燃煤电厂脱硫废水零排放现状分析

陈钊

摘 要：本文概述了脱硫废水的水质特征和处理脱硫酸的废水排放过程；将预处理单元、浓缩减量单元以及固化单元的有关成熟技术做出整合概述；并展开多个燃煤电厂废水零排放应用成功的范例进行探讨。由数据信息可知，各电厂要根据自身条件与真实情况，选择最佳企业技术手段。

关键词:脱硫废水零排放;预处理单元;浓缩减量单元;固化单元

生态环境部曾提出脱硫废水要通过石灰、混凝与澄清以及中和等步骤做好处理，在进行回收利用，建议并鼓励使用蒸发干燥

又或蒸发结晶等方式进行工艺处理，为有效完成脱硫废水零排放。

火力发电厂不仅会消耗大量的水资源，而且废水排量极大。北方地区的水资源十分紧缺，燃煤电厂通过采取各种工艺技术对各类废水做回收利用，尽最大能力在源头上降低废水的产生量。将各类废水依据水质进行水质高低分类，做到简单处理或者无需处理就可达到梯田回用，可大大降低处理费用，还能最大程度节约水资源。下面4个阶梯是作为燃煤电厂废水的步骤。阶梯一：城市用水，包括地表水以及工业用水等；阶梯二：城市用水与回收再利用的水，包含（工业废水与城市污水可用水的处理）；阶梯三：污水再循环、渣水、冲煤的废水与再生水以及脱硫工艺用水等等；阶段四：脱硫废水。阶段四中其余的脱硫废水主要为了能够达到燃煤电厂废水零排放。

1 脱硫废水零排放技术

1.1 脱硫废水的水质特点

阶段四中脱硫废水已经在烟道内浓缩，成分较繁琐，污染物有高浓度，具体表现出以下特征。

（1）将10000～40000 mg/L的固体含量作为高含盐溶解的范围，主要依据Mg²⁺与Ca²⁺以及SO₄²⁻，F⁻、CL⁻；

（2）以10000～30000 mg/L的悬浮物含量作为高浊度，主要依据石膏晶粒与飞灰、酸不溶物以及氟化钙；

（3）高浓度的钙镁离子极易产生污垢，是高硬度的表现；

（4）腐蚀性呈现出20000 mg/L左右的氯含量，有较强的腐蚀性；

（5）铅、汞、镉、铬、锌、锰与铜等等属于重金属，有较强的污染性；

（6）季节方面、煤质以及发电厂负荷波动都能够直接影响脱硫废水的成分，具有不稳定性。

预处理、固化以及浓缩减量单元是脱硫废水零排放的工艺组成。每单元下都对应多种成熟技术，可在对比下选取。电厂要考虑实际气候类型，结合自身经济预算与技术情况，依据技术论证选择适合电厂自身的最佳技术路线。

1.2 预处理单元

完成脱硫废水零排放的第一阶段是预处理过程，其作用是可以除掉废水中一些悬浮物、硬度以及重金属离子。常规的脱硫废水预处理是进行中和或反应又或者絮凝三联箱，还有澄清池。深度脱硫废水预处理是将碳酸钠或氢氧化钠加澄清池又或者管式微滤、纳滤、电驱动膜。对比下既简单省时又节省成本的是常规预处理法，可处理能力受到约束，在预处理中出水硬度与重金属离子相对浓度大，不利于后期设备的正常运营。深度预处理法有较好的出水水质，能够降低后期设备的污垢，而作为除去硬度所用的碳酸钠用量较大，成本高，有些工艺会选择低价的硫酸钠替代碳酸钠除去硬度，能够降低整体费用。

1.3 浓缩减量单元

目前浓缩减量单元中的各种水处理技术得到了广泛推广与应用，选择浓缩减量单元这一工艺时要根据固话单元进行水量处理。现在的脱硫废水法以膜浓缩工艺为主。正、反渗透，蒸馏法与电渗析是常用的浓缩处理法，使用最广的是反渗透技术。

1.4 固化单元

将减量处理后的废水再做固化处理，以蒸发塘、尾部烟气、蒸发结晶法为主。

1.4.1 多效强制循环蒸发系统

进行热交换时，多效蒸发技术能够多次使用蒸汽热量，可有效降低热能消耗与相关费用。在蒸发器中的脱硫废水进行串联加热再蒸发，前期蒸发所形成的二次蒸汽是后期蒸发器的热源，通过多次热能加热，为达到固液分离要在结晶器内蒸发接结晶，这一技术相对较成熟，可能耗相对较高。

1.4.2 蒸汽浓缩蒸发

蒸发器作为一种新型节能的蒸发设备，以制药行业为主，通过低温、低压气蒸技术形成蒸汽，脱硫水利用蒸汽加热再将水进行分离，属于国际较先进的蒸发技术。

1.4.3 自然蒸发结晶

蒸发盐原理正如海盐晒制一般，夏季蒸发量较好，在北方冬季易结冰，没有蒸发量，极易泄露，对周围环境有很大污染。所以场地与气候条件会影响蒸发塘，操作难度大。同类做法有利用湿排渣进行解决，因为水量的影响，排渣的约束。

2 典型案例介绍

目前应用于燃煤电厂内主要的工艺有：（1）预处理、四效多级蒸发和结晶工艺。此工艺运营成本高但技术成熟。（2）预处理、正、反渗透和蒸发结晶工艺。这种工艺投资成本较高，但优势在于可实现零排放、耗能少以及膜污染性较低。（3）直接烟道或旁路烟道蒸发技术。直接烟道蒸发技术的优势在于方便维护，运行成本低、建设周期短，但是喷嘴在运行过程中容易发生堵塞，腐蚀结垢的现象也易出现在烟道内；旁路烟道蒸发技术优势在于效率高、自动化程度和空间利用率高、占地面积小、操作与维护方便且隔离时不会影响电厂正常运行。（4）纳滤、蝶式反渗透和反渗透蒸发结晶技术。其优势为可实现混盐的资源化回收。

表 1 典型案例经济性分析

电厂	工艺	投资金额/万元	运行成本/元·t−1	占地面积/m2
浙江某电厂	三联箱+树脂软化+反渗透+正渗透+蒸发结晶工艺	6000	73	1000
广东某电厂	预处理+四效多级蒸发结晶工艺	9800	230	3000
内蒙古某电厂	直接烟道蒸发工艺	5000	9.67	300
河南某热电厂	预处理+双膜法+旁路烟气蒸发技术	3500	30	300
包头某电厂	纳滤+反渗透+碟式反渗透+蒸发结晶	15600	109	2000
广西某电厂	软化超滤+膜浓缩+蒸发结晶旁路	3198	17.39	200
天津某电厂	三联箱+两级澄清软化处理工艺+蒸发结晶工艺+结晶盐干燥流化工艺	6200	75	1500

浙江某电厂在浓缩中利用正渗透技术，很大程度上降低了运行费用；广东某电厂利用技术路线投资与占地面积大，费用高，然而此技术成熟稳定；内蒙古某电厂利用烟道直接蒸发，相对投资小，所占面积少，运行费用低，得到了广泛推广与使用，然而此工艺处理末端有较小的废水量；河南某热电厂有较少的投资，运行费用少，加剧了废水浓缩减量流程，然而在末端废水处理中有较小的水量；而包头某电厂所投资金额大，但废水处理相对较大，在蒸发结晶方面有较高的盐纯度；广西某电厂运用软化超滤+膜浓缩+蒸发结晶旁路工艺，投资少、所占面积小；天津某电厂运用三联箱+两级澄清软化处理工艺+蒸发结晶工艺+结晶盐干燥流化工艺技术，最大程度节约了运行费用。

3 结论

1）目前来看，我国脱硫废水零排放技术在飞快的发展，种类繁多，可是还未出现能够占据市场主导地位的技术手段。

2）根据实际案例分析，两电厂进行对比，某电厂所使用的技术尽管相对成熟，但是投资较大，运行费用较高，20m³/h是废水处理量，而某电厂所采用的是工艺废水，其处理量在120 m³/h，主要用于处理高盐废水，有较强的废水处理能力，可是投资方面比较大；某电厂选择烟道蒸发工艺，相对投资小，占地面积较小，低运行成本，17 m³/h的废水处理量，各电厂要考虑自身条件及实际情况，选择最适宜的企业技术手段。

参考文献：

[1]赵羽,燃煤电厂脱硫废水零排放技术分析[J],科学技术创新,2020.

[2]徐志清; 赵焰; 陆梦楠,燃煤电厂脱硫废水零排放工程案例解析[J],电力科技与环保,2020.

[3]赵舒然;韩小渠;张丹;刘继平,燃煤电厂脱硫废水热法零排放技术热成本分析[J],中国电力,2020.

作者简介

姓名：陈钊，性别：男，出生年月：1986-5，职称：工程师，研究方向：发电行业节能和环保相关技术及管理。