乔玉平

摘要：在燃煤电厂生产过程中，水资源的使用量和排放量都很大，一个装机容量为2*60MW的火力发电厂，日耗水量高达60000m3，每小时排水量更是多达100～200m3。石灰石-石膏湿法烟气脱硫处理技术产生的废水中含有多种污染物，从保护自然生态环境和经济可持续性的角度看，废水中的无机盐、重金属和悬浮固体的含量没有达到可排放废水标准。因此降低燃煤电厂用水量、提高水资源的利用率，最终实现废水零排放对环境保护和资源合理利用具有十分重要的意义。

关键词：燃煤电厂;脱硫废水;处理工艺

1燃煤电厂脱硫废水的来源

我国的电力系统主要由火电、风电、水电及核电等几部分构成，其中，火电是主要的电力来源，2016年，我国的火电装机量超越美国，成为世界上火电装机量最大的国家，满足了国内的生产和生活的能源供应。随着装机量的增加，电厂排污也急速增加，为了抑制火电燃煤时产生的二氧化硫烟气，目前国内电厂几乎全部都安装了脱硫系统。主流的脱硫技术是石灰石-石膏湿法烟气脱硫技术。该技术运行稳定，主要脱硫环节是在吸收塔中进行，石灰石浆液与烟气充分接触，生成二水硫酸钙（CaSO4·2H2O），再经过除雾环节，从烟囱中排除废气。

在脱硫处理环节中，需要控制脱硫浆液中的氯离子浓度，防止对吸收塔的腐蚀。如果浓度提高则需要排出脱硫废水。经统计，煤炭中进入石膏中的氯离子中70%会随着废水排放出去，每年脱硫废水总量超过9000万吨，脱硫废水中含有大量的污染物，对于脱硫废水的深度处理投入资金在700亿以上。

2燃煤电厂脱硫废水主要处理难点

2.1废水成分复杂

燃煤電厂在生产过程中，经过煤的充分燃烧后水会吸收大量烟气，并在其他发电设备运行的影响之下，造成脱硫废水的成分在不同阶段都处于动态变化的状态。使用传统的物理法和化学法，会使得脱硫废水的水质更加不稳定，处理过后仍然含有大量有害物质例如重金属离子，依然不满足国家对于排放废水的标准。

2.2脱硫废水含盐量过高

生产过程产生的脱硫废水中含有多种高浓度的无机盐离子例如钙离子和钠离子，除此之外还有各种高含盐量的结晶盐。基于盐物质难以被净化的特点，使得这一类脱硫废水的处理难度也比较高。并且在废水处理过程中，其内部成分也一直处于动态变化的不稳定状态，其状态的变化和不稳定程度主要受到电厂的发电情况的影响。

2.3脱硫废水悬浮物含量过高

脱硫废水中的悬浮固体含量一般较高。由于煤种的不同，脱硫工艺条件等因素的影响，废水中悬浮物的浓度一般会达到6000～15000mg/L，需要一定的时间才能澄清。为了处理悬浮物，必须确保同时处理在中和池和反应池中产生的新固态产物，因此在设备运行期间，必须确保沉淀絮凝箱满足一定要求。

3燃煤电厂废水常规处理工艺

3.1机械蒸发结晶工艺

机械蒸发结晶工艺主要有多效蒸发（MEE）和蒸汽再压缩（MVR）两种技术。MEE的工艺流程如图2所示，特点是串联了多个蒸发器进行级联加热，每个蒸发器称作“一效”，可以串联3～4个蒸发器，将上一个蒸发器的蒸汽作为下一个的热源，通过级联蒸汽多次利用使盐水蒸汽凝结为水，能显著提高蒸汽的利用率，减少浪费。缺点是多个蒸发器加热器的串联会占用较大面积。

MVR则是将压缩机引入蒸汽系统，对二次蒸汽进行压缩回收再供蒸发器循环使用。因此，MVR系统能够充分回收热量，提高热效率，减少了能耗需求。系统的占地面积比MEE系统小很多，效率更高，更适合于蒸气源较少的工厂。

3.2预处理

为净化水质，使脱硫废水达到下一技术环节的进水要求，需要设置必要的预处理环节。预处理技术主要是去除废水中的重金属离子，对废水进行软化处理。

双碱法是目前在燃煤电厂应用较为广泛的废水软化预处理工艺。双碱法是采用Ca（OH）2+Na2CO3或NaOH+Na2CO3的方法处理脱硫废水，利用OH-去除Mg2+，利用CO32-去除Ca2+，降低废水的硬度。采用的双碱法两级软化预处理工艺，对废水进行全面软化，全过程没有任何废水排放。该技术对钙、镁离子的去除率均达97%以上，处理后的水可继续回用。对比四种软化处理方案发现，最佳软化处理工艺为NaOH+Na2CO3工艺，可使脱硫废水中Ca2+、Mg2+的去除率>99.7%。该工艺具有稳定可靠的优点，但运行过程中投加大量的化学药剂，形成污泥沉淀，会大大增加处理成本。将生物炭技术应用于废水预处理环节。生物炭是生物质原料在低氧或无氧条件下热化学分解产生的多孔碳质材料，对工业废水中的铜、铅、砷、镉等重金属具有很强的吸附作用，最大吸附容量可达12.7mg/g。作为一种高效、低成本吸附剂的新型炭材料，生物炭因其更大的表面积、更丰富的官能团和更强的吸附能力，在工业废水处理中具有很大的应用前景。

3.3热法浓缩

（1）机械式蒸汽再压缩蒸发.该技术是将蒸发系统产生的二次蒸汽，经压缩机压缩后提升为高品位热源，重新进入蒸发器替代新蒸汽加热废水进行浓缩。利用膜浓缩与MVR蒸发结晶相结合技术，将脱硫废水中的分离出来的淡水进行回收利用，得到的结晶盐纯度可达97.5%。在对MVR技术在脱硫废水零排放技术中的研究表明，该项技术的浓缩倍率约为原水的24倍，淡水产水率达80%，处理效果较好。该工艺的自动化程度高、占地面积较小，浓缩效果显著。但在盐水浓缩过程中，系统仍存在堵塞、风机叶轮易损坏且投资成本均偏高等问题。

（2）多效蒸发。该技术是利用串联的多级蒸发器的前一级产生的蒸汽为下一级提供热源，对脱硫废水进行蒸发浓缩。理论上蒸发器效级设置的越多，越节约蒸汽，但考虑到投资成本高的问题，需衡量采用的最优级数。同时还需对蒸发器进行定期清洗，且存在热量损失问题。采用五效蒸发的系统获得的综合热能利用率最高，且蒸汽消耗量最小。采用的“四效蒸发结晶”工艺对软化预处理后的脱硫废水进行蒸发结晶，获得的结晶盐NaCl纯度约为95%左右。

3.4脱硫废水固化处理技术

（1）蒸发结晶技术是利用火电机组产生的热量对经过预处理的废水进行浓缩，最终的浓缩液体在饱和状态下析出结晶盐固体，水蒸气则通过冷凝管回收并进行二次利用。主要流程为预处理、浓缩和结晶。预处理是通过向废水中加入纯碱和苛性钠去除废水中的钙离子和镁离子，使废水得到软化，避免产生结垢。在浓缩过程中，采用膜浓缩法提高了废水的浓度，既提高了结晶效率也节约了能源。在结晶过程中，浓缩液通过多效蒸发结晶或机械压缩蒸发结晶被转化为干燥的结晶盐固体，以干燥的固体形式进行处理。

（2）将预处理后的废水雾化后喷洒至锅炉尾部烟道也被称为烟道蒸发技术。烟道中的热量可以使废水快速蒸发，蒸发后残留的固体杂质将与烟气一起进入电除尘器，主要分为主烟道蒸发技术和旁路烟道蒸发技术。技术流程简单，不需要提供额外能源，减少了废水处理的成本。同时，通过将废水引入烟道，也可以在一定程度上增加烟道内的湿度，降低烟气中粉尘颗粒的比电阻，不仅对除尘效率有很大提升，还具有很高的环保价值。

结论

脱硫废水的净化处理对于环境保护和水资源的回收利用起着重要作用，为了实现废水零排放，当前已经发展了较多的脱硫废水处理工艺。不同的电厂应结合自身的场地规模、经济能力、所处区域等特点，选择较为成熟稳定的废水处理工艺搭建脱硫废水处理系统，做到节能环保，更好的服务于生产生活。

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