摘要：本文对脱硫废水水质进行了研究；对国内外脱硫废水零排放应用现状进行了调研和分析；介绍了脱硫废水零排放处理系统的预处理单元、浓缩减量单元、蒸发结晶单元等技术特点；最终得出结论，烟气废水蒸发结晶器为脱硫废水零排放技术发展方向。
关键词：脱硫废水，零排放，膜浓缩，蒸发结晶
1 前言
石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺由于其脱硫效率高、运行稳定，在电厂烟气处理中应用最为广泛。脱硫系统运行时会产生脱硫废水，脱硫废水的水质受煤种、石灰石品质、脱硫系统的运行控制参数等影响很大，其特点如下：1）脱硫废水通常温度较高，能达到50℃左右。2）含盐量高，腐蚀性强，其中Cl-含量在1000020000mg/L。3）悬浮物含量高，脱硫废水中的悬浮物大多在10000 mg /L 以上，并且由于受煤种的变化和脱硫运行工况的影响，在某些极端情况下，悬浮物质量浓度甚至可高达60000 mg/L[1]。4）脱硫废水中污染物超标现象非常普遍，超标频率较高的有氟化物、总汞、硫化物和总镉，其次是总镍和总锌，超标量最大的是总镉和总汞，其次是硫化物和氟化物。多数电厂脱硫废水的BOD5、硫酸盐、CODCr和pH值等均超过排放标准值。5）硬度高导致易结垢。脱硫废水中的Ca2+、SO42－、Mg2+含量高，且CaSO4处于过饱和状态，在加热浓缩过程中容易结垢[2]。
2015年4月16日，国务院发布《水污染行动计划》（《水十条》），国家将强化对各类水污染的治理力度。2018年1月1日，环保税正式实施，直接向环境排放气、水、固体、噪声四种应税污染物企事业单位和其他经营者，需要缴纳环保税。常规的脱硫废水处理工艺为絮凝、沉淀、澄清，经过处理的脱硫废水仍然具有很高的含盐量，其排放受到限制，而且回用范围很窄，回用水量有限，并且一些电厂不具备回用条件，因此脱硫废水零排放处理工艺将会被广泛应用。
2脱硫废水零排放应用现状
2.1国外脱硫废水零排放投运项目情况
欧美发达国家燃煤电厂大多采用干法脱硫技术，因此脱硫废水采用零排放的案例较少，即使采用了零排放，也主要针对冷却塔排污水等水源。根据《VGB POWER TECH》杂质2012年意大利国家电力工程师的文章介绍，世界范围内的脱硫废水零排放机组及处理工艺见表1。
.png)
CT-化学预处理；BC-盐水浓缩器（蒸发器）；CRY-结晶器；AS-飞灰稳定；SD-喷雾干燥器
2.2国内脱硫废水零排放投运项目情况
目前，国内电厂脱硫废水零排放处理工艺路线主要有以下几种：
1）采用彻底软化预处理+多效蒸发结晶工艺，结晶盐为混盐，该系统运行稳定可靠，但是投资、运行成本高，其典型代表为河源电厂。
2）采用彻底软化预处理+纳滤分盐+DTRO+蒸发结晶，运行成本较高，但其结晶盐为纯盐，可作为工业盐回用，解决了混盐处置的难题。其典型代表为汉川电厂、涿州电厂等。
3）采用传统三联箱预处理工艺产水直接喷烟道蒸干处理工艺，投资运行成本均较低，但有可能存在烟道内壁结垢腐蚀的风险，其典型代表为上都电厂等。
4）采用彻底软化预处理+膜法浓缩后的浓盐水进行旁路烟道蒸干，大大降低了喷入烟道的脱硫废水量，不会对主烟道运行造成影响，其典型代表为焦作万方电厂等。
3脱硫废水零排放技术研究
3.1脱硫废水零排放预处理系统
脱硫废水预处理工艺主要包括混凝、澄清、过滤等，其目的为去除悬浮物、有机物、重金属，降低硬度、碱度。预处理工艺的选择主要由后续浓缩系统对水质的要求决定，通常需要两级澄清软化处理工艺，将硬度（以CaCO3计）降低至100mg/L以下。如果后续选择膜浓缩工艺，将对预处理产水的硬度有更高的要求，必要时需要在过滤后设置树脂软化设备。
3.2 脱硫废水零排放浓缩减量系统
目前采用的膜浓缩系统主要包括纳滤膜（NF）、反渗透膜（BWRO、SWRO、DTRO、STRO）、电渗析膜（ED）等膜浓缩技术。
目前普遍采用的热法蒸发浓缩工艺主要为多效蒸发（MED）、机械蒸汽再压缩蒸发（MVR、 MVC）等。按照预处理是否进行彻底软化可分为晶种法和非晶种法，晶种法的预处理系统简单，运行药耗小，但控制不好有结垢的风险，非晶种法通常需要在预处理阶段进行石灰-纯碱（NaOH-纯碱）两级软化，尽可能将蒸发器的进水硬度降到最低。
3.3 脱硫废水零排放蒸发结晶及固废资源化单元
目前商业化应用的蒸发结晶技术主要有强制循环结晶技术、蒸发塘技术和烟道蒸发技术等。
（1）强制循环结晶技术
将浓缩减量后的脱硫废水输送至强制循环结晶器，盐晶体在结晶器闪蒸罐内不断形成，部分浓盐浆从循环管道上直接排至旋流分离器，经离心机进行液固分离。如果前序处理不采用分盐工艺，结晶后的产品盐为杂盐，是固体废弃物，后续处置困难。如果前序处理采用分盐工艺，理论上可以实现分盐，产品为工业盐或者工业盐+Na2SO4。
（2）蒸发塘技术
将废水排至蒸发塘，依靠自然蒸发以及机械雾化蒸发实现电厂废水的零排放。本方案通常受到自然环境（包括降雨量、年蒸发量）及地理环境（占地等）的限制。
（3）烟道蒸发处理技术
采用雾化喷嘴将脱硫废水雾化，喷入电除尘器和空预器之间的烟道蒸发器，利用烟道内的高温余热烟气将雾化后的浓水蒸发为水蒸汽，蒸汽随除尘后的烟气进入脱硫塔，在脱硫塔的喷淋冷却作用下，水分凝结进入脱硫塔的浆液循环系统；蒸发结晶物随灰尘一起进入电除尘器随灰外排。
烟道直接雾化的适用范围为：1）烟道雾化蒸发烟气温度不低于110℃，烟气温度越低，蒸发水量越少，受机组负荷影响大；2）需要直段烟道不小于9m。
4脱硫废水零排放技术发展方向
脱硫废水彻底软化预处理、膜浓缩、蒸发结晶等工艺普遍运行成本较高，主烟道蒸发技术也存在一定的运行风险和限制条件。为降低运行成本、规避主烟道蒸发存在的问题，一些公司开发了废水蒸发结晶器，抽取烟气至废水蒸发结晶器，在结晶器内利用烟气的热量将雾化后的脱硫废水蒸发为水蒸汽，蒸发结晶器出口烟气进入低低温省煤入口烟道，蒸汽随除尘后的烟气进入脱硫塔，在脱硫塔的喷淋冷却作用下，水分凝结进入脱硫塔的浆液循环系统；
[参 考 文 献]
[1] 徐建刚．石灰石－石膏湿法烟气脱硫废水处理［J］．电力科技与环保，2010，26(4): 33-34．
[2] 王佩章．火力发电厂全厂废水零排放［J］．电力环境保护，2003，19(4): 25-29．