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摘要：近年来随着节能减排政策在火电行业内的实施，空冷、闭式循环冷却、干除灰渣等技术得到大力推广，火电行业单位发电量取水量逐年下降，但与国际先进水平相比仍有较大潜力。我国废水排放标准的要求日益严格，尤其是最新颁布的《水污染防治行动计划》“水十条”，更是将水环境保护上升到了国家战略层面。一方面，火电布局与水资源分布不相匹配，基本呈逆分布状态；另一方面，火电作为用水、排水大户，用水占工业总量的20%，从经济运行和保护环境出发，节约发电用水，提高循环水的重复利用率，实现火电厂废水“零排放”意义重大。
关键词：燃煤；脱硫废水；蒸发；结晶；预处理
引言
随着国家对火电厂大气污染物排放标准的日益趋严，目前火电厂基本都已配备烟气脱硫装置，其中石灰石-石膏湿法脱硫工艺应用最广泛，但在运营过程不可避免将产生一定量的脱硫废水，这些废水成分比较复杂，必须进行适当的处理。随着《水污染防治行动计划》（国发〔2015〕17 号）、《排污许可证管理暂行规定》等相关法律法规的修订、颁布，对水资源利用、水污染防治及排污等提出了更高要求。脱硫废水的处理也越来越引起电厂的重视。
1 火电机组废水处理面临的问题
根据相关环保法规以及各电厂的设计标准，可将电厂分为三类排放类型。第一类是电厂建设时期较早，设计时允许设置废水排放口，环保部门允许一定的排放量并收取相应的费用。第二类是近几年按照废水“零排放”设计并建设的电厂，此类电厂按相关要求不准设置废水排放口，仅设一个雨水排放口。第三类是电厂将工业废水等排入到城市污水处理厂或其他废水处理站等，并缴纳相应的费用。针对脱硫废水特点，对脱硫废水系统进行优化考虑，主要从源头简化系统提高脱硫废水水质及利用电厂现有设施增加脱硫废水中间净化环节，为后续的脱硫废水处理工艺减轻负担，降低脱硫废水处理难度及处理成本。
2 脱硫废水的特点
燃煤中含有多种元素，在炉膛内高温燃烧后会生产多种不同的化合物，包括重金属元素，除一部分随炉渣排除外，将随烟气进入脱硫吸收塔内，在烟气和石灰石浆液的接触过程中溶解于脱硫浆液中，并在脱硫浆液循环使用过程中富集。脱硫废水的水质受到工艺系统、烟气成分及吸附剂等多种因素的影响，各电厂差异较大，不存在典型的脱硫废水水质。根据脱硫废水的水质分析，脱硫废水中主要的超标项目是悬浮物、pH值、重金属离子等，其中：（1）pH值一般在6.0左右，略高于吸收塔浆液pH值，呈弱酸性。（2）悬浮物主要为粉尘及脱硫产物等。（3）重金属离子浓度的超标为首要控制对象，其主要来源为燃煤和脱硫剂，目前的除尘设备对小于5μm的颗粒脱除效率很低，尤其是静电除尘器对0.1-0.5μm的细颗粒脱除效率极低，而这些细颗粒上富集金属的能力远高于粗颗粒物，最终在烟气与浆液接触过程中溶解到浆液中。
3 燃煤电厂脱硫废水零排放处理工艺
3.1 传统工艺
流程常用的脱硫废水处理方法是将脱硫废水经过中和、反应、絮凝及沉淀处理，除去废水中含有的重金属及其他悬浮杂质。脱硫废水进入中和箱，加入石灰乳调节pH值至9左右，使废水中的大部分重金属生成氢氧化物沉淀，并石灰乳中的Ca2+和F-反应生成氟化钙、和As3+络合生成Ca3（AsO3）2等难溶物沉淀。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆反应箱中加入有机硫，使其与Pb2+、Hg2+反应生成金属硫化物沉淀下来。絮凝箱中加入絮凝剂、助凝剂，使水中悬浮固体或胶体杂质凝聚、沉降，进一步促进氢氧化物和硫化物的沉淀。废水自动流入澄清浓缩池，絮凝体在澄清浓缩池中与水分离。絮凝体沉积池底，通过重力浓缩成污泥，输送至污泥脱水机压成泥饼外排。上部净水进入出水箱，加盐酸调整pH值至6.0-9.0后排放或回用。
3.2 选择合适的水源
水资源的日益紧张使节水成为重要的课题，减少用水是最基本的有效措施。应结合当地的环境资源和水资源的综合考虑，尽可能的应用接近需使用水级别的水资源，避免应用太高级别的水质，使水资源没有合理的应用而产生了较大的浪费。
3.3 电絮凝工艺
电絮凝工艺是将络合吸附与氧化还原、酸碱中和、气浮分离结合起来的废水处理工艺。电絮凝工艺能同时去除水中的有机物、细菌、浊度和有毒重金属如铬、镉、铅等物质，在处理重金属和高浓度有机物废水领域已有大量的应用。近几年来，电絮凝技术也逐步运用到脱硫废水处理中。电絮凝是在电流的作用下溶解可溶性电极，使其成为带有正电荷的离子并释放除电子，产生的离子与水电离后产生的OH-结合，生成有絮凝作用的化合物来凝聚水中的胶体物质。这是一种电化学处理方法，主要包含三个过程：（1）“牺牲阳极”电解氧化产生铝或铁离子絮凝剂；（2）体颗粒凝聚脱稳；（3）脱稳胶体形成絮凝体。
3.4 废水减量化技术
目前，废水减量化处理手段主要为膜浓缩处理工艺。常用的膜浓缩处理工艺有反渗透、正渗透和电渗析等工艺。反渗透膜技术是20世纪60年代兴起的一门新型分离技术，是目前最为先进的分离技术之一，应用非常广泛。反渗透膜技术具有净化效率高、成本低和环境友好等优点，已经广泛应用于海水和苦咸水淡化纯水和超纯水制备、工业或生活废水处理等领域。近年来，陆续出现了几种针对高含盐量的脱硫废水浓缩的反渗透膜技术，例如SWRO技术（海水反渗透膜）和DTRO技术（碟管式反渗透膜）等。SWRO技术可处理含盐量高达30 000 mg/L的废水，一般回收率可以做到40%～45%，经过软化处理后的脱硫废水回收率可以适当提高，按照50%设计。DTRO的核心技术是碟管式膜片膜柱，将反渗透膜片和水力导流盘叠放在一起，用中心拉杆和端板进行固定，然后置入耐压套管中，就形成一个膜柱。DTRO技术具有避免物理堵塞、不易结垢污染和浓缩倍数高的特点。
3.5废水终端处理技术
废水终端处理技术主要有蒸发法和烟道处理法两种技术路线。蒸发法的基本原理是通过自然蒸发或人为加热的方式将废水中的水分逐渐蒸发成水蒸汽，水蒸汽可以直接挥发或重新凝结回收，废水中的溶解性固体则被截留在残液中，随着浓缩倍数的提高，最终以晶体形式析出。蒸发法根据加热形式的不同可以分为蒸发塘、多级闪蒸、多效蒸发和机械蒸汽再压缩技术等。其中，电厂废水终端处理应用较多的是多效蒸发和机械蒸汽再压缩技术。为了减轻废水液滴雾化蒸发不完全造成的烟道腐蚀和对下游设备的影响，目前新开发了一种尾部烟道增设旁路来蒸发脱硫废水的新技术，这种技术可称为旁路烟道干燥法。该技术的旁路烟道的开设位置也有不同的选择。一种是在空预器前后开设旁路烟道，即引入空预器前的高温烟气加热干燥脱硫废水的雾化液滴，冷却降温后的烟气重新回到空预器后的烟道中。
结束语
综上所述，随着对环保要求的不断提高，对脱硫废水深度处理，实现废水零排放已经势在必行。电厂终端废水的处理技术的选择应综合考虑废水的水量特征。如果待处理废水的水量比较大，需要进行废水减量化处理。对于目前现行的各种废水“零排放”工艺，应从工程造价、占地面积、技术可行性、运行维护等方面进行充分的比较，同时应在现场开展中试工作，根据中试的结果确定合适的处理工艺。
参考文献：
[1] 马越，刘宪斌.脱硫废水零排放深度处理的工艺分析[J].科技与创新，2015（18）：12~13.
[2] 李伟娜.燃煤电厂湿法烟气脱硫系统节水及废水处理技术研究[D].华北电力大学（保定），2011.
论文作者:罗颂
论文发表刊物:《电力设备》2017年第32期
论文发表时间:2018/4/12
标签：废水论文; 絮凝论文; 电厂论文; 废水处理论文; 工艺论文; 技术论文; 烟气论文; 《电力设备》2017年第32期论文;