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       我國燃煤電廠主流的煙氣脫硫技術(shù)是采用石灰石-石膏法濕法脫硫。為了維持脫硫塔內(nèi)的氯離子濃度低于20 000 mg/L，需外排脫硫廢水。外排的脫硫廢水不僅包括脫硫過程產(chǎn)生的廢水，還包括鍋爐沖洗水、機(jī)組冷卻水等，導(dǎo)致產(chǎn)生的廢水水質(zhì)*為惡劣。

       目前由于環(huán)保政策的嚴(yán)格要求，尤其是從2015年4月14日發(fā)布的《水污染防治行動(dòng)計(jì)劃》（即“水十條”），提出禁止燃煤電廠脫硫廢水外排；截至2018-06-06，修編的《發(fā)電廠廢水治理設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定了電廠廢水處理設(shè)施的設(shè)計(jì)規(guī)范，新增多條廢水的設(shè)計(jì)要求，逐步推動(dòng)廢水零排放的實(shí)現(xiàn)。

       針對廢水零排放的要求，許多專家學(xué)者通過分析國內(nèi)外研究現(xiàn)狀以及實(shí)際電廠案例運(yùn)行結(jié)果，提出了幾種脫硫廢水零排放的技術(shù)路線，但技術(shù)的優(yōu)劣仍需實(shí)踐檢驗(yàn)。

       為了更科學(xué)有效選擇脫硫廢水處理技術(shù)，筆者對目前燃煤電廠脫硫廢水處理技術(shù)進(jìn)行匯總分析，根據(jù)實(shí)際案例詳細(xì)分析各處理技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)，為燃煤電廠對脫硫廢水零排放技術(shù)的選擇提供參考。

       01
       脫硫廢水技術(shù)路線選擇的總原則

       可靠和經(jīng)濟(jì)性原則；一廠一策原則；協(xié)同性原則；無害化原則

       02

       脫硫廢水預(yù)處理技術(shù)

       常見的脫硫廢水的預(yù)處理技術(shù)是化學(xué)沉淀法，如電廠普遍采用的三聯(lián)箱技術(shù)、雙堿法、石灰-煙道氣法等。

      三聯(lián)箱處理技術(shù)作為脫硫廢水的預(yù)處理技術(shù)，雖去除了廢水中大量的鈣鎂易結(jié)垢離子，但未能去除其中高濃度的Cl-，需與其他處理技術(shù)相結(jié)合；同時(shí)其耗藥量較大，三聯(lián)箱處理技術(shù)在電廠不同負(fù)荷、脫硫廢水水質(zhì)水量多變的情況下達(dá)不到預(yù)期的處理效果。


       雙堿法可利用電廠原有的處理設(shè)施，運(yùn)行靈活性較高，但由于該技術(shù)要在較高的pH下運(yùn)行，因此堿性藥劑和純堿（軟化劑）投加量很大，污泥產(chǎn)生量高，系統(tǒng)占地面積較大。


      
       03
       濃縮減量技術(shù)

       目前濃縮減量技術(shù)主要分為膜法濃縮和熱法濃縮。膜法濃縮包括正滲透（FO）、反滲透（RO）、電滲析（ED）、納濾（NF）、膜蒸餾（MD）等；熱法濃縮主要是依靠蒸汽實(shí)現(xiàn)廢水的蒸發(fā)，包括機(jī)械蒸汽再壓縮（MVR）、多效蒸發(fā)（MED）、蒸汽動(dòng)力壓縮式（TVR）、多級閃蒸、降膜蒸發(fā)等，也可依靠電廠煙氣余熱進(jìn)行廢水的蒸發(fā)濃縮減量，該技術(shù)無需引入大量蒸汽能源，節(jié)約成本，同時(shí)又能達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)了電廠的廢熱再利用。

       膜法濃縮中的反滲透（RO）應(yīng)用范圍廣，但易發(fā)生膜污染與結(jié)垢堵塞問題；正滲透（FO）屬自發(fā)過程，能耗低，無需額外壓力，設(shè)備簡單，其膜表面不易形成濾餅層，膜污染可逆，但需選取合適的汲取液，汲取液的再生需額外能量，同時(shí)，正滲透膜存在嚴(yán)重的內(nèi)部濃差極化現(xiàn)象。電滲析（ED）技術(shù)具有優(yōu)異的處理效果、較低的運(yùn)行能耗等優(yōu)點(diǎn)。

       綜上，膜濃縮主要存在以下4個(gè)問題：① 成本。投資成本和運(yùn)行費(fèi)用高，包括能耗成本、清洗成本、膜元件更換成本、設(shè)備維修、維護(hù)成本等。② 易結(jié)垢和堵塞。系統(tǒng)可靠性差。③ 前處理要求高。膜組件對進(jìn)水要求較高，需去除廢水中懸浮物等雜質(zhì)，增加了廢水前處理成本。④ 占地面積大。需提供專一的場地以搭建膜組件等設(shè)備。

       熱法濃縮中的蒸汽濃縮是利用蒸汽進(jìn)行廢水蒸發(fā)，常見技術(shù)包括機(jī)械蒸汽再壓縮技術(shù)(MVR)、多效強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)(MED)。MVR系統(tǒng)較成熟，占地面積較小，運(yùn)行平穩(wěn)，自動(dòng)化程度高。但在鹽水濃縮過程中，MVR系統(tǒng)運(yùn)行仍存在鹽漿排放過程中堵塞、風(fēng)機(jī)葉輪易損壞等問題。流程上MVR技術(shù)比MED技術(shù)短，設(shè)備少，占地面積小，蒸汽的消耗量較低，但在一次性投資成本上，MVR高于MED。利用蒸汽蒸發(fā)濃縮脫硫廢水，采用MVR或MED技術(shù)，投資成本均偏高。

       利用低溫?zé)煔庥酂徇M(jìn)行廢水的濃縮減量，使電廠的低溫?zé)煔庥酂岬玫接行Ю�用，無需引入其他蒸汽等能源；可去除預(yù)處理單元，電廠也可自行收納產(chǎn)生的濃鹽水；附加處理設(shè)施可利用電廠現(xiàn)有的設(shè)備進(jìn)行改造，改造費(fèi)用不高，大幅減少了投資成本；由于濃縮塔可單獨(dú)隔離與拆卸，方便運(yùn)行維護(hù)。該技術(shù)將成為廢水濃縮減量的新趨勢。


       04
       蒸發(fā)結(jié)晶技術(shù)

      將濃縮后少量較高濃度的脫硫廢水進(jìn)行蒸發(fā)結(jié)晶，較為成熟的MVR蒸發(fā)結(jié)晶技術(shù)和多效蒸發(fā)結(jié)晶技術(shù)已得到普遍應(yīng)用。目前利用電廠煙氣余熱進(jìn)行蒸發(fā)結(jié)晶的技術(shù)，如旁路煙道蒸發(fā)、煙道噴霧蒸發(fā)等日漸成熟。

      旁路煙道蒸發(fā)技術(shù)對電廠原有系統(tǒng)影響較小，河南焦作萬方2×350 MW機(jī)組引入旁路煙道蒸發(fā)結(jié)晶器系統(tǒng)，脫硫廢水的體積流量減少4.3%，工藝補(bǔ)充水體積流量減少14.6%。國內(nèi)旁路煙道研究大多以數(shù)值模擬為主，缺少與實(shí)際擬合度較高的動(dòng)力學(xué)模型；氣液兩相流霧化噴頭孔徑小，處理復(fù)雜的未經(jīng)預(yù)處理的廢水時(shí)，易堵塞；同時(shí)霧化器密封件材料的耐溫性有待提高；酸性脫硫廢水在蒸發(fā)過程中易腐蝕蒸發(fā)器，需選擇合理的脫硫廢水前處理工藝或?qū)φ舭l(fā)結(jié)晶器內(nèi)部涂防腐材料。

       除了利用旁路蒸發(fā)結(jié)晶器蒸發(fā)，還可采用蒸發(fā)塔蒸發(fā)。雖然蒸發(fā)塔能較好實(shí)現(xiàn)廢水的蒸發(fā)結(jié)晶，但應(yīng)用過程中存在許多技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)：結(jié)垢風(fēng)險(xiǎn)、維護(hù)困難、可利用率差、關(guān)鍵設(shè)備進(jìn)口、占地面積大。


       煙道噴霧蒸發(fā)工藝簡單、占地面積小、無需加藥，減少了投資運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用，對除塵器無明顯影響，不影響粉煤灰品質(zhì)。但煙道蒸發(fā)受負(fù)荷的影響較大，處理量不足；噴嘴易堵塞；同時(shí)，空預(yù)器后煙溫偏低。

圖6煙道蒸發(fā)技術(shù)

       05
       廢水零排放產(chǎn)物去向

       脫硫廢水零排放產(chǎn)物去向是零排放技術(shù)選擇的關(guān)鍵。目前廢水蒸發(fā)產(chǎn)生的結(jié)晶鹽及高濃度含鹽水主要有4種處理途徑：① 轉(zhuǎn)移入灰渣、液態(tài)排渣或粉煤灰中；② 產(chǎn)生的結(jié)晶鹽可分為雜鹽和純鹽，雜鹽的利用價(jià)值較低，純鹽可被部分行業(yè)利用，如在廢水除硬過程中產(chǎn)生的Mg(OH)2可回收利用；③ 產(chǎn)生的高鹽水可電解制氯，產(chǎn)生的次氯酸鹽可用于循環(huán)水消毒；④ 高濃度鹽水進(jìn)行水泥固化制備建筑材料（如制磚、低品級建材），或直接拋棄。

       06
       脫硫廢水鹽分制備凈水劑

       脫硫廢水鹽分制備凈水劑解決了脫硫廢水高濃度氯離子難處理問題，使得廢水能夠二次利用，制得的凈水劑可進(jìn)行自用或外銷，產(chǎn)生一定的經(jīng)濟(jì)效益；該工藝產(chǎn)生的復(fù)合型凈水劑，結(jié)合了聚合硫酸鐵、聚合氯化鋁、聚合氯化鐵等凈水劑的優(yōu)勢，能夠?qū)�廢水中的多種污染成分進(jìn)行有效處理；此工藝不對電廠系統(tǒng)進(jìn)行改造，對整體電廠系統(tǒng)無影響。

圖7脫硫廢水鹽分制備凈水劑工藝流程

       07
       結(jié)語

       1）大多數(shù)舊電廠的預(yù)處理技術(shù)仍采用三聯(lián)箱設(shè)備，或?qū)ΜF(xiàn)有設(shè)備進(jìn)行改造；對于新建電廠，針對不同電廠的廢水特點(diǎn)，預(yù)處理環(huán)節(jié)有時(shí)可省略，減少廢水處理的投資及運(yùn)行成本。

       2）對于硬度較低的廢水可利用膜法進(jìn)行濃縮處理，可實(shí)現(xiàn)較高的濃縮倍率，但其較高的投資及運(yùn)行成本有待解決。

       3）廢水零排放技術(shù)路線需結(jié)合電廠的生產(chǎn)特點(diǎn)選擇。由于電廠廢水水質(zhì)普遍較差，對電廠煙氣余熱的利用是未來廢水處理技術(shù)的發(fā)展趨勢，尤其在低溫余熱利用，但仍存在諸多問題。

      4）脫硫廢水的鹽分制備凈水劑，具有對電廠運(yùn)行無影響、產(chǎn)生的凈水劑能夠二次利用等安全性與經(jīng)濟(jì)性優(yōu)勢，值得進(jìn)行深入研究。