罗威
贵州西能电力建设有限公司，贵州 贵阳 550081
摘要:发电作为火力发电的主要形式，占总发电量的64.1%，成为火电废水的主要排放来源。随着国家对火电行业清洁生产、超低排放和近零排放的要求，以及工业用水价格的不断攀升，电厂对各类废水进行处理并回收利用已经迫在眉睫。而脱硫废水作为电厂产生的一种成分复杂、最难处理的废水，其零排放处理技术也得到越来越多的关注。本文中对电厂中不同工业废水的处理方法和回用路径进行了概述，并分析了脱硫废水零排放技术的研究和应用现状。
关键词:电厂;工业废水;废水回用;脱硫废水;零排放
1电厂废水种类及处理回用方式
1.1循环水排污水
电厂循环水是用于机组进行冷却的冷却水源，占电厂总用水量的60%以上。电厂循环水系统多为敞开式循环系统，由于不断地蒸发、漏损、浓缩形成富含Ca2+、Mg2+等离子的盐类，导致水的电导率増加，造成管道堵塞和腐蚀，降低了换热效率。目前多采用浓缩脱盐的方式对循环水排污水进行处理，采用“预处理(软化+混凝+澄清)+深度除盐”的回用处理工艺，将循环水排污水中的离子脱除;为了减少混凝过程中的药剂投加量，开发了“电絮凝+高效澄清+深度除盐”的工艺，降低后续膜分离系统污堵的风险。经过除盐后的循环水排污水可以用于循环水系统和化学水系统补水，产生的浓水可以用于脱硫和除灰渣系统用水。
1.2化学制水及精处理系统排水
化学制水及精处理系统排水主要包括锅炉补给水系统和凝结水精处理系统的混床酸碱再生废水、反渗透(ＲO)浓水和系统的冲洗排水。酸碱再生废水采用中和的方法将pH调节到6～9，并将处理后的水输送到回用清水箱。对于重金属离子和悬浮物(SS)含量不达标的废水采用絮凝沉淀的方法进行处理;ＲO浓水含盐量高，采用化学除盐、电吸附等方法进行脱盐处理;化学系统冲洗排水的含盐量低，采用“酸碱调节+絮凝沉淀+过滤澄清”的工艺进行处理后回用。化学制水及精处理系统排水可与其他废水混合后用于脱硫工艺水补水。
1.3除灰渣废水
除灰渣废水主要包括湿式除渣废水和水力除灰废水，具有高pH、高含盐量，采用“絮凝沉淀+澄清+过滤”的工艺调节废水pH，去除SS。煤灰渣废水在循环使用过程中最大的问题是系统的结垢，为防止结垢一般采用加酸法、加烟气法(烟气中SO2等酸性气体)、投加晶种防垢法、电磁防垢法、投加水质稳定剂法等。煤灰渣废水采用闭式循环处理，处理后的煤灰渣废水返回原系统，无外排水。
1.4含煤废水
煤场和输煤系统产生的含煤废水具有SS、色度和浊度高，COD值较高的特点。采用“预沉淀+混凝澄清+过滤”的处理工艺，处理后出水SS浓度小于20mg/L;采用电絮凝或高效微孔陶瓷过滤的方式，出水SS的浓度则能够低于10mg/L，实现含煤废水循环利用。如果废水中含有油，则需要在沉淀之后采用气浮工艺处理。含煤废水经处理后回用至输煤系统，不外排。
1.5含油废水
对于输油系统和设备清洗产生的含油废水采用“物化隔油+气浮分离+过滤/吸附”的工艺，首先使用隔油的方法分离废水中粒径较大的油滴，然后再进一步去除其他种类的油。对于乳化油含量较高的
废水，可在物化隔油后增加絮凝床，油污与絮凝床中填料反应分解后与絮凝剂形成沉淀排出。
2脱硫废水零排放技术
2.1预处理技术
目前应用较广的为石灰(或烧碱)－纯碱软化工艺，通过投加石灰(或烧碱)，去除水中的Mg2+和Ca2+，降低水的硬度。该工艺具有稳定性和可靠性好的优点，但运行过程中投加大量的化学药剂，形成大量污泥沉淀，增加处理成本。相比于石灰软化工艺，采用烧碱软化脱硫废水具有有效利用率高、对镁硬度去除率高等优点。
石灰－芒硝－烟道气软化工艺，利用烟道气中的CO2替代纯碱进行预处理。首先添加石灰乳和芒硝，生成Mg(OH)2和CaSO4沉淀，部分石灰乳与Na2SO4反应生成NaOH。芒硝的添加可以提高Ca2+的去除率，并且有利于提高NaOH产量。然后利用锅炉排出的烟道气中含有的CO与废水中的Ca2+反应生成CaCO沉淀，达到除去Ca2+的目的，SO2－以芒硝形式分离。此方法比石灰(或烧碱)－纯碱法工艺过程复杂，工艺控制难度较大，工程造价较高，还未投入到实际的工程应用中。除此之外，还有离子交换和膜过滤软化预处理技术，去除水中的Ca2+和Mg2+，降低水的硬度。但对于硬度过高的废水，存在建设成本和运行费用高的问题，并且对进水水质有较高要求，可作为药剂软化后的深度软化。
2.2浓缩减量技术
浓缩减量主要是将经过预处理的脱硫废水进行浓缩，减少废水量，提高后续处理效率。浓缩减量主要包括膜浓缩和热浓缩技术。常用的膜浓缩工艺包括ＲO、正渗透、纳滤等技术。
(1)ＲO是以选择性透过膜的两侧压力差为动力，溶剂通过选择性透过膜从浓溶液一侧进入到浓度低的一侧，进行溶剂分离的技术。在膜的低压侧产出淡水，高压侧得到浓盐水。采用MF－ＲO工艺对电厂脱硫废水进行深度处理，系统脱盐率大于98%。采用UF－ＲO工艺处理脱硫废水，整套系统的水回收率可达45%，ＲO出水可用于锅炉补给水系统水源。
(2)正渗透(FO)是以选择性透过膜两侧的渗透压差为驱动力，水从低压侧进入到高压侧，实现水分传输的过程。研究了正渗透处理电厂脱硫废水的工艺路线和性能，并对膜污染情况进行了分析，证明了FO在废水零排放处理中的可行性。
(3)膜法浓缩技术对废水中盐的截留率高，出水水质好，能够实现不同类型盐分的分离，但对进水的水质要求高，必须进行完备的预处理过程，运行费用较高;热法浓缩对进水水质变化的适应性高，工艺流程短，但投资费用较高。在工程应用中应根据水质、成本等情况选择合适的浓缩工艺。
2.3结晶固化技术
脱硫废水经过预处理及浓缩减量过程，大部分重金属离子会被去除，但无法去除氯离子等可溶性盐分，需要通过结晶固化将废水中的盐类和污染物分离出来，实现脱硫废水的零排放。
目前常用的结晶固化技术主要有蒸发结晶和烟道蒸发。蒸发结晶是通过加热蒸发溶液，从溶液本体中将溶剂蒸发形成饱和溶液，进一步蒸发，过量的溶质以晶体状析出，实现盐水分离。蒸发结晶主要包括MSF、MED、MVＲ技术，相关内容已在热法浓缩减量章节介绍，通过增加系统的效数或级数，可以实现废水中盐的结晶分离。
废水经烟道蒸发后形成的结晶盐被电除尘器捕集后随粉煤灰一并排出。蒸发结晶技术较为成熟，电厂应用较多，与膜浓缩技术连用可以实现二级工业盐的回收，但投资和运行成本高，占地面积大，对进水水质要求高。烟道蒸发技术具有系统简单，投资、运行成本低，占地小的优势，对进水水质要求低;相比于主烟道蒸发，旁路烟道蒸发具有烟温高、烟气使用量小、蒸发速度快，对锅炉主烟道影响较小的优点，但是由于使用的是品位较高的高温烟气，需考虑对锅炉效率的影响。
3结束语
电厂作为用水和废水排放大户，为了满足不断严格的国家环保要求，降低电厂运营成本，提高电厂水资源利用率，应对全厂各用水系统进行分项治理，针对不同类型的废水开发行之有效的处理方法;按照“一水多用，梯级利用”的原则，对处理后的各类废水进行回用，实现废水不外排。针对处理难度大的脱硫废水，应在预处理及减量化后，采用高盐废水蒸发结晶、烟道蒸发干燥等零排放技术进行废水的高效处理与回收利用。目前我国的电厂脱硫废水零排放技术仍处于探索期，应当“因厂制宜”，根据电厂的实际情况开发低成本的零排放工艺，实现废水的资源化。
参考文献
［1］中国电力企业联合会．中国电力行业年度发展报告2019［M］．北京:中国建材工业出版社，2019．
［2］孙晨皓．燃气电厂循环冷却水排污水处理技术研究［D］．北京:华北电力大学，2017．
［3］康少鑫，张彬彬，孙军峰，等．电絮凝－高效澄清池联合技术在循环水排污水处理中的应用［J］．热力发电，2019，48(4):104－109．