝澄清、双级过滤等工艺，然后进入反渗透系统进行两级浓缩，最终产生的浓水进入蒸发结晶器，而各工艺产生的淡水则回用于电厂生产，其制成的结晶盐可用做工业原料。该系统投资7000多万元，废水中的杂质与溶解盐经过精制处理后得到结晶盐和污泥。以上采用蒸发浓缩-结晶或者膜法浓缩-蒸发结晶工艺虽然能够较彻底的实现脱硫废水零排放甚至全厂废水零排放，但是其产生的结晶盐的再销售一直困扰着使用方，这主要是一方面市场对于这种结晶盐的成分上是否含有重金属等还存有疑虑，另一方面由于电厂本身并不具有销售盐的资格。有部分化工集团自备电厂采用该技术获得较好的效果，主要是因为其产生的结晶盐可以自身消化作为原材料。
2.4调质、分离
废水浓缩后，再经石灰加药调节废水pH值，流入澄清池，清液溢流至干燥系统，浆液经泵运送至废水车间进一步浓缩，经压滤机压滤排固，运送至煤场掺烧，达到脱硫废水“零排放”。
2.5主烟道蒸发技术
采用气液双流体喷嘴对脱硫废水进行雾化，直接喷入空气预热器和除尘器之间的烟道内，在尾部烟气余热作用下实现废水雾滴快速干燥蒸发，废水中的悬浮物和可溶性固体等结晶形成细小固体颗粒，随飞灰一起被除尘器捕集去除，蒸汽作为烟气一部分进入系统后被排出，实现脱硫废水零排放。与现行脱硫废水处理技术相比，主烟道蒸发法具有以下优点：工艺流程简单、无需添加化学药剂、投资运行费用低；向烟道内引入废水，能提高进入电除尘的烟气湿度，从而降低烟气中灰尘颗粒的比电阻，可提高后续电除尘器对烟气的除尘效率。但由于脱硫废水直接喷入烟道，废水中的盐析出会沉积在烟道底部，造成烟道堵塞，降低效率，可通过后续研究完善喷雾器选型以及加装吹灰器等进行解决。目前国内已有专家学者在理论模拟及实验方面进行了较多研究，采用计算流体动力学（CFD）方法建立了废水液滴在烟道内的运动和蒸发等过程的数学模型，开展了烟道结构、烟气温度及喷雾粒径等对废水蒸发影响的研究。针对国产机组特性提出脱硫废水烟道蒸发处理方案，对液滴群蒸发质量及其关键影响因素、液滴气动破碎特性和蒸发特性等进行了系统研究，并计算得到与废水排放量对应的烟道中喷嘴具体布置方式和数量。
结语
燃煤电厂脱硫废水零排放成本较高，日常的设备运维较为复杂，但脱硫废水“零排放”实现了能源节约，以及机组的清洁高效运行，提升废水的利用效率。此外，利用烟道蒸发脱硫废水，利用烟道中的高温烟气蒸发，无需添加额外热源，降低能耗。脱硫废水零排放降低了烟气粉尘流入塔内的含量，达到脱硫系统的优化效果，且经过蒸发，脱硫废水减少加药，降低成本，取得较好的经济效益和环境效益，值得推广。
参考文献：
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论文作者:赵翔宇
论文发表刊物:《电力设备》2019年第7期
论文发表时间:2019/9/17
标签：废水论文; 烟气论文; 电厂论文; 烟道论文; 燃煤论文; 结晶论文; 工艺论文; 《电力设备》2019年第7期论文;