燃煤电厂湿法脱硫废水零排放处理技术

摘  要：煤炭是我国经济发展的支柱性资源。燃煤时会产生大量含硫气体，烟气湿法脱硫工艺是燃煤电厂最常使用降低烟气污染的技术，脱硫效果显著，但湿法脱硫产生的废水会造成二次污染，须要进行特殊处理。本文从烟气脱硫废水的处理现状入手，简述了脱硫废水产生来源、水质特点及其危害，重点介绍了脱硫废水零排放技术，并展望了脱硫废水零排放技术的发展趋势。

关键词：脱硫废水;零排放;干化技术;烟道蒸发

1.燃煤电厂脱硫废水的来源及特点

在燃煤电厂，烟气污染物主要包括了二氧化硫、硫化物、氯化物、氟化物、重金属离子和烟尘等，为了防止硫化物的污染，要对含硫烟气进行脱硫处理。按工艺特点目前主要可分湿法、半干法和干法3种烟气脱硫技术，大部分燃煤电厂采用石灰石-石膏湿法脱硫工艺。湿法脱硫工艺为避免系统内污染物富集，须排放一部分废水以维持系统内污染物浓度，这部分废水主要含有大量悬浮物、过饱和的亚硫酸盐、硫酸盐以及重金属等污染物^[1]。

2.常规脱硫废水处理方法

脱硫废水的传统处理主要集中在中和废水pH值、降低第一类污染物和一些重金属离子浓度。为此，目前国内外燃煤电厂采用最广泛的脱硫废水处理技术为化学混凝沉淀法，也称“三联箱”法，主要包括中和、沉淀、絮凝及澄清等工序。其中，中和池、反应池、絮凝池合称为“三联箱”，末端污泥由板框压滤机脱水，泥饼外运。该法工艺简单、相对技术成熟、处理量大、运行成本相对较低、处理后的水质可达标，但其化学药剂使用量与污泥产量均大，且污泥处置困难，出水化学需氧量（COD）、悬浮物（SS）、重金属和含盐量不易达标，腐蚀性强，出水回收利用局限性大，直接排放会带来诸多环境隐患。

3.燃煤电厂湿法脱硫废水的零排放处理技术

3.1蒸发法

这是湿法脱硫废水零排放处理工艺中最常见的技术类型，用于废水处理实践中能取得较好成效。的一种。蒸发法处理脱硫废水的技术原理可以做出如下表述：历经高温加热过程后，达到废水沸点，诱导其沸腾、蒸发并生成形蒸气，水蒸气凝结冷却以后，将其回收成为水资源，借此方式实现对不可再生资源的循环利用。在以上处理阶段，脱硫飞鼠内的部分污染物会因高温、失水，循序渐进由液态转型成，为后期回收和处理过程顺利推进创造便利条件。和其他类型的零排放处理技术做比较分析，蒸发法的可执行性更强、实用性高、操作流程简单、能源损耗量少，可以被看成一项行之有效的废水处理工艺技术，为实现湿法脱硫废水零排放目的提供可靠的支撑^[2]。

3.2强制循环蒸发

在现实的实践场景内，湿法脱硫废水历经单次蒸发后很难实现零排放，从原液浓缩减量至结晶需要历经较长时间，若仅应用一次蒸发措施，不仅会减慢蒸发进度，还会对整体蒸发效果形成不良影响，故而在生产实践中多推荐采用强制循环的数次蒸发技术。该项技术在应用阶段，一般会将数个蒸发器串联在一起，借此方式使脱硫废水于不同的蒸发器中进行浓缩、减量、结晶等过程的转变，最后达成零排放处理的目标。为了将强制循环蒸发技术优势充分发挥出来，建議工作人员先对湿法脱硫废水进行软化处理，以减少或规避废水内Ca2+、Mg2+对蒸发器结构造成不同程度的损伤。

3.3降膜机械式蒸发

和上文一点内提及的湿法脱硫废水共同进入蒸发器进行蒸发处理存在差异，降膜机械式蒸发为一种应用喷淋设备使废水以水膜形式分布于加热管表层，用于提升蒸发效率的一种技法。从理论上分析，该种蒸发技术运行阶段耗用的蒸发热值明显低于强制循环蒸发，相比之下蒸发效率有一定提升，但只有做到喷淋装置的喷淋密度、喷淋量和脱硫废水于加热管表层的蒸发速度配合统一，方能将技术效能充分发挥出来，不会引起大量废水聚集于加热管表层的情况，也规避了加热管空载问题，进而取得了最优良的蒸发效果，当然关于以上相关问题在后续实践中还需要不断探索。因湿法脱硫废水和加热管两者直接触及接触，故而对加热管材质提出更高的要求，设备造价成本相应提升，故而废水处理实践中要酌情使用。

3.4低温烟气蒸发

在20世纪90年代美国就已经提出该项技术方案，该处理工艺应用雾化技术把脱硫废水雾化为微小液滴，将其喷进空气预热器和除尘器之间的烟道内，利用烟道的余热加热废水液滴，诱导其蒸发过程，废水蒸发后参与的微小固体颗粒则被烟气带走，除尘器将其捕捉。

当下，国内一些电厂已经开始采用该项技术处理脱硫废水，工艺实施阶段为确保废水蒸发的完全性，选用适宜的雾化喷嘴具有很大必要性。机械式雾化喷嘴因雾化液滴粒径偏大，耗用的蒸发时间偏长，易腐蚀烟道与除尘器造成;空气雾化喷嘴出口液滴粒径偏低，较好地实现了快速蒸发，符合现代燃煤电厂工艺要求。既往国内有很多学者陆续通过数值模拟与实验研究该项工艺，发现液滴雾化粒径为60μm时，能够于烟道内快速蒸发，并且烟温高于酸露点，规避腐蚀除尘器被腐蚀的问题。

低温烟气蒸发技术有点有：①工艺系统结构简易、紧凑，运维作业量少，有助于提升生产效率;②系统占地面积偏小，在小机组、旧机组升级改造领域中表现出较高适用性;缺点有：①烟气温度偏低，当废水生成量过多时很可能出现出力不足的情况;②烟道运行环境恶劣，容易被腐蚀，短缩使用寿命;③雾化喷嘴容易被堵塞，对废水含固量提出较高要求^[3]。

3.5膜分离技术

湿法脱硫废水处理工艺推进阶段，部分物质有回收、再利用的价值，比如水资源、盐分、重金属离子等，可以将其用于工业生产的部分环节中，进而帮助企业减少耗材量，创造更多的经济效益。膜分离技术为现代工业内回收物质的常用技术类型之一，其能将污染物与水体有效分离，在达成净化出水目标的同时，协助技术人员高效率的落实部分物质的回收工作。微滤、超滤、反渗透等均是常见的膜分离技术，其面对的分离对象直径存在差异。比如，微滤膜主要截留直径0.1～10μm物质，超滤膜在截留2nm～0.1μm胶体、大分子等物质方面表现出良好效能。实践中，如若选用了膜孔径更小的纳滤膜，那么能成功截留1～3nm的分子，截留与剔除盐分，借此方式降低了脱硫废水内的含盐总量，为实现零排放处理创造良好基础。

3.6流化床法

当下，国内很多燃煤电厂利用流化床去处理脱硫废水内的部分重金属离子，取得的效果也较为理想。流化床主要由缓冲池、流化床和循环池三大部分构成。在工艺运作阶段，废水先经缓冲池进行缓冲处理后，被整合至流化床，随后将Mn2+、Fe2+和与双氧水等加入其中，于强氧化剂的作用下，Mn2+、Fe2+反应会形成Fe（OH）3与MnO2，以上两种物质对重金属离子形成较强的吸附能力，伴随其表层吸附的重金属离子量增加过程，最后会形成沉淀。随后污水进入循环池内，若检测到其达到排放标准就可排放，否则将会被二次整合至流化床内，再行净化处理。

4.结论

我国脱硫废水零排放技术仍处于初步阶段，零排放技术存在工艺不成熟、投资运行成本大、适用性弱等不足，推广应用率不够高。因此如何进行技术革新，开发高效益、低成本、适用范围广的脱硫废水零排放新工艺，将是技术研究重点。

最近一种新的脱硫废水零排放技术被提出，该技术先利用纳滤系统对脱硫废水进行初步浓缩，纳滤产水经由电渗析系统和蒸发结晶系统处理的高纯度工业盐，纳滤浓水通过碟管式反渗透系统和烟气蒸发系统深度处理。这种脱硫废水双路浓缩技术结合了蒸发结晶技术和烟气余热干化技术的优点，具有污染物去除彻底、系统运行高效稳定等特点，或许能为燃煤电厂脱硫废水零排放技术的优化提供新的思路。

参考文献

[1] 冯红利，赵梦月，丁舒.燃煤电厂脱硫废水零排放处理技术与应喆用[J].煤炭加工与综合利用，2019（9）：71-76.

[2] 韩洪军，李琨，徐春艳，等.现代煤化工废水近零排放技术难点及展望[J].工业水处理，2019，39（8）：1-5.

[3] 张山山，王仁雷，晋银佳，等.燃煤电厂脱硫废水零排放处理技术研究应用及进展[J].华电技术，2019，41（12）：25-30.

作者简介：

孟令刚，男，1976—，汉，安徽淮北，专科，工程师，研究方向：火力发电厂环保管理