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摘要：随着国家对环境问题的进一步重视，燃煤电厂脱硫废水的处理工艺也应当进一步优化。每年仍有大量燃煤电厂废水无法进一步处理回用，被直接排放到环境中，严重污染着环境。所以有必要对燃煤电厂脱硫废水零排放处理技术进行深入探讨。
关键词：燃煤电厂;脱硫废水;零排放;处理技术
1分析燃煤电厂脱硫废水的产生及特征
1.1脱硫废水的产生
关于脱硫废水的产生，从燃煤电厂对于含硫废水的处理情况来看，主要是由于锅炉湿法脱硫的过程中所产生的，这些废水的排放量主要是由脱硫塔中的氯离子的含量而控制的。当燃煤电厂发电过程中所产生的烟气通过引风风机进入脱硫设备中时，在经过一系列设备将洁净的空气排出，但是在这个过程中就会产生相应的脱硫废水。其主要的化学原理是燃煤电厂的石灰石和烟气中的二氧化硫发生反应，一方面将烟气中的二氧化硫含量大大降低，但是另一方面又产生了硫酸钙等物质，为了减少在脱硫过程中产生的大量有害物质，就必须从系统中排除一定的废水，这也正是脱硫废水的产生。
1.2脱硫废水的特征
脱硫废水的主要有几种特征。首先，燃煤的质量以及在脱硫过程中所应用到的物質对脱硫废水的水质都会造成严重的影响，并且在不同的时间段也会对脱硫废水的水质造成一定的影响，因此脱硫废水的水质较为不稳定。其次，脱硫废水主要呈弱酸性，PH值一般为5左右。再者，在脱硫废水中，其中的悬浮物含量比较高，其主要成分有惰性物质等。
2脱硫废水零排放技术研究
2.1预处理单元
脱硫废水预处理是实现脱硫废水零排放的基礎，主要是对废水进行软化处理，去除废水中过高的钙镁硬度，防止后续处理系统频繁出现污堵、结垢等现象，同时去除废水中的悬浮物、重金属和硫酸根等离子。
2.2化学沉淀
化学沉淀法主要包括加药中和、混凝沉淀、澄清过滤等工序。由于在实际工程应用中，中和、反应和絮凝过程需要提供较大的容器，因此通常将中和箱、反应箱和絮凝箱称为“三联箱”，化学沉淀法也常称“三联箱”化学沉淀法。根据加药步骤中所加药品的类型，预处理技术又可分为不软化、半软化和全软化三种。常用的软化方式包括石灰-碳酸钠、石灰-硫酸钠-碳酸钠等方式。其中，石灰-硫酸钠方式可降低软化成本，节约50%的费用。综合软化成本和处理效果考虑，软化工艺通常优选“石灰+硫酸钠”法，在废水水质钙低、需要回收硫酸镁条件下，通常采用单一硫酸钠软化法。对于过滤步骤，为了提高过滤效率、减少占地面积，出现了新型紧凑式过滤装置，其中以管式微滤方法最具代表性。
2.3混凝沉淀
化学沉淀后的废水含有大量胶体和悬浮物，通过投加混凝剂，混凝沉淀使其形成絮凝体，经沉淀过程发生固液分离而从水中去除。混凝沉淀尽管可有效去除水中大部分悬浮物，但出水仍含有部分细微悬浮物，且处理效果不稳定，易受水质波动的影响。常用的混凝剂有聚合氯化铝和聚硅酸铁，后者在脱硫废水处理中的效果优于前者。
2.4过滤
为了进一步降低废水的浊度，确保后续系统进水水质，混凝沉淀常常需与过滤单元联用。常用的过滤技术包括多介质过滤、微滤、超滤等。其中，内压错流式管式微滤，膜管内料液流速高，前处理无需投加高分子絮凝剂，甚至无需沉淀池，自动化程度高，运行稳定，适用于高固体含量废水的处理，因而在脱硫废水预处理中具有一定的技术优势。此外，纳滤可实现不同价盐的分离，实现脱硫废水的资源回收。由于脱硫废水水质复杂多变，实际工程需根据水质特性及后处理系统的要求来选择适宜的预处理方法。此外，为分别回收不同价态的盐，则需增设纳滤将单价与多价离子分离。
2.5浓缩减量单元
当对脱硫废水进行的预处理单元结束之后，完成初步处理的废水需要进入下一阶段——浓缩减量单元，它主要是通过在废水中提取出相应的水分子，将废水进行充分地浓缩之后，并且产生相应的洁净水过程。在浓缩减量单元，处理效果的好坏将直接关系到废水处理的最终效果。
在浓缩减量单元，其处理工艺主要分为热法以及膜法两种，其中热法的基本原理是通过热量交换的过程实现水分子的气体和液体之间的转换，而膜法的基本原理是利用膜的选择透过性。一般来说，根据膜的多样性，在这个工艺中的浓缩减量方式又有不同，其中常见的为电渗析一反渗析，多级反渗析以及反渗析一正渗析三种，这三种中最后一种的浓缩倍率最大，但是同时其应用的技术尚且不稳定和不成熟。
2.6尾水固化单元
2.6.1蒸发结晶法
采用蒸发结晶法时，通常将蒸发固化和浓缩减量单元合为一个整体布置在处理系统中，常见技术有MED、MVR等，原理同浓缩减量单元。蒸发结晶法技术成熟，可实现废水中无机盐的资源化利用，但投资及运行成本较高，投资成本250～400万元/吨水，运行成本通常高于120元/吨水，另外蒸发结晶法占地面积通常较大。
2.6.2烟气干燥法
烟气干燥法利用烟气余热加热浓缩液，浓缩液中的水分被蒸发，随烟气排向大氣，含盐杂质进入除尘器等电厂已有烟气处理装置处理。根据所用烟气来源，烟气干燥法可进一步分为高温段烟气干燥和低温段烟气干燥。常见的烟道蒸发布置方式包括主烟道内蒸发、空预器前烟道内蒸发和旁路烟道蒸发。烟气蒸发方法有如下特点：一是不会产生需要处置的工业杂盐;二是能够变工况或间断运行，适合参与深度调峰的机组;三是与脱硫系统共用一个DCS系统;四是投资运行成本低，投资成本100～200万元/吨水，运行成本通常高于10～20元/吨水，系统设备少、占地面积小、建设工期短、运行维护较方便。由于烟道蒸发将废水处理与电力生产运行相融合，在烟道蒸发对机组运行的影响等方面已有不少研究。研究表明，脱硫废水烟道蒸发不会对飞灰的综合利用产生影响，但产生的气态产物会增加脱硫废水的排放量及烟道等的腐蚀。鉴于上述特点，尽管烟气干燥法未对结晶盐加以利用，但对于没有分盐需求且项目预算较低的电厂来说，仍旧无疑是首选方案。
3结语
在燃煤电厂的发电过程中，脱硫废水是多种废水的混合而成，因此其处理也较为困难。从目前的处理工艺来看，脱硫废水的零排放中存在经济性和效用性难以平衡的问题，在未来，燃煤电厂脱硫超低排放后废水零排放工艺将进一步完善。
参考文献：
[1] 连坤宙，陈景硕，刘朝霞，等.火电厂脱硫废水微滤―反渗透膜法深度处理试验研究[J].中国电力，2016.
[2] 杨宝红.新形势下火电厂节水减排工作特点及关键[J].热力发电，2016.
[3] 刘宁.燃煤电厂脱硫废水零排放技术[J].能源与节能，2015.
[4] 李兵，张其龙，王雪同，等.燃煤电厂废水零排放处理技术[J].水处理技术，2017.
（作者单位：大连贝斯特环境工程设备有限公司）
关键词：燃煤电厂;脱硫废水;零排放;处理技术
1分析燃煤电厂脱硫废水的产生及特征
1.1脱硫废水的产生
关于脱硫废水的产生，从燃煤电厂对于含硫废水的处理情况来看，主要是由于锅炉湿法脱硫的过程中所产生的，这些废水的排放量主要是由脱硫塔中的氯离子的含量而控制的。当燃煤电厂发电过程中所产生的烟气通过引风风机进入脱硫设备中时，在经过一系列设备将洁净的空气排出，但是在这个过程中就会产生相应的脱硫废水。其主要的化学原理是燃煤电厂的石灰石和烟气中的二氧化硫发生反应，一方面将烟气中的二氧化硫含量大大降低，但是另一方面又产生了硫酸钙等物质，为了减少在脱硫过程中产生的大量有害物质，就必须从系统中排除一定的废水，这也正是脱硫废水的产生。
1.2脱硫废水的特征
脱硫废水的主要有几种特征。首先，燃煤的质量以及在脱硫过程中所应用到的物質对脱硫废水的水质都会造成严重的影响，并且在不同的时间段也会对脱硫废水的水质造成一定的影响，因此脱硫废水的水质较为不稳定。其次，脱硫废水主要呈弱酸性，PH值一般为5左右。再者，在脱硫废水中，其中的悬浮物含量比较高，其主要成分有惰性物质等。
2脱硫废水零排放技术研究
2.1预处理单元
脱硫废水预处理是实现脱硫废水零排放的基礎，主要是对废水进行软化处理，去除废水中过高的钙镁硬度，防止后续处理系统频繁出现污堵、结垢等现象，同时去除废水中的悬浮物、重金属和硫酸根等离子。
2.2化学沉淀
化学沉淀法主要包括加药中和、混凝沉淀、澄清过滤等工序。由于在实际工程应用中，中和、反应和絮凝过程需要提供较大的容器，因此通常将中和箱、反应箱和絮凝箱称为“三联箱”，化学沉淀法也常称“三联箱”化学沉淀法。根据加药步骤中所加药品的类型，预处理技术又可分为不软化、半软化和全软化三种。常用的软化方式包括石灰-碳酸钠、石灰-硫酸钠-碳酸钠等方式。其中，石灰-硫酸钠方式可降低软化成本，节约50%的费用。综合软化成本和处理效果考虑，软化工艺通常优选“石灰+硫酸钠”法，在废水水质钙低、需要回收硫酸镁条件下，通常采用单一硫酸钠软化法。对于过滤步骤，为了提高过滤效率、减少占地面积，出现了新型紧凑式过滤装置，其中以管式微滤方法最具代表性。
2.3混凝沉淀
化学沉淀后的废水含有大量胶体和悬浮物，通过投加混凝剂，混凝沉淀使其形成絮凝体，经沉淀过程发生固液分离而从水中去除。混凝沉淀尽管可有效去除水中大部分悬浮物，但出水仍含有部分细微悬浮物，且处理效果不稳定，易受水质波动的影响。常用的混凝剂有聚合氯化铝和聚硅酸铁，后者在脱硫废水处理中的效果优于前者。
2.4过滤
为了进一步降低废水的浊度，确保后续系统进水水质，混凝沉淀常常需与过滤单元联用。常用的过滤技术包括多介质过滤、微滤、超滤等。其中，内压错流式管式微滤，膜管内料液流速高，前处理无需投加高分子絮凝剂，甚至无需沉淀池，自动化程度高，运行稳定，适用于高固体含量废水的处理，因而在脱硫废水预处理中具有一定的技术优势。此外，纳滤可实现不同价盐的分离，实现脱硫废水的资源回收。由于脱硫废水水质复杂多变，实际工程需根据水质特性及后处理系统的要求来选择适宜的预处理方法。此外，为分别回收不同价态的盐，则需增设纳滤将单价与多价离子分离。
2.5浓缩减量单元
当对脱硫废水进行的预处理单元结束之后，完成初步处理的废水需要进入下一阶段——浓缩减量单元，它主要是通过在废水中提取出相应的水分子，将废水进行充分地浓缩之后，并且产生相应的洁净水过程。在浓缩减量单元，处理效果的好坏将直接关系到废水处理的最终效果。
在浓缩减量单元，其处理工艺主要分为热法以及膜法两种，其中热法的基本原理是通过热量交换的过程实现水分子的气体和液体之间的转换，而膜法的基本原理是利用膜的选择透过性。一般来说，根据膜的多样性，在这个工艺中的浓缩减量方式又有不同，其中常见的为电渗析一反渗析，多级反渗析以及反渗析一正渗析三种，这三种中最后一种的浓缩倍率最大，但是同时其应用的技术尚且不稳定和不成熟。
2.6尾水固化单元
2.6.1蒸发结晶法
采用蒸发结晶法时，通常将蒸发固化和浓缩减量单元合为一个整体布置在处理系统中，常见技术有MED、MVR等，原理同浓缩减量单元。蒸发结晶法技术成熟，可实现废水中无机盐的资源化利用，但投资及运行成本较高，投资成本250～400万元/吨水，运行成本通常高于120元/吨水，另外蒸发结晶法占地面积通常较大。
2.6.2烟气干燥法
烟气干燥法利用烟气余热加热浓缩液，浓缩液中的水分被蒸发，随烟气排向大氣，含盐杂质进入除尘器等电厂已有烟气处理装置处理。根据所用烟气来源，烟气干燥法可进一步分为高温段烟气干燥和低温段烟气干燥。常见的烟道蒸发布置方式包括主烟道内蒸发、空预器前烟道内蒸发和旁路烟道蒸发。烟气蒸发方法有如下特点：一是不会产生需要处置的工业杂盐;二是能够变工况或间断运行，适合参与深度调峰的机组;三是与脱硫系统共用一个DCS系统;四是投资运行成本低，投资成本100～200万元/吨水，运行成本通常高于10～20元/吨水，系统设备少、占地面积小、建设工期短、运行维护较方便。由于烟道蒸发将废水处理与电力生产运行相融合，在烟道蒸发对机组运行的影响等方面已有不少研究。研究表明，脱硫废水烟道蒸发不会对飞灰的综合利用产生影响，但产生的气态产物会增加脱硫废水的排放量及烟道等的腐蚀。鉴于上述特点，尽管烟气干燥法未对结晶盐加以利用，但对于没有分盐需求且项目预算较低的电厂来说，仍旧无疑是首选方案。
3结语
在燃煤电厂的发电过程中，脱硫废水是多种废水的混合而成，因此其处理也较为困难。从目前的处理工艺来看，脱硫废水的零排放中存在经济性和效用性难以平衡的问题，在未来，燃煤电厂脱硫超低排放后废水零排放工艺将进一步完善。
参考文献：
[1] 连坤宙，陈景硕，刘朝霞，等.火电厂脱硫废水微滤―反渗透膜法深度处理试验研究[J].中国电力，2016.
[2] 杨宝红.新形势下火电厂节水减排工作特点及关键[J].热力发电，2016.
[3] 刘宁.燃煤电厂脱硫废水零排放技术[J].能源与节能，2015.
[4] 李兵，张其龙，王雪同，等.燃煤电厂废水零排放处理技术[J].水处理技术，2017.
（作者单位：大连贝斯特环境工程设备有限公司）