郝立军1 窦海斌2
华能吉林发电有限公司九台电厂 吉林省 长春市 130000
摘要：本文分析了燃煤电厂脱硫产生的废水特点，并探讨了常用零排放工艺，为脱硫废水零排放工程的实施提供依据。
关键词：燃煤电厂；脱硫废水；零排放；技术
引言
燃煤电厂经过近几年的超低排放改造，已有效控制了SO2，NOx，粉尘等污染物的排放，但废水排放仍与环保要求差距较大。燃煤电厂是用水大户，其耗水量约占工业用水量的40%。随着国务院《水污染防治行动计划》的正式实施，对燃煤电厂脱硫废水排放的要求越来越严格，以最终实现全厂脱硫废水零排放。目前，燃煤电厂在脱硫废水处理系统设计时已考虑了水资源的合理利用，但由于大多数电厂设备存在老化、运行维护不周等问题，水处理系统面临排水量大、运行不畅的局面，导致污水排放不达标。
1脱硫废水特点
①水质水量波动大：受限于锅炉负荷、煤质、石灰石品质、工艺水水质等。②pH低：一般为4～6.5，容易腐蚀设备及管道。③悬浮物高：固含量一般在1%～3%，有的甚至5%以上。④COD高：大部分电厂COD均在400mg/L以上，而三联箱工艺处理效果一般，很难达标。⑤电导率高：含有大量的钙、镁、氯根、硫酸根等离子。⑥非碳酸盐硬度高：零排放工艺采用软化处理时，药剂成本太高。
2常用零排放工艺
2.1预处理技术
预处理过程是实现脱硫废水零排放的第一步，用于去除废水中的部分悬浮物及硬度、重金属离子。脱硫废水常规预处理：中和/反应/絮凝三联箱+澄清池。深度预处理：碳酸钠/氢氧化钠澄清池或管式微滤、纳滤、电驱动膜。常规预处理方法操作相对简单，费用低，处理能力有限，预处理出水硬度及重金属离子浓度大，对后续设备运行不利。深度预处理出水水质效果良好，减少后续设备结垢，但是用于去除硬度使用的碳酸钠用量大，费用高，有工艺用价格便宜的硫酸钠代替碳酸钠去除硬度，可以有效降低费用成本。
2.2浓缩技术
①蒸发技术。污染物零排放系统中多有应用蒸发技术。目前，燃煤电厂侧重选择使用机械蒸汽，而蒸发技术便是电厂的首选技术。蒸发操作会消耗大量热能，蒸汽由高温渐渐变为低温，低温环节就是再次使用蒸汽的环节，其大大提高了蒸发技术运用的经济性。相比于机械蒸汽，多效蒸发器能够有效提高蒸发操作期间产生的能量，继而提高经济性，又因经过系统处理后潜热较多，因而又具有节能效果。多效蒸发器节能效果与效数成正比例关系，但是高于五效后其节能效果提高趋于缓慢，最佳效数为二效或者三效。机械蒸汽与传热温差成正相关关系，节能效果高于多效蒸发器十几倍。②正渗透技术。正渗透技术具有高效处理废水高含盐量的效果。采用半透膜，借助两侧的渗透压力差，含有较高盐物质的水会自动且具有选择的以高盐水为核心向外扩散，并流入提取液侧。提取液由氨、二氧化碳等组成，将其溶解于水中能够促使其生成大量驱动力（35kPa），进而使水分子扩散出半透膜，废水含盐量纵使达到150000mg/L也具有同等效果。将提取液稀释再进行蒸发分解能够获得其溶质，进而实现循环利用，提取其溶质所需能量相比于蒸发潜热更低。分解之后氨、二氧化碳经由冷凝处理予以回收再次重复上述工序。回收氨、二氧化碳后所剩余的水物质较为纯净。正渗透技术的应用优势在于其耗能低，操作简单，安全可靠，反渗透技术与正渗透技术运行原理比较相似。
2.3固化处置工艺
固化处置主要有蒸发结晶、烟道喷雾蒸发、旁路烟气蒸发和机械雾化蒸发4种工艺。
通过对比现有脱硫废水零排放系统预处理、浓缩以及固化工艺技术路线可知，当选择蒸发结晶工艺作为脱硫废水固化处置工艺时，如需要分盐得到纯净的NaCl等结晶盐时，必须对脱硫废水进行严格的预处理，反之可以采用晶种法蒸发结晶工艺，不需要严格的预处理，最终得到混盐。当采用烟道喷雾蒸发或旁路烟气蒸发工艺作为脱硫废水最终处置工艺时，不回收二次冷凝水，但最终也不会生成结晶盐，不存在分盐提纯环节，并且旁路烟气蒸发工艺进水要求较低，进水一般不需要严格软化预处理。机械雾化蒸发受地理环境因素影响较大，宜用于干旱或半干旱地区。并且需根据水量计算机械雾化设备数量、喷洒位置、喷洒高度等。同时该工艺需在较为宽阔的场地实施，以保证蒸发后颗粒物落入可控范围内，不造成二次污染。
3废水零排放产物去向
脱硫废水零排放产物去向是零排放技术选择的烟道蒸发技术关键。废水零排放过程中每个处理环节都会产生废渣废物，如在三联箱处理环节产生的污泥最终进入污泥处理系统。目前废水蒸发产生的结晶盐及高浓度含盐水主要有4种处理途径:①转移入灰渣、液态排渣或粉煤灰中；②产生的结晶盐可分为杂盐和纯盐，杂盐的利用价值较低，纯盐可被部分行业利用，如在废水除硬过程中产生的Mg(OH)2可回收利用；③产生的高盐水可电解制氯，产生的次氯酸盐可用于循环水消毒；④高浓度盐水进行水泥固化制备建筑材料(如制砖、低品级建材)，或直接抛弃。脱硫废水是高含盐水，对于高含盐废水的利用，Yeboahy等将脱硫废水与粉煤灰混合，用高浓度NaOH溶液作为碱性激发剂提高粉煤灰的火山灰活性，制得的固化体养护7d后抗压强度达7MPa以上，满足填埋标准。Ｒenew等将脱硫废水浓缩液、粉煤灰和少量水泥混合制得固化体，固化体的As5+、Cd2+、Hg2+、Se4+浸出率在10%～32%，在混合物体系中加入少量FeSO4可提高重金属离子的固定效果。将高盐水与粉煤灰、砂石骨料、水泥作为固化体的组分，使较高浓度的Cl－被固定于水泥块中，是处理终端废水的好渠道。固化体水泥块不易掺入钢筋等，避免高氯环境下氯对钢筋的腐蚀，制成的固化体可用作路牙石、铺路等，Cl－的浸出以及重金属的浸出尚需深入研究。
4燃煤电厂脱硫废水零排放技术发展展望
纵观目前存在的脱硫废水零排放技术使用效果不难发现，当下该类技术应用的阻碍如下：一是预处理耗费好，经济成本高；二是浓缩技术仍不完善，容易受到影响；三是浓缩技术使用成本高，抑制了技术普及运用；四是烟气蒸发技术存在结垢、堵塞隐患；五是结晶盐循环利用困难，处理费用高。未来该技术的发展关键是有效解决上述问题，具体如下：第一，减少预处理技术消耗，研发高效能絮凝剂及其系统；第二，提高浓缩率，减少浓缩工艺运行过程中的能耗，采用新材料，研发新技术，例如，空气蒸馏浓缩技术；第三，进一步提高烟气蒸汽技术应用可靠性，分析防腐蚀、防结垢方法，优化烟气蒸发设备；第四，开发多样化方法运用结晶盐，例如，制作玻璃砖。
结束语
综上所述，随着脱硫废水零排放工艺路线日趋成熟，零排放工艺逐渐趋向于简单稳定、低运行投资成本、节水节能的技术路线进行发展。对于废水量小的电厂通常采用“高温旁路烟气蒸发”技术路线，废水量大的电厂采用“结晶闪蒸或低温烟气浓缩+高温旁路烟气蒸发”技术路线，这是国内目前主流的两种工艺路线，也是最经济、环保的工艺路线。当然，考虑到我国的水源水质和电厂条件有其特殊性，推广和提高适合我国国情的脱硫废水零排放技术，仍然需要科研、设计、设备制造和应用等各个方面通力合作，不断研究、不断完善、不断创新。
参考文献
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