火力发电厂脱硫 火力发电厂脱硫废水深度处理技术

随着我国水环境保护政策的严格控制，火电厂脱硫废水“零排放”的概念正在升温。脱硫废水是火力发电厂最难处理的末端废水，单一技术路线的废水处理方案往往难以兼顾目标和成本。本文分析了各种深度处理方法和具体应用环境，指出不同成分的废水需要不同的处理措施，这对促进脱硫废水的处理，实现脱硫废水零排放具有重要意义。

在采用湿法脱硫工艺的燃煤电厂运行中，需要保持脱硫装置中浆液循环系统的平衡，避免离子对脱硫系统和设备的不利影响，并排出系统中的废水，以保持脱硫系统的水平衡。从源头上看，脱硫废水主要产生于石膏旋流器或废水旋流器的溢流。发现脱硫废水中含有相当比例的重金属和各种无机盐。如果含盐量高的废水未经有效处理直接排入自然环境，将严重影响生态健康，不利于地下水资源的保护。

目前，石灰石-石膏湿法脱硫工艺是燃煤电厂应用最广泛的烟气脱硫装置。为保证脱硫系统安全运行而排放的脱硫废水和石膏质量含有大量杂质，如悬浮物、无机盐离子、重金属离子等。许多物质是国家环保标准严格控制的一类污染物，需要净化后才能排入水体。

国内大多数燃煤电厂采用常规处理工艺，即“三重箱”技术，采用物理和化学方法，通过中和、沉淀、絮凝和澄清处理脱硫废水。常用的试剂有氢氧化钙/氢氧化钠、有机硫、铁盐、助凝剂、盐酸等。该工艺可以去除脱硫废水中对环境有害的有害物质和重金属等悬浮物，但不能去除氯离子。处理后的废水为高含盐废水，腐蚀性强，不能回收利用。排入自然水系后，也会对环境造成影响，潜在环境风险高。

随着我国环境污染治理速度的加快，对废水排放的要求越来越严格。燃煤电厂在资源约束和排放限制方面的压力骤然上升，脱硫废水排放成为燃煤电厂面临的严重环境问题。传统的脱硫废水处理工艺所达到的水质排放标准越来越不符合国家日益严格的环保发展形势。电力企业对脱硫废水零排放的需求越来越迫切，减排和接近零排放已成为必然趋势。

脱硫废水主要来自石膏旋流器或废水旋流器的溢流，是维持脱硫装置浆液循环系统物料平衡、控制石灰石浆液中可溶部分含量、保证石膏质量的必要工序。废水中含有多种物质，包括氯化物、氟化物、亚硫酸盐、硫酸盐、硫化物、悬浮物、重金属离子、氨氮等。

脱硫废水具有污染物成分复杂、波动范围大的特点。酸碱度低，呈酸性，水中悬浮物、盐、重金属含量高，可能超标，氯含量高，腐蚀性强，是电厂最难处理的废水。

1.废水浓缩处理技术

目前我国脱硫废水的集中处理主要采用膜浓缩、热浓缩和烟气浓缩。

膜浓缩技术

目前，膜浓缩技术被广泛应用于脱硫废水的深度处理和浓缩研究，以减少废水处理系统中蒸发和结晶废水的处理量，使电厂零排放技术更加经济可行。

反渗透技术。在外部高压的作用下，利用反渗透膜的选择性渗透，水溶液中的水从高浓度侧向低浓度侧移动，使溶液中的溶质与水分离。

电渗析技术。利用离子交换膜的选择性透过性，溶液中带电荷的阴离子和阳离子在DC电场的作用下定向迁移，从而实现废水的浓缩和分离。

崔等用电渗析法去除脱硫废水中的氯离子。结果表明，在最佳条件下，当氯离子质量浓度为19.2克/升时，氯离子的去除率为83.3%，得到副产物Cl2、H2和氢氧化钙，处理成本为0.15美元/千克。

热浓缩技术

热浓缩技术包括多效蒸发和机械蒸汽再压缩。

多效蒸发技术。蒸汽的热能被多次回收和再利用，以降低热能消耗和成本。加热后的盐水在多个串联的蒸发器中蒸发，由前一次蒸发产生的二次蒸汽用作后效蒸发器的热源。后效中水的沸点温度和压力低于前效，效间热能回收可重复多次。

机械蒸汽再压缩技术。经过压缩机压缩后，蒸发器蒸发产生的需要冷却水冷凝的二次蒸汽，增加压力和饱和温度，增加焓，然后送到蒸发器作为热源，代替新鲜蒸汽循环使用，使二次蒸汽的潜热得到充分利用。同时，省去了二次蒸汽冷却水系统，节约了大量冷却水，达到了节能降耗的目的。

烟气浓缩技术。燃煤电厂除尘器出口的低温烟气余热作为热源，在专用蒸发器中与喷淋废水进行传质和传热，使部分纯水蒸发分离，实现末端废水的浓缩和还原。

2.废水零排放处理技术

目前，国内脱硫废水零排放处理主要采用蒸发结晶和烟气蒸发两种技术路线。

蒸发结晶技术

蒸发结晶技术是废水零排放处理的常用技术之一。脱硫废水在蒸发器中被蒸汽加热煮沸，废水中的水分逐渐蒸发，水蒸气冷却后冷凝回收。脱硫废水中的可溶性固体被截留在残液中，随着浓度倍数的增加，最终以晶体的形式沉淀下来。蒸发结晶技术包括多效蒸发和机械蒸汽再压缩。蒸发结晶系统主要由预处理、软化、蒸发、结晶和脱水组成。

烟道蒸发技术

烟道蒸发技术最早在美国投入使用，其基本应用原理是将一定量的废水以相对较快的速度喷入烟道，在喷射过程中会产生雾化，然后由于烟道温度高的影响，在短时间内迅速蒸发汽化，各种悬浮颗粒蒸发后会形成各种小颗粒，最后被带入除尘器，从而完成脱硫废水的处理。

直接烟道喷雾蒸发技术是将脱硫废水经双流体喷枪雾化后喷入除尘器入口烟道，然后利用烟气余热将其瞬间蒸发。废水蒸发产生的结晶盐附着在烟气中的粉煤灰上，在除尘系统中被捕获和收集，并与粉煤灰一起排放。水蒸气经除尘后随烟气进入脱硫塔，在脱硫吸收塔中冷凝成淡水循环使用。

华能商都电厂和华电土油电厂采用直接烟道喷雾蒸发技术，实现废水零排放。焦作万方电厂和华电扬州电厂采用旁路烟道喷雾蒸发技术，实现废水零排放。该方法在应用上有明显的优势，即设备实际操作非常简单，废水处理前后各种费用少，实际占用空间有限。废水处理过程中出现的各种污染物将直接由除尘器处理，污泥不需要再次处理。

通过市场调研，上述脱硫废水浓缩和零排放技术各有利弊，有一些实际工程案例可供参考，从技术原理分析都是可行的。制约工艺推广的因素主要来自系统的投资成本、生产运行的可靠性和运行成本。

结束语

燃煤电厂脱硫废水水质复杂，一般具有高腐蚀性、高硬度和高含盐量的特点。然而，随着国家和公众对环境保护越来越重视，传统的混凝沉淀工艺已经不能满足电厂可持续发展的要求。因此，从综合分析市场上现有脱硫废水浓度和零排放处理工艺路线、处理方案、运行等因素入手，为脱硫废水深度处理的优化设计提供一些指导性建议，为项目的精益设计提供思路，帮助火电厂达到国家排放标准，同时合理降低环保设施成本和运行成本，实现火电企业的可持续发展。