关于火电厂脱硫废水零排放技术应用

马杰 国家能源集团重庆恒泰发电有限公司

一、引言

随着近年来我国以燃煤为主的火力发电的快速发展，环境问题不断凸显。目前火力发电行业高盐废水综合治理处理工艺主要有两个大方向，一是蒸发结晶，二是烟气余热蒸发。因蒸发结晶器造价非常高，而烟气余热蒸发受烟气量的限制，所以目前高盐废水综合治理工艺流程分三个步骤：第一步：预处理，去除悬浮物、硬度、碱度、重金属等；第二步：浓缩处理，浓缩废水的量，以减少末端蒸发结晶或烟气蒸发的投资；第三步：蒸发脱盐处理，采用蒸发结晶或烟气加热蒸发，实现废水“零排放”。

二、火电厂烟气废水处理现状

随着脱硫吸收液的循环浓缩，脱硫废水主要存在以下特征：（1）悬浮物含量高。脱硫废水由于聚集许多飞灰，故废水中存在较多悬浮物，另外在不同的电厂负荷和煤种的情况下，其悬浮物含量会有较大变化。（2）无机盐含量高。脱硫废水中的主要盐离子为Ca2+、Mg2+、Na+、F-、Cl-、SO42-和SO32-等，且其中离子含量较高。（3）水质易结垢。脱硫废水中的钙离子、硫酸根离子、镁离子含量较高，并且硫酸钙常处于过饱和状态，在浓缩加热时十分容易结垢。（4）多种重金属含量超标。（5）废水的含量随负荷变动较大。受到燃煤电厂负荷的影响，吸收液用水的水质差异、脱硫系统管理难以控制等限制，脱硫废水的水量和水质波动明显，对脱硫废水处理工艺的适应性提出了很大的挑战。脱硫废水在浓缩及净化过程中存在许多难点：（1）传统的脱硫废水处理方法对悬浮物处理的效率不够高，分离时间较长。（2）由于脱硫废水的有害腐蚀性物质较多，会对管道和处理设备造成严重的腐蚀。（3）脱硫废水处理得到的化学污泥的有害物质较多，有很强的污染性。（4）负荷或煤种的变化会对处理过程造成冲击。这些困难给火电厂脱硫带来了十分巨大的挑战，传统的脱硫废水处理工艺已经不能满足现在的需求。传统的脱硫废水处理方法是直接利用锅炉余热来蒸发脱硫废水达到浓缩的目的，但是该方法效率较低、体积较大、腐蚀和结构严重。废水零排放技术是近年来处理电厂脱硫废水的有效方法，在全国乃至世界范围内都有着十分广泛的应用。本文针对脱硫废水水量相对较少，但污染较高、处理难度较大的特点，提出了一种适用与电厂脱硫废水零排放并合理利用废水中金属离子的新型技术。

三、火电厂脱硫废水零排放技术应用

（一）预处理工艺

废水预处理系统主要是去除脱硫废水中的悬浮物和Ca2+、Mg2+、SO42-等离子，满足后续系统的进水要求，避免后续处理系统出现结垢、污堵。虽然“氢氧化钠+碳酸钠”软化法的加药量少，加药成本是根据氢氧化钠和石灰的市场价格波动，现阶段因石灰加药量大、价格高，“氢氧化钠+碳酸钠”软化法加药成本更低。“氢氧化钠+碳酸钠”软化法对F离子去除效果不好，对氢氧化镁的沉降效果也不好，会发生氢氧化镁沉淀一直悬浮在水中无法沉降的情况，氢氧化镁沉淀的小晶体颗粒会随着废水进入下级系统，对后面膜系统运行产生较大影响，故“氢氧化钠+碳酸钠”软化法需要更精细的控制、更高的运行水平，而“石灰+碳酸钠”软化法沉降效果更好、药品安全性更好、购买更容易、加药费用高。

（二）烟道蒸发工艺

烟道蒸发工艺是新型脱硫废水处理技术，在烟道中对脱硫废水喷雾蒸发，技术应用中需用喷雾干燥技术，在锅炉尾部可设置雾化喷嘴，利用高温烟道瞬间蒸发，不同于传统处理方法，对石膏使用量较少，降低脱硫废水处理成本。采用该方法进行废水处理时不需要面积非常大，而且消耗的能量特别低，在一些小型的火电厂中应用广泛。但是该方法也存在很多劣势，应用过程中，废水处理时蒸发不够完全，而且利用此方法进行废水处理对烟气流速的要求相对较高，极易造成废水处理不妥当的情况。

（三）电渗析技术

电渗析的原理是在外加直流电场利用两溶液电势差和膜的选择透过性将离子从水中进行分离的物化过程。因此，电场强度和膜的选择是电渗析技术的关键，一般可将溶液浓缩至含盐量15%～25%，已被广泛应用于纯水制备、锅炉给水处理、海水提盐、工业废水循环利用等方面。该技术具有常压运行所需能耗低、耗药少、对环境污染低、操作较为简单、适应性较强、耐腐蚀等特点，但存在水耗大、难以除去难解物质、易造成设备结垢、需要多种设备而造成所需场地大的缺点。对于脱硫废水脱盐的处理，电渗析浓缩方法因常压运行、耐腐蚀等优势受到了研究者的关注。采用三联箱+纳滤+电渗析+反渗透+离子交换+蒸发工艺，对江苏南通发电厂烟气脱硫系统废水进行中试实验，整个系统运行成本为71.5元/t，淡水出水可回用，盐纯度符合《工业盐》（GB/T5426—2015）中二级工业湿盐NaCl≥93.3g/100g的要求。

四、结束语

总而言之，在当前人们对环境高度关注的情况下，加大对火电厂中脱硫废水排放的处理力度能够让废水处理更加科学，实现环境问题的解决。但是，当前的处理技术仍然存在一定的问题，而且零排放技术在应用时成本高，因此，要求企业加大重视程度，对目前的技术进行更新与改进，实现脱硫废水零排放技术的优化应用。