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摘要：随着水处理技术的不断发展与优化，燃煤电厂生产运行系统所产生的大部分废水能够实现阶梯式的循环利用，但常规处理技术对脱硫废水的处理效果并不理想。燃煤电厂脱硫废水主要来源于清洗系统，具有含盐量高、腐蚀性强、硬度高、悬浮物含量高等特点，难以直接回用。因此，本文分析了燃煤电厂脱硫废水的水质特征和零排放难点，并研究了脱硫废水零排放技术及其关键工艺路线，以期实现脱硫废水的零排放。
关键字：脱硫废水；零排放；蒸发工艺
引言
燃煤电厂废水具有悬浮物含量高、组分复杂、重金属含量高等特点。以脱硫废水为例，其中的很多杂质是国家环保标准中要求严格控制的第 1 类污染物。我国燃煤电厂每年产生大量废水，其中包括锅炉循环水、冷却水在内的大部分废水经厂内废污水处理系统处理后可得到回用。然而，受制于工业废水处理技术仍在逐步发展和推广普及，每年仍有大量燃煤电厂废水无法进一步处理回用，从而被直接排放到环境中。据统计 [1] ，2016 年全国火电行业废水排放量高达 3 亿吨。
如此巨量的废水排放，不仅给生态环境和人体健康带来危害，也造成了水资源的浪费。
1. 对脱硫废水零排放技术简述
脱硫废水具有悬浮物含量高、含盐量高等特点，同时还含有氟化物、重金属等多种污染物。脱硫废水“零排放”就是通过淡水回收、浓水蒸发、盐分资源化回收等手段，实现水分和盐分杂质等物质全部在电厂内部处理、循环与利用，脱硫废水不外排。
2现有脱硫废水零排放实施现状
2.1生活污水
火电厂生活污水约占电厂总需水量的 10％左右，主要来自食堂、浴室、办公楼、生活区的排水，水质与其它工业废水差异较大，其数量、成分和污染物物质浓度与居民的生活习惯、用水量有关，此类废水排入水体后会使水中有机物剧增，甚至引起受纳水体富营养化。该类废水一般都设有专门的处理装置，经过处理后可回用作为循环水系统补给水。
2.2工业废水
主要包括循环排污水、冷却系统排水、化学水处理系统酸碱再生废水、输煤冲洗和除尘废水、含油废水、脱硫废水等。该类废水包含的废水类型种类多，致使其成分复杂，主要特性为含盐量高、有机物、悬浮物含量高、水质稳定性差且容易结垢等。此类废水排入水体后会导致不同程度的环境污染。针对不同的废水，处理工艺的选择也存在差异，但最终都能达到回收利用。通过传统的水处理工艺，火电厂的绝大部分废水都能够实现阶梯利用，但脱硫废水是电厂终端废水，其成分较为复杂并具有强腐蚀性，难以直接回用。脱硫废水的处理成为制约火电厂废水零排放的关键因素。
2.3脱硫废水零排放技术
燃煤电厂废水零排放处理的目标是不向厂外排放废水和固体废弃物（成分以结晶无机盐为主），这就要求处理工艺对废水的处理要尽可能彻底，以使处理后的出水能够满足厂内回用要求，同时也要求在最大程度上对废水处理过程中产生的固体废弃物加以资源化利用。目前，没有任何一种单一的技术能够实现废水零排放的要求。通常情况下，需要将废水的处理流程划分为不同单元，在每一单元内运用专门的技术对废水进行特定方面的处理，从而使废水的水质在分步、分级的处理过程中逐渐接近目标水质。因此，废水零排放处理工艺是多种技术的组合。一般可按照介质流向将废水零排放工艺分为预处理单元、浓缩减量单元和尾水固化单元。
3传统脱硫废水处理技术
脱硫废水水质特征，使其成为火电厂废水中最复杂且最难处理的一类废水，如何有效处理脱硫废水是制约火电厂废水零排放核心问题之一。传统脱硫废水处理方法包括灰场处置、煤场喷洒、灰渣闭式循环系统、沉降池法及化学沉淀法等。
1.3.1灰场处置、煤场喷洒、灰渣闭式循环系统该系统所需水量较少，且会造成系统设备的腐蚀，对电厂的安全运行造成隐患，且排出的废水不能达标。
3.1沉降池法该
方法主要借助于自身重力因素，将废水中的颗粒物质沉淀到水体的底部位置，然后将沉淀物进行处理。所以，必须要求废水在沉降池的停留时间应该足够长。
该方法对废水颗粒物处理效率较高，且投入成本较低，但是不能去除废水中溶解的金属盐类，不能满足排放标准的要求。
3.2化学沉淀法
也即三联箱方法，该系统主要有曝气装置、加药三联箱（中和箱、沉降箱、絮凝箱）、澄清池、清水池、压滤机等组成。该方法能够将废水中的悬浮物、重金属离子、胶状物质去除，但是对氯离子等可溶性盐没有去除效果。这部分水很难回收，一般采取直接排放的方法处置，但直接排放后会造成二次污染。
3.3蒸汽浓缩蒸发技术
该方法首先对废水进行预处理，去除废水中的钙、镁离子，防止后续蒸发器结垢。对预处理后的废水进行高温蒸发，确保废水中的水分可以顺利蒸发，产生蒸馏水和浓缩水。浓缩水进入结晶器，实现废水中污染物的结晶，结晶废弃物进行回收或填埋处理。蒸汽浓缩蒸发是一项成熟的技术，目前在国外已有部分应用，但是该技术存在投入成本大等缺点，难以推广应用。
3.4烟道蒸发工艺
脱硫废水烟道蒸发技术是将脱硫废水经雾化器雾化后，借助烟气余热实现蒸发。蒸发产生的水蒸汽随烟气带走，结晶盐随粉煤灰一起被电除尘器捕捉去除。基于脱硫废水水量和水质特点，为避免喷嘴污堵，同时受烟气余热蒸发可承受的负荷限制，在脱硫废水处理工艺前端往往需设置“预处理+浓缩系统”，从而确保喷入烟道的水量和水质符合喷入烟道条件。烟道蒸发按其蒸发位置的不同，分为主烟道余热蒸发和高温旁路烟道蒸发。
3.4主烟道余热蒸发。
主烟道蒸发主要是利用气液两相流喷嘴对预处理后的废水进行雾化，并将其喷洒在空气预热器与除尘器之间的烟道内。在高温烟气的作用下，烟道内的废水在喷入的瞬间被快速蒸发，蒸发后溶解性盐分固化到灰分中。该技术在国外的研究较早，也有一些电厂的应用案例。相比而言，目前国内对该技术的研究仍处于探索期，缺乏对工艺运行条件及各因素间相互作用的深入研究。在国内的一些案例中，存在结晶盐堆积在烟道底部，堵塞烟道的问题。烟道蒸发要求精确控制烟温高于对应条件下的酸露点，否则易造成除尘器电极板的腐蚀。同时为保证水分彻底蒸发，不会发生碰壁及触底现象，就需对雾化液滴与烟气之间的运动、传质、传热规律进行深入研究，但目前该领域研究还是基于软件模拟分析，实际经验仍不足。同时主烟道余热蒸发还受限于烟道结构。例如当雾化液滴为 60μm 时，液滴完全蒸发需要的时间不足 1s。如按烟气流速 15m/s 算，完全蒸干液滴需要的有效烟道长度满足十几米的距离。而实际电厂由于低低温技术的普及，导致有效烟道长度减小，使主烟道蒸发工艺应用受限。烟道蒸发后，固体盐被电除尘器捕集后进入灰分中。而电厂粉煤灰多与矿渣和石灰石等物质一起用于配制混凝土及水泥等，按粉煤灰 20%-40%的配比所制得粉煤灰硅酸盐水泥中氯离子含量超过 GB175－2007《通用硅酸盐水泥》中规定的氯离子质量分数小于 0.06％的要求，影响水泥的使用。表 2 计算了某电厂按烟道蒸发工艺处理 6t/h 脱硫废水，并将所得粉煤灰以最低配比 20%掺到硅酸盐水泥中。以此制得的粉煤灰硅酸盐水泥中氯离子含量达到 0.0604%，超过了行业标准。且由于烟气中含有HCl，实际氯离子含量会更高。
4结语
本文以燃煤电厂脱硫污水零排放技术为研究对象，在分析燃煤电厂脱硫废水水质特征以及零排放难点的基础上，就脱硫废水零排放技术及其关键工艺路线进行研究，目前国内诸多电厂已开展脱硫废水零排放技术工艺示范应用，但各类处理技术工艺在去除效果及能耗方面仍存在欠缺。随着新型药剂、膜材料、工艺路线以及一体化标准化设备的研发，将逐渐形成具备示范推广条件的脱硫废水零排放技术及工艺路线。
参考文献
［1］中电联行业发展与环境资源部 . 2017 年全国电力工业统计快报一览表 [EB/OL]. 2018-02-05，http://www.cec.org.cn/
［2］卢晗，何姗姗，李薇 ．火电厂废水零排放的技术研究[J].科技通报，2017，33（11）：11－15．
［3］胡石, 丁绍峰, 樊兆世. 燃煤电厂脱硫废水零排放工艺研究[J].洁净煤技术, 2015, (2): 129～133.
［4］刘畅，赵虹，滕卫明，等 .n（Na +）/n（Cl -）对烟气脱氯及脱硫废水零排放的影响 [J]. 煤炭转化，2017，40（3）：70-75.
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